CO2-härledd betong kan bygga en nettonegativ framtid

I en värld med en växande befolkning och en snabbt växande byggsektor att matcha, hur förhindrar vi att bygga bostäder från att skada vårt klimat? Betong är det näst mest konsumerade materialet på jorden, men dess nyckelingrediens, cement, står för 7 % av de globala antropogena CO2-utsläppen. Svaret kan komma från tunn luft - CO2-härledda byggmaterial - skriver Eve Pope, teknologianalytiker på IDTechEx

Den nya IDTechEx-rapporten "Carbon Dioxide Utilization 2024-2044: Technologies, Market Forecasts and Players" utforskar många sätt att värdera infångad koldioxid för att skapa användbara produkter. Bland dessa visade CO2-härledda byggmaterial särskilt lovande på grund av prestandaförbättringar och kostnadskonkurrenskraft, samt hållbarhetsfördelar. IDTechEx förutspår att över 170 miljoner ton avfångad CO2 kommer att användas i byggmaterial år 2044.

Koldioxid kan utnyttjas i betongtillverkning på tre olika sätt: insprutning av CO2 vid härdning av prefabricerad betong, injektion av CO2 vid blandning av fabriksbetong samt bildning av karbonataggregat/tillsatser.

Stadier av betongproduktion med utnyttjande (CO2U) och kolavskiljningsmöjligheter (CC) märkta. Källa: IDTechEx

Till skillnad från vissa andra koldioxidutnyttjandevägar, såsom omvandlingen till e-bränslen, som kräver stora mängder energi och grönt väte (ofta oöverkomligt dyrt), är den grundläggande mineraliseringskemin som ligger till grund för upptaget av CO2 under betongtillverkning termodynamiskt gynnad och mindre energi -intensiv eftersom stabila metallkarbonater bildas. Dessa karbonater representerar i praktiken permanent bindning av CO2, så CO2-härledda byggmaterial dubbleras som samtidig koldioxidutnyttjande och koldioxidlagring. Processen är kompatibel med många olika CO2-källor.

Valorisera avfall

Förutom avfall av CO2 kan fasta avfallsströmmar också återanvändas till ny betong med hjälp av CO2-mineraliseringskemi för att bilda karbonater. Exempelvis inkluderar koldioxidutvunna betongaktörer det schweiziska företaget neustark, som använder reaktionen av CO2 med demolerad betong för att lagra koldioxid och producera betongmaterial. En annan aggregatproducent, Storbritannien-baserade OCO Technology, använder istället CO2 och avfallsmaterial från industriella termiska processer. Samtidigt har byggmaterialjätten Heidelberg Materials pågående forskning och utveckling för att återvinna betong med hjälp av CO2 för att bilda en cementersättning. Stålslagg undersöks av företag inklusive Carbonaide och CarbiCrete som en cementersättning under CO2-stödd härdning. Ytterligare intäkter kan genereras genom avfallshanteringsavgifter, där vissa koldioxid-härledda betongaktörer rapporterar att de redan har uppnått prisparitet med dominerande operatörer.

Accelererande adoption

Betongproduktionen är vanligtvis låg marginal och viljan att betala en grön premie är låg. Därför kommer en utbredd användning av CO2-härledd betong att förlita sig på koldioxidutnyttjande teknikspelare, vilket skapar lätta att adoptera lösningar som är minimalt störande för befintliga tillverkningsprocesser. Inom CO2-stödd härdning har vissa aktörer riktat in sig på eftermonterbara härdningskammare. På andra håll kommersialiseras även plug-and-play och mobila enhetslösningar.

Annons

2023 släpptes flera ASTM-standarder kring CO2-stödd härdning, vilket förbättrade förtroendet för säkerheten och kvaliteten hos CO2-härledd prefabricerad betong. Medan många CO2-härledda byggmaterial ännu inte har uppnått prisparitet med konventionell betong, är vissa kunder villiga att betala en premie på grund av förbättrad prestanda (som högre hållfasthet och förbättrad estetik).

Går över netto-noll

Det direkta upptaget av CO2 i betong kan vara en netto-noll-process om koldioxiden kommer från en fossil punktkälla (som ett kolkraftverk) eller en netto-negativ process om biogen eller direkt luftfångad CO2 används. År 2023 lagrade ett samarbete mellan DAC-företaget Heirloom och den CO2-härledda betongaktören CarbonCure CO2 som fångats upp från den omgivande luften i betong för första gången.

Men är CO2-härledd betong fortfarande nettonegativ när man överväger den CO2 som frigörs vid cementproduktion? Bildandet av metallkarbonater under CO2-mineralisering kan öka betongens hållfasthet och minska mängden cement som behövs. Alternativt kan vissa karbonattillsatser fungera som kompletterande cementbaserade material och ersätta cement. Därför kan flera, enligt IDTechEx analys av aktörer, producera koldioxidnegativa betongprodukter. Den permanenta lagringen av CO2 i betong gör det möjligt för aktörer att sälja högvärdiga koldioxidavlägsningskrediter på den frivilliga koldioxidmarknaden.

Koldioxidavtrycksdata från 12 CO2-härledda betongaktörer. Källa: IDTechEx

Vägen framåt

Även om produktionen av CO2-härledd betong är dyrare än konventionell betong, kan intäkter genereras genom avfallshanteringsavgifter och försäljning av koldioxidkrediter, med vissa aktörer som redan rapporterar att uppnå prisparitet. I framtiden kommer starkare regleringsstöd (till exempel ökad kolprissättning) att accelerera upptaget ytterligare, med IDTechEx prognoser över 170 miljoner ton avfångad CO2 kommer att användas i byggmaterial till 2044. Med kolavskiljningslösningar för cementugnar som fortsätter att utvecklas, CO2 kan hämtas från cementproduktion, vilket skapar en cirkulär lösning.

För att ta reda på mer om den nya IDTechEx-rapporten "Carbon Dioxide Utilization 2024-2044: Technologies, Market Forecasts, and Players", inklusive nedladdningsbara exempelsidor, besök www.IDTechEx.com/CO2U.

För mer information om IDTechEx:s CCUS (carbon capture, utilization and storage) marknadsundersökningsportfölj, se IDTechEx "Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS) Markets 2023-2043" och "Carbon Dioxide Removal (CDR) Markets 2023 -2040: Teknologier, spelare och prognoser” rapporterar.

Om IDTechEx

IDTechEx styr dina strategiska affärsbeslut genom sina forsknings-, prenumerations- och konsultprodukter, vilket hjälper dig att dra nytta av ny teknik. För mer information kontakta [e-postskyddad] eller besök www.IDTechEx.com.

Dela den här artikeln: