Hướng tới sản xuất xi măng không phát thải CO2 (P1)

Năm 2020 sẽ mãi mãi được ghi nhớ với đại dịch Covid-19, nhưng xu hướng khí hậu ấm lên của Thế kỷ 21 vẫn tiếp tục diễn ra. Thật vậy, năm 2020 là năm nóng nhất được ghi nhận khi không có hiện tượng El Nino và nhiệt độ Trái đất vẫn có thể bị đẩy lên cao hơn nữa. Trong thời gian qua, lượng khí thải CO₂ đã giảm 7% mỗi năm, nhưng nhiệt độ trung bình năm 2020 vẫn đạt 13,9°C, cao hơn khoảng 1,2°C so với mức trung bình của thế kỷ 20 là 12,7°C. Do ảnh hưởng của đại dịch Covid-19, nhiều ngành sản xuất phải đóng cửa, tuy nhiên, điều này không ngăn được nồng độ CO₂ đạt mức 417ppm vào tháng 1 năm 2021. Nồng độ này cao hơn 50% so với thời tiền công nghiệp cuối những năm 1700 (278ppm) và cao hơn khoảng 20% so với đầu những năm 1990 (~ 350ppm).

Ngành xây dựng sẽ tăng trở lại sau đại dịch

Khi thế giới ra khỏi đại dịch Covid-19, ngành xây dựng, trong đó có hoạt động sản xuất xi măng và bê tông sẽ phục hồi và phát triển mạng hơn trước. Điều này được các nhà vận động môi trường, công chúng và các chính phủ quan tâm vì phát thải CO₂ từ sản xuất xi măng và bê tông chiếm 7% tổng lượng phát thải do con người tạo ra. CO₂ không chỉ phát thải từ việc đốt nhiên liệu để nung clanhke ở nhiệt độ 1400 - 1500°C, mà sinh ra do quá trình khử cacbon của canxi cacbonat, bước đầu tiên cần thiết trong quá trình hình thành clinker. Các nhà sản xuất đã có 30 năm tư duy về việc sử dụng nhiên liệu thay thế và đạt được nhiều kỷ lục trong thực tiễn sản xuất, về thay thế clinker, về thu hồi nhiệt thải và các giải pháp hiệu quả khác nhưng rõ ràng là "đòn bẩy truyền thống" của ngành sẽ không đủ để giảm CO₂ xuống mức thấp như yêu cầu của Hiệp định Khí hậu Paris của Liên Hợp Quốc. Thật vậy, vào tháng 4 năm 2018, một báo cáo của CDP (formerly the Carbon Disclosure Project) đã nghiên cứu một số nhà sản xuất xi măng lớn nhất thế giới và kết luận rằng các nhà sản xuất cần tăng gấp đôi mức giảm phát thải của họ để đáp ứng mục tiêu nóng lên toàn cầu 2°C được nêu trong Thỏa thuận Paris. Báo cáo mang tên "Áp lực xây dựng" đã phân tích 13 Công ty xi măng lớn, trong đó có LafargeHolcim, Heidelberg Cement và Cemex.
 
Vượt ra các phương pháp truyền thống

Khi Chính phủ các nước và quốc tế tăng cường các mục tiêu giảm thiểu CO₂ nhằm đáp ứng các nghĩa vụ theo Thỏa thuận Khí hậu Paris của Liên hợp quốc, các nhà sản xuất xi măng đã đặt ra các mục tiêu táo bạo hơn, cả riêng và chung dưới sự bảo trợ của hai hiệp hội quốc tế mới của ngành là: Hiệp hội Xi măng & Bê tông Toàn cầu (GCCA) và Hiệp hội Xi măng Thế giới (WCA). Cả hai đều được thành lập vào cuối thập niên 2010 và mỗi tổ chức đều hướng đến phát triển bền vững.

Thật vậy, các thành viên GCCA, đại diện cho 40% ngành công nghiệp xi măng và bê tông, đã cùng cam kết thực hiện quá trình chuyển đổi carbon thấp và sản xuất bê tông trung tính CO₂ vào năm 2050. Tài liệu Tham vọng Khí hậu năm 2050 của Hiệp hội đã được đưa ra vào tháng 9 năm 2020, với một lộ trình đầy đủ sẽ được công bố vào cuối năm 2021. Phát biểu với Global Cement, Giám đốc điều hành của GCCA Dinah McLeod cho biết, đây là lần đầu tiên ngành công nghiệp cùng nhau đưa ra một loạt các mục tiêu bền vững táo bạo và rộng rãi như vậy.

