Beton pochodny CO2 może zbudować ujemną przyszłość netto

Jak w świecie o rosnącej liczbie ludności i szybko rozwijającym się sektorze budowlanym zapobiegamy niszczeniu klimatu przez budowanie domów? Beton jest drugim najczęściej zużywanym materiałem na Ziemi, ale jego kluczowy składnik, cement, odpowiada za 7% globalnej antropogenicznej emisji CO2. Odpowiedź może pochodzić z powietrza – materiałów budowlanych pochodnych CO2 – pisze Eve Pope, analityk ds. technologii w IDTechEx

Nowy raport IDTechEx „Wykorzystanie dwutlenku węgla w latach 2024–2044: technologie, prognozy rynkowe i gracze” bada wiele sposobów waloryzacji wychwyconego dwutlenku węgla w celu tworzenia użytecznych produktów. Wśród nich szczególnie obiecujące okazały się materiały budowlane na bazie CO2 ze względu na poprawę wydajności i konkurencyjność kosztową, a także korzyści w zakresie zrównoważonego rozwoju. IDTechEx prognozuje, że do 170 roku w materiałach budowlanych zostanie wykorzystanych ponad 2 milionów ton wychwyconego CO2044.

Dwutlenek węgla można wykorzystać w produkcji betonu na trzy różne sposoby: wtryskiwanie CO2 podczas utwardzania prefabrykowanego betonu, wstrzykiwanie CO2 podczas mieszania gotowego betonu oraz tworzenie kruszywa/dodatków węglanowych.

Etapy produkcji betonu z oznakowanymi możliwościami wykorzystania (CO2U) i wychwytywania dwutlenku węgla (CC). Źródło: IDTechEx

W przeciwieństwie do niektórych innych ścieżek wykorzystania dwutlenku węgla, takich jak konwersja na e-paliwa, które wymagają dużych ilości energii i zielonego wodoru (często zaporowo drogiego), podstawowa chemia mineralizacji leżąca u podstaw absorpcji CO2 podczas produkcji betonu jest preferowana termodynamicznie i zużywa mniej energii -intensywne, ponieważ tworzą się stabilne węglany metali. Węglany te skutecznie i trwale sekwestrują CO2, zatem materiały budowlane pochodzące z CO2 podwajają funkcję jednoczesnego wykorzystania i magazynowania dwutlenku węgla. Proces jest kompatybilny z wieloma różnymi źródłami CO2.

Waloryzacja odpadów

Oprócz odpadowego CO2, strumienie odpadów stałych można również ponownie wykorzystać do produkcji nowego betonu przy użyciu chemii mineralizacji CO2 w celu utworzenia węglanów. Do producentów betonu wytwarzanego z CO2 należy na przykład szwajcarska firma Neustark, która wykorzystuje reakcję CO2 z rozbiórką betonu do magazynowania dwutlenku węgla i produkcji kruszywa betonowego. Inny producent kruszyw, brytyjska firma OCO Technology, zamiast tego wykorzystuje CO2 i materiały odpadowe z przemysłowych procesów termicznych. Tymczasem gigant materiałów budowlanych Heidelberg Materials prowadzi badania i rozwój w zakresie recyklingu betonu przy użyciu CO2 w celu uzyskania substytutu cementu. Firmy takie jak Carbonaide i CarbiCrete badają żużel stalowniczy jako zamiennik cementu podczas utwardzania wspomaganego CO2. Dodatkowe dochody można wygenerować poprzez opłaty za wywóz śmieci, przy czym niektórzy gracze zajmujący się betonem pochodnym CO2 zgłaszają, że osiągnęli już parytet cenowy z operatorami zasiedziałymi.

Przyspieszenie adopcji

Produkcja betonu charakteryzuje się zazwyczaj niską marżą, a skłonność do płacenia premii ekologicznej jest niska. Dlatego powszechne wdrażanie betonu pochodnego CO2 będzie zależeć od podmiotów zajmujących się technologią wykorzystania CO2, tworzących łatwe do przyjęcia rozwiązania, które w minimalnym stopniu zakłócają istniejące procesy produkcyjne. W przypadku utwardzania wspomaganego CO2 niektórzy gracze skupili się na komorach utwardzania, które można modernizować. W innych miejscach komercjalizowane są także rozwiązania typu plug-and-play i jednostki mobilne.

reklama

W 2023 r. opublikowano kilka norm ASTM dotyczących utwardzania wspomaganego CO2, co zwiększyło zaufanie do bezpieczeństwa i jakości prefabrykatów betonowych na bazie CO2. Choć wiele materiałów budowlanych wytwarzanych na bazie CO2 nie osiągnęło jeszcze ceny porównywalnej z konwencjonalnym betonem, niektórzy klienci są skłonni zapłacić wyższą cenę ze względu na lepsze parametry użytkowe (takie jak większa wytrzymałość i lepsza estetyka).

Wykraczanie poza zero netto

Bezpośrednie wchłanianie CO2 do betonu może być procesem zerowym netto, jeśli dwutlenek węgla pochodzi z punktowego źródła kopalnego (takiego jak elektrownia węglowa) lub procesem ujemnym netto, jeśli wykorzystuje się CO2 biogeniczny lub bezpośrednio wychwycony w powietrzu. W 2023 r. w ramach współpracy między firmą Heirloom, firmą zajmującą się bezpośrednim wychwytywaniem powietrza (DAC), a producentem betonu na bazie CO2, firmą CarbonCure, po raz pierwszy magazynowano CO2 wychwycony z otaczającego powietrza w betonie.

Ale czy beton pochodny CO2 nadal jest ujemny, biorąc pod uwagę emisję CO2 podczas produkcji cementu? Tworzenie się węglanów metali podczas mineralizacji CO2 może zwiększyć wytrzymałość betonu i zmniejszyć ilość potrzebnego cementu. Alternatywnie, niektóre dodatki węglanowe mogą działać jako dodatkowe materiały cementowe i zastępować cement. Dlatego też, zgodnie z analizą graczy przeprowadzoną przez IDTechEx, kilku z nich może produkować produkty betonowe o ujemnej emisji dwutlenku węgla. Trwałe składowanie CO2 w betonie umożliwia graczom sprzedaż wysokowartościowych kredytów na usuwanie dwutlenku węgla na dobrowolnym rynku emisji dwutlenku węgla.

Dane dotyczące śladu węglowego od 12 producentów betonu pochodnego CO2. Źródło: IDTechEx

Droga naprzód

Chociaż produkcja betonu wytwarzanego z CO2 jest droższa niż betonu konwencjonalnego, dochody można generować poprzez opłaty za wywóz śmieci i sprzedaż kredytów węglowych, przy czym niektórzy gracze już zgłaszają, że osiągnęli parytet cenowy. W przyszłości silniejsze wsparcie regulacyjne (na przykład wyższe ceny emisji dwutlenku węgla) jeszcze bardziej przyspieszy ich wykorzystanie, przy czym IDTechEx prognozuje, że do 170 r. w materiałach budowlanych zostanie wykorzystanych ponad 2 milionów ton wychwyconego CO2044. W związku z ciągłym rozwojem rozwiązań wychwytywania dwutlenku węgla dla pieców cementowych, CO2 mógłby pochodzić z produkcji cementu, tworząc rozwiązanie o obiegu zamkniętym.

Aby dowiedzieć się więcej na temat nowego raportu IDTechEx „Wykorzystanie dwutlenku węgla w latach 2024–2044: technologie, prognozy rynkowe i gracze”, w tym przykładowych stron do pobrania, odwiedź stronę www.IDTechEx.com/CO2U.

Więcej informacji na temat portfolio badań rynkowych IDTechEx w zakresie CCUS (wychwytywanie, utylizacja i składowanie dwutlenku węgla) można znaleźć w publikacjach IDTechEx „Rynki wychwytywania, wykorzystania i składowania dwutlenku węgla (CCUS) 2023-2043” oraz „Rynki usuwania dwutlenku węgla (CDR) 2023 -2040: Technologie, gracze i prognozy”.

O IDTechEx

IDTechEx kieruje Twoimi strategicznymi decyzjami biznesowymi poprzez swoje produkty badawcze, subskrypcyjne i doradcze, pomagając Ci czerpać zyski z nowych technologii. Po więcej informacji skontaktuj się [email chroniony] lub odwiedź stronę www.IDTechEx.com.

Udostępnij ten artykuł: