最艰难的气候挑战涉及大型全球产业，没有良好的替代品。其中一个字面意思在我们脚下产生材料 - 混凝土。每年，我们每个人都使用大约三分之一的吨。快速增长的发展中国家使用远远。在全球范围内，我们每年生产超过40亿公吨水泥 - 混凝土中的关键成分，对大多数二氧化碳占地面积负责 - 驾驶超过拟人的5％。

洛基山研究所(Rocky Mountain Institute)的研究表明，要想有机会大幅缩减行业足迹，实现我们在巴黎的目标，就需要革命性思维和重大颠覆——就像水泥行业的特斯拉(Tesla)一样。行业认可的传统手段是不够的。而且新型水泥必须非常便宜。我们发现了三个可能行得通的重要机会。

为什么水泥和混凝土这么大

找到一个新的、广泛适用的解决方案并不容易，因为世界需要这么多具体的东西。它是地球上最灵活、最便宜、最普遍使用的建筑材料。全球用水量唯一增加的就是水。硅酸盐水泥的总体积约占混凝土重量的20%(其他主要成分为砂、骨料和水)，在过去20年里增长了两倍多(每年增长近6%)，其中大部分增长来自中国。

随着中国经济的放缓，印度，土耳其和印度尼西亚等一波国家可能接管，加上美国，加上美国。如果需要的基础设施重建起飞。全球水泥产量增长可持续长期2-4％。

在发展中国家建造的新工厂比任何地方最古老的植物更有效 - 比美国的平均水平更好地比平均水平的平均二氧化碳排放率低于美国的25％。然而，最好的公司在过去几年中，最好的公司正在制造的完全改进 - 即使是他们自己的增长，也不能接近平衡。并非所有球员都真正尝试过。

标准的波特兰水泥在不释放大量二氧化碳的情况下，这是通过两种方式进行的：通过燃烧燃料生产所需的非常高的窑温，并通过煅烧在石灰石加热时发生的化学反应。在最有效的植物中，释放的60％或更多的CO2可能来自这种不可避免的化学反应。

虽然其他天然或废物如稻壳，石灰石，高炉炉渣，以及某些类型的粉煤灰可以部分地取代波特兰水泥，但它是波特兰水泥的标准化，进入小型和具体的高性能全球帮助它变得如此优势的产品。这种标准化是任何特定替代品的巨大障碍。

这个行业今天正在做什么

就像任何一个存在了很长时间的行业一样，有一些成熟的手段可以提高其效率，减少排放。问题是，它们是自愿的，由水泥可持续发展倡议(CSI)协调，除了稍微减缓工业二氧化碳排放的增长之外，它们做得还不够。CSI向其会员和全球水泥行业推荐如下:

• 工厂以及原材料和产品的运输都可以提高效率，无论是热电还是电力，最糟糕的工厂可以关闭。
• 植物可以燃烧有机废物或生物质加热窑（如巴西，这可能导致世界与水泥生产相关的低二氧化碳排放）。
• 可以使用粉煤灰的补充水泥材料（SCM）代替一些 - 并且通常很多 - 波特兰水泥。
• 替代氧化镁基水泥等碳化碳化学物质，使用特殊添加剂或简单的更明智地和使用特异性混合可以减少达到混凝土特定性质所需的波特兰的量。

所有这些都在某些 - 但不是全世界的水泥市场中积极进行。领先的球员有针对排放强度的目标，并使用所有这些杠杆。但是，进展并非如此，可能永远不够快。这部分是因为该行业首先侧重于可靠性和产品质量，这使得任何变得挑战，缓慢和昂贵的改变。必须证明新方法工作。

此外，该行业是一个资产密集型行业，与收入和利润相比，有大量资金投入到工厂和设备上。更换工厂成本高昂，而行业现金流不足以迅速做出改变，同时满足投资者或政府所有者的资本成本。

改变也很慢，因为大多数新工厂都是在发展中国家建造的 - 鉴于现场专业知识，通常不是尝试创新方法的好地方，以确保新的或不同的实际工作。

最后，行业动态有时会让事情变得缓慢。例如，如果廉价的“脏”水泥可以从另一个国家进口而不被封堵或征税，很少有公司愿意投资于效率更高、“更环保”的水泥。这种“碳泄漏”在欧洲是一个特别的问题，因为欧洲毗邻北非和中东，没有法规，可以廉价地通过地中海运输产品。

