The world's first process for making zero emissions cement

Summary

このビデオスクリプトでは、産業界が世界の温室効果ガス排出の約3分の1を担当しており、その半分は鉄とセメントから出ていると示されています。ケンブリッジ大学のJulian Allwood教授は、世界初の排出ゼロのセメント製造プロセスを開発しました。このプロセスは、既存のセメントを鉄のリサイクル炉で処理し、その炉が排出ゼロの電気で動かされた場合、排出ゼロのセメントを製造できると示唆しています。セメントのリサイクルは、過去20年間で業界が活性成分であるクリンカーを他の材料と混ぜて使用することで改善されており、クリンカー自体の代替品がないという問題を解決しています。彼らのプロセスは、古いコンクリート建築物を解体し、セメントを砂と石から分離するという方法で始まります。その後、リサイクルされたセメントペーストを鉄のリサイクル炉で使用し、新たに作られるスラグを急速に空気で冷却することで、新しいポートランドセメントに変えることができます。彼らは、このプロセスの拡大を理解し、産業規模の試みを行い、英国のセメントニーズの約3分の1を10年以内に提供できると期待しています。

Takeaways

• 🌏 産業界は世界排出総量の3分の1を使用しており、その半分は鉄とセメントの2つの材料から来ています。
• 🏗️ 私たちは年間人あたり半トンのセメントを使用しており、その多くは旧コンクリート建築物の解体から始まります。
• 👨‍🏫 Julian Allwood教授は、ケンブリッジ大学の環境と工学の教授であり、ゼロ排出のセメント製造プロセスを開発しています。
• 🔁 セメントは再利用可能で、鉄のリサイクルと同じ炉で処理することで、将来的には排出のない電力で動かされた場合、排出のないセメントを製造できる可能性があります。
• 🚫 セメントは温室効果ガス排出の削減における非常に難しい問題であり、直接的な技術的な代替品はありません。
• 🔄 産業界は過去20年間で、活性成分であるクリンカーを他の材料と混ぜることでより良い利用を目指してきましたが、クリンカー自体の代替品は存在しません。
• 🔨 開発されたプロセスは、旧コンクリート建築物の解体を始まりとし、セメントを砂と石から分離するより高度な砕きを行います。
• 🔥 再生されたセメントペーストは、鉄のリサイクル炉に持ち込み、鉄の精製と保護層の形成に使用されます。
• 🛠️ 再生されたセメントペーストは鉄のリサイクル炉で使用され、スラグとして形成され、急速に空気中で冷却することで新しいポートランドセメントに変化します。
• 📈 ケンブリッジではこのプロセスの拡大を理解するために必要な設備がないため、ミドルズブルーフの材料処理研究所と協力してプロセスを拡大し、実際の産業規模に近づけています。
• 🏭 産業規模での試験が計画されており、約60トンのセメントが2時間で生産され、10年以内に英国のセメント需要の約3分の1を供給できる見込みです。
• 📝 このセメントは化学的な構成が同じであるため、英国の他のプラントで生産されたセメントと同じ耐久性を持ちます。
• 🌱 Julian Allwood教授は、この革新がケンブリッジで生まれた最も重要な素材の突破の1つであり、産業界や地球にとって重要な瞬間であると述べています。
• 📋 特許は既に取得され、会社も設立されており、英国で開発され、世界中で拡大・拡大が期待されています。

Q & A

産業界は世界中の排出高のどの割合を占めていますか？

産業界は世界中の排出高の3分の1を占めています。

セメントと鉄鋼が排出高のどの割合を占めていますか？

セメントと鉄鋼が産業界の排出高の半分を占めています。

一人あたりの年間セメント使用量はどのくらいですか？

一人あたりの年間セメント使用量は半トンです。

Julian Allwood教授はどのような分野の専門家ですか？

Julian Allwood教授はケンブリッジ大学のエンジニアリングと環境の教授です。

ゼロ排出セメントの製造プロセスがどのように開発されましたか？

Julian Allwood教授のチームは、既存の鉄鋼リサイクル炉を利用してセメントをリサイクルし、将来的には排出のない電気で炉を動かすことで、ゼロ排出のセメントを製造するプロセスを開発しました。

セメントのリサイクルプロセスにはどのようなステップがありますか？

古いコンクリート建築物を破壊し、旧セメントをサンドと石から分離するほど粉砕し、リサイクルされたセメントペーストを鉄鋼リサイクル炉で使用することでリサイクルされます。

セメントペーストはどのようにして新たにポートランドセメントに変わりますか？

リサイクルされたセメントペーストを鉄鋼リサイクル炉で使用し、そのスラグを迅速に空気で冷却させることで、新たにポートランドセメントに変わります。

このプロセスの拡大を理解するために何が必要ですか？

ケンブリッジではそのような施設がないため、ミドルズブルフのマテリアルズプロセッシングインスティテュートのような中間スケールの炉を使ってプロセスの拡大を理解する必要があります。

産業規模での試みはいつ行われ、何が生産される予定ですか？

今月末に産業規模での試みが行われ、2時間で約60トンの製品が生産される予定です。

この新しいセメントはどの程度の耐久性を持ちますか？

化学的な構成が同じであるため、英国の他のプラントで生産されたセメントと同じ耐久性を持ちます。

このイノベーションが実現するために必要なステップは何ですか？

イノベーションが実現するためには、特許の取得、会社の設立、そして英国での開発と急速かつ全球規模での拡大が必要です。

Outlines

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🏭 世界の排出量の三分の一を占める産業とその主役である鋼とセメント

産業は世界の排出量の三分の一を占め、その半分は鋼とセメントから生じています。私たちは一人当たり毎年半トンのセメントを使用しており、この問題に対処する必要があります。

🌍 セメントの再利用とゼロ排出セメントへの挑戦

私たちはゼロ排出セメントを製造するプロセスを開発しました。再利用セメントを鋼のリサイクル炉で処理し、将来的にこの炉が無排出の電力で動作すれば、無排出のセメントを作ることが可能です。

🔄 セメントの代替技術の欠如とその解決策

セメントの温室効果ガス排出を削減するための直接的な代替技術はありません。そのため、業界はクリンカーの利用効率を向上させるために他の材料と混合する方法を20年間研究してきましたが、根本的な問題は解決されていません。

🔨 古いコンクリート建築の解体とリサイクルプロセスの開始

プロセスは古いコンクリート建築の解体から始まります。古いコンクリートを細かく粉砕し、セメントを再利用するための材料に分けます。これを鋼のリサイクル炉に投入し、新しいポルトランドセメントを生成します。

🏗️ 大規模な試験とプロセスの拡大

私たちはこのプロセスを大規模に拡大する必要があります。現在、ミドルスブラのパイロットスケール炉で試験を行っており、近い将来、60トンのセメントを生産する初の工業規模の試験を実施予定です。

🔬 科学的・産業的な意義と未来の展望

この新しいセメントは既存のセメントと同等の耐久性を持ち、将来的には英国のセメント需要の三分の一を供給できる可能性があります。この技術は科学的、産業的に重要であり、地球にとっても意義深いものです。

🚀 ケンブリッジから世界へ広がる革新的な技術

この技術はケンブリッジからの大きな材料革新となり得ます。無排出セメントの製造方法がなかった中で、この技術はその解決策となる可能性があり、私たちはそれに非常に興奮しています。

🌐 グローバルなスケールでの展開と発展

私たちはこの技術をグローバルに展開し、迅速に発展させる計画です。特許も取得しており、今後のスケールアップと普及に向けて準備を進めています。

Keywords

💡二酸化炭素排出量

二酸化炭素排出量とは、産業活動やエネルギー使用などによって放出される温室効果ガスの量を指します。ビデオでは、産業界が世界全体の排出量の3分の1を使用していると述べており、そのうち半分の排出量が鉄とセメントから来ると主張しています。この概念は、ビデオの主題である環境保護と産業の持続可能性に直接関係しています。

💡セメント

セメントは、建築材料として広く使われており、コンクリートの結合剤として機能します。ビデオでは、世界人口1人あたり年に半トンのセメントが使用されていると述べられており、ゼロ排出量のセメント製造プロセスが開発されたと紹介されています。セメントの製造は、世界中の温室ガス排出の重要な問題の一つであり、ビデオの中心的なトピックです。

💡鉄

鉄は、世界中の排出量の大きな割合を占めている産業材料の一つです。ビデオでは、セメントと共に鉄が産業界の排出量の半分を占めていると示されており、鉄のリサイクルとセメントのリサイクルが同じ炉で行われることも説明されています。これは、排出量を削減する革新的なアプローチの例です。

💡リサイクル

リサイクルは、資源を再利用することで環境に優しい方法です。ビデオでは、セメントのリサイクルが新しいセメント製造プロセスの一環として取り上げられており、鉄のリサイクルにも触れています。リサイクルは、排出量を減らし、環境保護に寄与する重要な概念です。

💡クリンカー

クリンカーは、セメントの活性成分であり、コンクリートの硬化に必要不可欠な物質です。ビデオでは、クリンカーを他の材料と混ぜることで、同じ機能を持つのにクリンカーの使用量を減らす方法が開発されてきたと述べています。しかし、クリンカー自体には代替品がないため、排出削減の課題が残されています。

💡リサイクルセメントペースト

リサイクルセメントペーストとは、古いコンクリート建物を破壊し、セメントを砂利や石から分離することによって作られる再利用可能なセメントです。ビデオでは、このリサイクルセメントペーストが鉄のリサイクル炉で使用され、新しいセメントを製造するプロセスの一部となっています。

💡スラグ

スラグは、金属の精錬過程で発生する副産物であり、ビデオでは、リサイクルセメントペーストを使った鉄のリサイクル炉の上部に形成される保護層として説明されています。このスラグを急速に空気中で冷却させると、新しいポートランドセメントに変わると述べられています。

💡産業規模の試み

産業規模の試みとは、研究や開発が産業界での実際の使用に適した大規模なプロセスにスケールアップされたことを指します。ビデオでは、60トンのセメントを2時間で製造する産業規模の試みが計画されており、これはプロセスの実現可能性を証明する重要なステップです。

💡持続可能性

持続可能性は、長期的な環境、経済、社会的バランスを保ちながら発展する能力を指します。ビデオでは、新しいセメント製造プロセスが環境保護と産業発展の両方にとって持続可能な解決策を提供する可能性があると強調されています。

💡特許

特許は、新しい発明やプロセスに対する法律的な保護を提供するものです。ビデオでは、新しいセメント製造プロセスに関連する特許が取得されており、これはその技術を保護し、産業界での使用を促進する重要なステップです。

Highlights

Industry accounts for one-third of global emissions, with half of that from steel and cement production.

