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Jul 22, 2023

시멘트 산업의 CO2 광물화 비즈니스 사례를 향하여

Communications Earth & Environment 3권, 기사 번호: 59(2022) 이 기사 인용 12k 액세스 20 인용 88 Altmetric Metrics 세부 정보 낮은 특징을 지닌 산업인 시멘트 산업

커뮤니케이션 지구 및 환경 3권, 기사 번호: 59(2022) 이 기사 인용

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낮은 마진을 특징으로 하는 산업인 시멘트 산업은 인위적 CO2 환산량(CO2e) 배출량의 약 7%를 차지하며 수익 단위당 모든 산업 중 탄소 집약도가 가장 높습니다. 시멘트 산업의 완전한 탈탄소화를 장려하려면 CO2e 배출 감소를 장려하는 전략을 찾아야 합니다. 여기서 우리는 통합된 기술 경제적 모델링을 통해 CO2를 고체 형태로 저장하는 것을 목표로 하는 규산염 광물의 CO2 광물화가 8~33%의 CO2e 배출 감소를 가져오는 동시에 시멘트 톤당 최대 €32의 추가 이익을 창출한다는 것을 보여줍니다. 긍정적인 CO2 광물화 비즈니스 사례를 창출하려면 두 가지 조건이 가장 중요합니다. 즉, 생성된 제품은 건설 산업(예: 교량 또는 건물)에서 시멘트 혼합물의 보충 재료로 사용되어야 하며 광물에 CO2를 저장하면 배출 인증서를 받을 자격이 있어야 합니다. 또는 유사합니다. 또한 광물 운송과 제품 구성도 결정적입니다.

시멘트 산업은 인위적 CO2 환산(CO2e) 배출량의 약 7%를 차지하며1,2 수익 단위당 탄소 집약도가 가장 높습니다3. 기후 변화에 대처하기 위해 당사국 총회에 모인 국가들은 2015년 파리 기후 협약에 서명했습니다. 이는 CO2e 배출을 제한하여 기온 상승을 최대 2°C로 제한하고 1.5°C를 달성하기 위해 노력하는 것을 목표로 합니다4,5. 2026년 세계 시장 규모가 4,630억 달러6(연간 6.08기가톤(Gt a−1) 시멘트7)로 예상되는 시멘트 사용이 경제 발전의 기본이라는 점을 고려하면, 시멘트의 내재 배출량을 줄이는 것이 필수적입니다8,9,10. 시멘트 산업 배출량의 약 60%는 석회석의 하소 반응으로 인해 발생하는 공정 고유의 배출입니다11. 전체 프로세스를 저배출 대안으로 교체해야 하거나3,8,12,13,14,15 프로세스에서 배출량을 포집하여 영구적으로 저장해야 하기 때문에 이러한 배출량을 완화하는 것은 특히 어렵습니다1,3,8,10,16 ,17. 목재와 같은 대체 건축 자재로 시멘트와 콘크리트를 대체하려면 전체 건설 가치 사슬의 겉으로는 비현실적으로 급격한 변화가 필요하지만, 탄소 포집 및 저장 기술은 탈탄소화를 위한 대안을 제시하지만 추가 생산 비용이 발생합니다18,19. 바람직하게는 CO2e 배출 감소를 통해 비용이 발생하는 대신 추가 수익을 얻을 수 있는 전략을 찾아야 합니다.

일부에서는 CO2를 포집하여 활성 광물 또는 산업 폐기물과 반응하여 안정적인 탄산염 광물(CO2 광물화라고도 함)을 형성할 수 있으며, 그 생성물은 이후에 가치화될 수 있다고 제안했습니다. 이러한 반응은 발열 반응이므로 CO221이 장기간 저장됩니다. 초기 연구 결과에 따르면 이 제품은 CO2 저장 외에도 충진제, 폴리머 첨가제, 매립용 또는 시멘트 보충 재료(SCM)21,23,24,25,26 등 다양한 응용 분야에 잠재적으로 사용될 수 있습니다. 포집된 CO2 1톤당 €14-€700의 수익을 창출합니다21. 반응을 위한 공급원료 물질에 따라 산화철과 같은 금속 산화물을 추가로 안료나 철광석으로 사용할 수 있는 귀중한 부산물로 분리할 수 있습니다.

CO2 광물화를 위한 다양한 공급원료가 제안되었으며, 주로 마그네슘 또는 칼슘이 풍부한 규산염 광물20,22을 함유한 천연 암석과 알칼리성 산업 잔류물(예: 철강 슬래그 또는 플라이애시)이 제안되었습니다. 천연 암석은 전 세계적으로 사용될 수 있는 풍부한 자원이기 때문에 매력적이지만20,24,27 산업 폐기물은 이미 산업 지역에서 이용 가능하다는 점에서 매력적입니다. 그럼에도 불구하고, 산업 폐기물은 시간이 지남에 따라 생산 공정의 변화나 법률의 변화로 인해 산업 잔류물의 구성과 비용이 변할 수 있기 때문에 더 복잡한 공급원료가 될 수 있습니다27. 고도로 예측 가능한 공급원료를 사용하여 CO2 광물화 수단을 통해 실질적인 배출 감소를 가능하게 하기 위해 우리는 알칼리성 폐기물도 적합한 공급원료를 제공할 수 있다는 점을 인정하면서 실질적이고 안정적인 구성을 가진 CO2 광물화를 위한 자원으로 천연 암석을 사용하는 데 중점을 둡니다. 특정 조건에서.