Trong khi đó, WCA cũng hỗ trợ ngành công nghiệp xi măng phát triển bền vững và khuyến khích phát triển kỹ thuật và các bước khác để đạt mục tiêu khử carbon hoàn toàn, giữ cho nhiệt độ toàn cầu tăng lên dưới 2°C và càng gần 1,5°C càng tốt. WCA hoạt động cực kỳ tích cực thông qua việc phổ biến các phương pháp thực hành bền vững tốt nhất trên mạng lưới thành viên và các ủy ban chuyên môn, bao gồm cả với những người ngoài ngành.

Theo khu vực, Cembureau - Hiệp hội Xi măng Châu Âu, đã đặt ra lộ trình để đạt được mức phát thải CO₂ theo chuỗi giá trị xi măng và bê tông vào năm 2050. VDZ của Đức cũng đã làm như vậy, Giám đốc Điều hành, Tiến sĩ Martin Schneider, lưu ý rằng, tiềm năng để đạt được mục tiêu bằng các biện pháp bền vững truyền thống đã gần đến giới hạn của nó, cần phải có một “Cách tiếp cận hoàn toàn mới đối với việc sản xuất xi măng và việc sử dụng nó trong bê tông”. Tại Bắc Mỹ, Hiệp hội Xi măng Portland đã thông báo rằng cuối năm 2021 họ cũng sẽ công bố lộ trình trung hòa carbon vào năm 2050. Oficemen của Tây Ban Nha gần đây đã thông báo rằng tổ chức này đặt mục tiêu giảm 43% lượng khí thải vào năm 2030 so với mức phát thải năm 1990 trên toàn bộ chuỗi giá trị. Hiệp hội Bê tông và Sản phẩm Khoáng sản của Vương quốc Anh (MPA) cũng đã đưa ra lộ trình để ngành bê tông và xi măng ở Vương quốc Anh trở thành mức âm CO₂ ròng vào năm 2050.

Mục tiêu của các nhà sản xuất xi măng

Năm 2020, các nhà sản xuất xi măng đã đưa ra các mục tiêu bền vững táo bạo nhất từ trước đến nay. Những công ty lớn nhất, cộng với những trường hợp đáng chú ý khác, được nêu dưới đây.

Các nhà sản xuất xi măng của Trung Quốc, đa số thuộc kiểm soát nhà nước, đã cam kết hoàn toàn mục tiêu do Chủ tịch Tập Cận Bình đưa ra vào tháng 9 năm 2020 là đạt nền kinh tế không có CO₂ vào năm 2060. Dữ liệu từ Trung tâm nghiên cứu khí hậu và môi trường Quốc tế (CICERO) cho thấy, ngành công nghiệp xi măng Trung Quốc đã thải ra ước tính khoảng 782 triệu tấn CO₂ vào năm 2018 trên tổng số 37,1Gt CO₂ từ tất cả các nguồn do con người gây ra trên toàn cầu. Có nghĩa là, các nhà máy xi măng Trung Quốc đã gây ra 2% tổng lượng khí thải CO₂ đáng kinh ngạc trong năm đó. Nếu Trung Quốc thực hiện được mục tiêu, Thế giới sẽ giải được phần lớn câu đố không CO₂ toàn cầu.

LafargeHolcim đã ký kết sáng kiến tham vọng kinh doanh dựa trên khoa học (SBTi) với cam kết 1,5°C vào tháng 9 năm 2020. Theo cam kết này, Công ty sẽ sản xuất xi măng không phát thải CO₂ ròng vào năm 2050. LafargeHolcim cũng cam kết giảm 20% mức độ CO₂ vào năm 2030 so với mức phát thải năm 2018. Mục tiêu tạm thời này là đạt 475kg CO₂/tấn vật liệu kết dính, sẽ được hỗ trợ một phần bằng trái phiếu liên kết bền vững trị giá 850 triệu Euro với mức giảm giá 0,5% đáo hạn vào năm 2031. Các nhà đầu tư sẽ phải trả mức cao hơn nếu công ty không đáp ứng mục tiêu phát thải.