Annual cement consumption is half a tonne per person globally.

Julian Allwood, a professor at the University of Cambridge, is developing a zero-emissions cement production process.

Cement can be recycled by processing it in the same furnace used for steel recycling.

Future steel furnaces powered by emission-free electricity could enable zero-emission cement production.

Cement lacks a direct technical substitute, making it a challenging component in greenhouse gas emission mitigation.

The industry has been improving cement usage by blending it with other materials to reduce clinker usage.

There are no substitutes for the active ingredient in cement, which is a fundamental issue for decarbonizing concrete.

The process starts with demolishing old concrete buildings and crushing the material to separate old cement from sand and stones.

Recycled cement paste can be used as a flux in steel recycling furnaces, aiding in the purification of steel.

Using recycled cement paste in steel furnaces results in a slag that can be harvested and turned into new Portland cement.

Scaling up the process from pilot to industrial scale is crucial for its practical application.

The first industrial scale trials are expected to produce 60 tonnes of cement in two hours.

The new cement is expected to be as durable as conventionally produced cement in the UK.

The innovation could potentially be one of the biggest material breakthroughs from Cambridge in recent decades.

The team is setting up a company to develop and scale the process globally.

Transcripts

Industry uses a third of all the emissions in the world,

and half of those come from just two materials: steel and cement.

We use half a tonne of cement every year

for every person alive on the planet.

My name is Julian Allwood,

I'm Professor of Engineering and the Environment

here at the University of Cambridge,

and we have developed what we think will be

the world's first process for making zero emissions cement.

What we've shown already is that we can recycle cement

by processing it through the same furnace where we recycle steel

and we know that if in future that furnace is powered by electricity that has no emissions,

our process could make cement with no emissions whatsoever.

Cement is a really difficult problem

in mitigating the world's greenhouse gas emissions

because we have no direct technical substitute for it.

So what the industry has been working on for the last 20 years

is making better use of the active ingredient called clinker

by blending it with other materials so we can use less clinker

and still get the same function out of the concrete.

But although we can blend it,

there are no substitutes for the active ingredient itself

and that's the fundamental problem to decarbonising concrete.

Our process begins by demolishing an old concrete building.

The old concrete gets crushed as it does today,

but our interest is to crush it to a higher degree,

to separate out the old cement from the sand and the stones.

Once we've got that which we call recycled cement paste,

then we can take it to the steel furnace where steel is being recycled.

Because when you recycle steel as well as the metal,

you need a flux

to bubble through the molten steel and purify it

and then create a protective layer on the top

so that the new steel doesn't get exposed to air.

So we replace the conventional flux with recycled cement paste,

and that turns out to work perfectly well for the steel makers,

but it leads to a slag, the molten old flux

sitting on top of the steel that we can then harvest

and if we cool it in air quickly,

miraculously it turns into new Portland cement.

So understanding the scale up

of this process is absolutely essential.

Here in Cambridge we don't have the facilities to do that.

In this country there is one pilot scale furnace,

that is something like six tonnes of steel

and it is at Middlesbrough so we're part of their Materials Processing Institute

which is helping us upscale the process

and understand how you go from a large scale furnace,

tens of kilos,

to this mid-scale furnace, which looks much more like the real deal.

We should have at the end of this month our first industrial scale trials

where it will be producing something like 60 tonnes of the stuff

over the course of two hours

and we think we could provide

about a third of the needs in cement in UK

within about ten years.

This cement is expected

because it's got the same chemical composition

to be as durable as as the cement produced in any other plant in the UK.

We think it's an important moment

in what I suppose in the history of cement.

I'm working with an amazing team.

I'm really privileged and lucky to be doing this thing

that is not only interesting scientifically,

interesting industrially,

but also, you know, important for the planet.

We're really excited about this innovation I think potentially is

one of the biggest material breakthroughs

that have come out of Cambridge in the last few decades.

We have to wait to see to confirm that

it scales as well as we think it will

before I can really make that statement with confidence.

But before we started, there was literally no option on the table

for making cement with no emissions.

And this looks like it really could be a route

to make a breakthrough in that most difficult of industrial emissions problems,

so we're thrilled to be involved in it

and really hope this is going to be big,

obviously, for the University,

but for the country as well.

We have the patent here,

we're setting up the company

and there's every reason why this can be developed here

and then propagated and scaled globally

and at speed too.