加速水泥工业清理

通过CSI的行业相信排放的答案是在经济的时候使用杠杆，但继续发出很多，然后使用CO2捕获和存储。CSI成员正在资助捕获和存储研究，但目前没有增加重大成本和风险的方法。

外人也在尝试。一些新的研究公司，如蓝色星球，阳光和悬浮岩是在诸如预先形成的混凝土产品中的利基等利用的良好进展中，包括蓝色星球，阳光和悬浮岩。理想情况下，某种形式的碳捕获将具有良好的经济学，可以推动快速采用。但与此同时，世界需要更加良好，经济上可行的选择，实际上会显着降低排放。我们相信这些可以来自三个不同的方向。

1.提高最终使用效率。

将CO2排放从混凝土中降低，钥匙是水泥。通过开发使用较少的混凝土公式和设计使用较少的钢和混凝土的建筑物，可以更有效地使用波特兰水泥。混凝土并不总是在波特兰水泥中“富人”。由于局部沙子和骨料的特性，混凝土配方在本地驱动。此外，耐用性测试并不总是可靠的，因此建设者使用更多波特兰作为“保险”。很少有材料科学家在混凝土上工作，那些做的人通常由行业资助，因此可能无法研究显着减少波特兰水泥的使用的方法。

然而，为了更好地了解CONRETES和发明工具，以准确地预测基于配方的混凝土特性可以识别和标准化减少波特兰水泥使用量的方法。研究如何改变建筑物和基础设施的结构设计，以利用较少的混凝土也可以提高效率。这两种方法都可以产生非常显着的影响，以一种方式可以快速地旅行 - 通过信息。

2.扩展SCM的使用。

补充胶凝材料是一个完善的行业已经减少了它的二氧化碳足迹，并且更自然或最低处理的发展的发展将是一个巨大的飞跃。今天，在愿意使用它们的市场中，简单地没有足够的补充水泥材料，有时它们甚至超过波特兰水泥的销售。但新的SCM确实在地平线上。现在存在技术，使得甚至加工二氧化硅（沙子）或火山岩以作为高效的水泥。

不幸的是，这些技术不涉及加热到高温或释放二氧化碳，似乎是“被困”的今天，很少或根本没有乐于有助于行业的参与。迅速缩放，它们可能会显着损害现有的波特兰水泥玩家，所以最能够测试和利用它们的人，而是选择避开它们，特别是在高价波特兰水泥市场或仅仅是非洲地区的进口市场。

例如，机械活化技术已经被测试和开发了20多年，但没有得到行业的有效参与。但随着对减少碳污染的研究不断深入，这些技术可能很快就会问世。

3.与其他产品共处理水泥。

理想情况下，水泥制作可以与其他工艺一起与电力甚至钢材共享热量。在一个低碳世界中，我们必须有助于加热到高温的任何东西。在一些国家，制造水泥已经与某种危险物质的焚烧结合了，这一趋势可能会继续。

这个想法真的可以推广吗?从理论上说,是的。可能最令人兴奋的想法涉及到高belite波特兰水泥，这种水泥已经在中国的三峡大坝和其他大规模、高强度的应用中进行了测试，在肯塔基大学和麻省理工学院也进行了测试。用这些水泥制成的混凝土特别适合炎热、潮湿的气候和缺水的情况，因为它的固化方式。这种胶结物可以由燃煤流化床废弃物、褐煤工厂废弃物和其他工业废弃物制成。许多人希望能开发出一种将这两种产品结合在一起的方法。这种联合生产可以在能源使用和二氧化碳排放方面提供显著的净效益。

现在的一些想法可能会比较糟糕。但是快速移动的需要非常（咳咳）混凝土。自政府购买大约一半的世界具体的混凝土，鉴于巴黎气候协议，这需求非常可见 - 或者应该是。公共部门和其他客户应该要求行业移动更快，尝试新技术，并愿意增加他们的支持。

有针对性的研究努力 - 以及测量和信息技术的更丰富的应用 - 可以从清晰的气候落后到一个强大的气候领导者来改变这种相对落后的行业。

Robert Hutchinson是一位高级人士落基山研究所，此列最初发布。