Heidelberg Cement, trước đây đã đưa ra mục tiêu phát thải CO₂ cho năm 2030 là 525kg CO₂/tấn xi măng vào năm 2025. Nếu đạt được mục tiêu này sẽ giảm 30% phát thải so với năm 1990 (752kg CO₂/tấn vào năm 1990). Mục tiêu mới của Heidelberg Cement cho năm 2030 là "dưới 500kg". Mục tiêu đến năm 2030 được đánh giá là có khả năng thành công đối với tiêu chí của sáng kiến mục tiêu dựa trên khoa học (SBTi). Heidelberg Cement cũng tăng cường cam kết khí hậu trung tính bằng cách tham gia nhóm ủng hộ Stiftung 2°C, đó là một mạng lưới các công ty tư nhân vận động hành lang cho các mục tiêu khí hậu. Nhóm này nói rằng, họ muốn phát triển các phương pháp tiếp cận và khái niệm liên ngành cho Đức và Châu Âu đề xuất để biến bảo vệ khí hậu trở thành một mô hình kinh doanh bền vững và thành công.

Cemex thông báo vào tháng 10 năm 2020 rằng Carbon Trust đã xác nhận lộ trình khử carbon trong các hoạt động toàn cầu phù hợp với kịch bản phương pháp tiếp cận khử carbon 2°C theo ngành, do Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) phát triển. Cemex cũng đặt mục tiêu giảm lượng phát thải CO₂ ròng 30% vào năm 2030.

Dalmia cement, năm 2019 cam kết phát thải CO₂ dưới 0% vào năm 2040. Năm 2020, công ty đã cùng với 5 công ty hàng đầu trong các lĩnh vực khác ký một điều lệ ngành nhằm mục tiêu phát thải CO₂ gần bằng 0 vào năm 2050.

Xi măng Sumitomo Osaka đã xây dựng một loạt các mục tiêu trung hạn và dài hạn để có thể đạt được mức độ trung tính carbon vào năm 2050, phù hợp với mục tiêu của chính phủ Nhật Bản. Các mục tiêu này bao gồm, giảm 30% mức độ phát thải CO₂ từ năng lượng từ năm 2005 đến năm 2030 và nỗ lực hướng tới tính trung hòa carbon trong năng lượng và phát thải vào năm 2050.

Cementir Holding đã đặt mục tiêu giảm lượng khí thải CO₂ dưới 500kg CO₂/tấn xi măng vào năm 2030.
 
Buzzi Unicem đặt mục tiêu đạt mục tiêu 662kg CO₂/tấn xi măng vào năm 2022.

Xi măng Taiheiyo sẽ giảm 80% lượng khí thải CO₂ từ năm 2000 đến năm 2050.

Vicem, nhà sản xuất xi măng lớn nhất tại Việt Nam và nhà cung cấp thiết bị xi măng FLSmidth của Đan Mạch đã công bố thỏa thuận hợp tác với mục đích giảm triệt để lượng khí thải nhà kính từ các hoạt động của Vicem, bao gồm mục tiêu sử dụng 100% nhiên liệu thay thế.

Grupo Cementos de Chihuahua (GCC) đã cam kết đặt mục tiêu giảm khí nhà kính đã được khoa học xác minh bằng cách tham gia SBTi.

Làm thế nào chúng ta có thể thực hiện được các cam kết?

Các cam kết trên sẽ thực hiện được bằng cách sử dụng kết hợp các phương pháp. Chúng bao gồm, nhưng không giới hạn, việc tăng cường sử dụng nhiên liệu thay thế sinh khối, thu hồi nhiệt thải, tăng hiệu quả quy trình, tự động hóa, sử dụng xi măng có hàm lượng clinker thấp hơn, phát điện tái tạo, nhiên liệu mới/hệ thống sưởi ấm, tái carbon hóa bê tông và CCU/S. Nhiều vấn đề nêu trên đã được đề cập trước đây, vì vậy, bài viết này sẽ tập trung vào bốn lĩnh vực chính:

• Xi măng hỗn hợp CO₂ cực thấp;

• Năng lượng tái tạo, bao gồm cả lưu trữ;

• Nhiên liệu mới và công nghệ đốt mới;

• Thu giữ và sử dụng/lưu trữ CO₂.

Các nội dung chủ yếu liên quan đến sản xuất hệ thống chất kết dính dựa trên canxi cacbonat. Do dung lượng chế nên không thể trình bày tất cả các ví dụ và nghiên cứu điển hình trong bài viết.
(Còn nữa)