英国水泥与混凝土行业2050年碳中和的现实路径：千刀万剐式减排策略解析

为应对英国水泥与混凝土行业难以实现2050年碳中和目标的挑战，研究人员通过物质流分析（MFA）和生命周期评估（LCA），量化了高成熟度（HM）与低成熟度（LM）减排策略的潜力。研究发现，即使结合CCUS（碳捕集利用与封存）和低碳粘合剂等策略，仍需减少40%混凝土年需求才能达标，凸显政策激励与经济模型转型的紧迫性。

　　

在全球气候危机加剧的背景下，水泥与混凝土行业作为碳排放大户（占全球CO₂排放8%），面临前所未有的减排压力。英国作为《巴黎协定》缔约国，虽通过《气候变化法案》修正案设定了2050年净零目标，但水泥行业因其工艺特性（如石灰石煅烧产生过程排放）成为减排难点。现有 decarbonisation roadmaps（脱碳路线图）虽提出多种策略，但技术成熟度差异大，且对减排潜力的评估存在高达80%的变异性，导致政策制定者与行业陷入"技术乐观主义"与"实施困境"的双重矛盾。

为解决这一矛盾，谢菲尔德大学能源研究所团队在《Sustainable Production and Consumption》发表研究，首次建立整合物质流分析（Material Flow Analysis, MFA）与生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）的量化模型。通过系统评估12种策略（含4种低成熟度LM策略如CCUS、8种高成熟度HM策略如低碳燃料），构建了"商业常态（BAU）"与"双概率情景"预测框架。关键创新在于引入"技术-市场成熟度等级（TMRL）"指标，将国际能源署（IEA）的十一级评估体系应用于水泥行业，并首次量化了建筑存量再利用这一"循环策略"的减排贡献。

研究方法上，团队首先通过MFA绘制英国水泥供应链图谱（涵盖10.7 Mt/yr熟料与15.3 Mt/yr胶凝材料流动），结合LCA计算各环节碳强度。随后采用蒙特卡洛模拟处理策略实施的时空差异性，重点分析三大类障碍：技术障碍（如电加热窑炉的能效限制）、经济障碍（CCUS的资本支出达120-150英镑/tCO₂）、行为障碍（设计师对混凝土超规格使用的路径依赖）。

市场级基准分析显示，英国水泥行业在BAU情景下2050年将排放11 MtCO_2eq/yr。HM策略（如优化混凝土配合比设计）可减排3.4 MtCO_2eq/yr，但受制于行业惯性；LM策略（如非熟料粘合剂）理论潜力达4.2 MtCO_2eq/yr，但面临原料短缺（GGBS进口依赖）与工艺验证延迟。

概率情景对比发现，即使最乐观情景（LM策略80%实施率+HM策略全面推广）仍存在3.5 MtCO_2eq/yr缺口。研究首次证明：必须通过政策杠杆（如拆除税减免）将混凝土年需求从当前125 Mt降至75 Mt，即减少40%新建量，同时将建筑存量再利用率从2%提升至15%，方可实现净零。

结论部分，Madeline Rihner等强调三个颠覆性认知：其一，CCUS的减排贡献被高估（实际仅占28%而非MPA宣称的60%）；其二，电窑炉推广需伴随电网脱碳（每1%煤电占比将抵消5%窑炉减排效益）；其三，结构工程师的规范更新可带来意外收益（减少20%过设计即可减排0.8 MtCO_2eq/yr）。该研究为英国CCC第六碳预算提供了实证修正依据，并开创性提出"三支柱"政策框架——将技术研发补贴（如GGBS本土化生产）、碳定价机制（涵盖过程排放）、建筑法规修订（强制体现隐含碳）协同实施。

这项研究的核心价值在于打破行业对"银弹技术"的幻想，证明只有通过"千刀万剐式"（thousand cuts）的全价值链干预，才能实现真正意义上的系统脱碳。正如通讯作者Hisham Hafez指出："当CCUS捕获的CO₂需要填满1100个温布利球场时，我们更应关注如何少建20%的地下停车场。"