生产低碳水泥的主要途径有哪些？
没有单一技术能让水泥行业实现净零排放，而是需要一套组合方案。针对中国水泥行业（其产量占全球一半以上）最全面的路线图[1]预测，到2060年，最大的减排贡献将来自碳捕集、利用与封存（CCUS），占比33%；其次是新型低碳熟料化学技术，占比28%；替代原材料占比27%。能效提升和替代燃料的贡献虽较小但仍很重要（分别占8%和4%）。这意味着，尽管能效提升是良好的短期举措，但深度脱碳需要更根本性的变革。
一种根本性的方法是改变水泥本身的化学性质。一项综述[7]指出，碳化钙硅酸盐水泥相比普通硅酸盐水泥可减少约70%的二氧化碳排放。另一篇论文[10]利用固体废弃物（石油焦灰、粉煤灰、铝土矿）开发了一种新型硫铝酸钙水泥，该水泥无需添加石膏，且烧成温度更低（1175°C，而传统熟料约为1450°C），从而节省能源并减少排放。
另一种有前景的途径是捕获二氧化碳并将其储存在混凝土中。2025年的一项研究[6]表明，在混凝土中添加“再碳酸盐”（即已捕获二氧化碳的矿物），仅用其替代3%的水泥，就能使每立方米混凝土的隐含碳排放减少12.07千克。这一改动相对较小，比完全重新设计工厂更容易推广实施。
像电解或矿物碳化这样的突破性技术能否规模化？
是的，但它们处于不同的准备阶段。最引人注目的成果来自2025年的一项实验室规模研究[2]，该研究利用电化学“水泥回收器”将废水泥转化为熟石灰（Ca(OH)₂）和二氧化硅，从而绕过了加热石灰石的必要步骤。这一工艺在使用新鲜废水泥时实现了99.8%的二氧化碳减排，而在处理老化建筑废料时减排幅度也达到80%。研究作者声称，若实现规模化，该技术每年可减少全球近10亿吨的二氧化碳排放。然而，这目前仍是一项实验室演示（电流密度高达300 mA/cm²，产率超过80%），要将其推广至工业生产，仍需在工程技术和成本控制方面取得重大突破。
矿物碳化——将二氧化碳与橄榄石等矿物反应以制造水泥替代品——是另一条有前景的路径。一项详细的工艺设计研究[11]发现，采用矿物碳化产物制成的混合水泥，在优化条件下可减少高达54%的温室气体排放，并且与传统水泥相比具有成本竞争力。这一概念更为成熟，该研究依据真实的欧洲水泥标准（CEM II）进行设计，表明其更接近工业实际应用。
然而，一项系统性综述[5]指出，大多数新兴技术仍处于早期开发阶段，需要通过严格的全生命周期评估来验证其真实的碳减排潜力。该综述强调，必须采取多管齐下的策略——将材料创新、替代燃料与能效提升相结合——才能实现净零排放目标。
在等待技术突破的同时，当下能做什么？
很多。现有技术已能大幅减少排放与污染。2024年一项关于中国水泥行业的研究[3]发现，当前的除尘、脱硫和脱硝系统可削减颗粒物37%、二氧化硫24%、氮氧化物64%——这些改进还能通过提升工厂效率间接减少二氧化碳排放。此类"超低排放"改造已在中国部分省份推行，并计划在全国范围内实施。
能效提升是最易实现的减排途径。一项建模研究[4]显示，到2030年，提高中国水泥行业的能源效率可使二氧化硫、氮氧化物和细颗粒物（PM2.5）排放分别减少33%、35%和8%。该研究还发现，长期实现净零排放将需要采用生物能源与碳捕集和封存（BECCS）这一负排放技术。
政策是关键推动力。一份路线图文件[8]指出，该行业的转型需要成本评估、政府监管与行业承诺三者相结合。综述[9]提到，尽管中国、印度等发展中国家目前聚焦于能效提升，但欧洲等发达地区已在大力投资CCUS项目（如CEMCAP、CLEANKER）。这表明规模化路径将因地区而异，但现有技术已足以立即启动。
关于这些来源
该回答基于11篇经同行评审的研究——发表于2022年至2025年间，其中5篇为2024年及以后发表，9篇发表于Q1期刊，累计被引用1061次——这些研究是从通过质量筛选的11篇研究中选出的最具相关性的成果，而后者又源自从超过5亿篇论文的数据库中检索到的51篇文献。
本文引用的文献
中国水泥行业低碳技术路线图
预计到2060年，中国水泥行业可通过能效提升（8%）、替代燃料（4%）、原料替代（27%）、低碳熟料（28%）以及碳捕集、利用与封存（33%）实现减排，其中13%的二氧化碳将用于养护。
通过电解法从废弃水泥中提取钙，实现低碳水泥熟料前驱体的生产。
展示了一种将废弃水泥回收为熟料前体的电化学工艺，在实验室规模下，使用新鲜废弃物可实现99.8%的二氧化碳减排，使用老化建筑垃圾则可实现80%的减排。
中国水泥行业超低排放改造的全生命周期减排潜力
研究发现，中国水泥行业现有污染控制技术在超低排放标准下，可使PM（颗粒物）减排37%、SO₂（二氧化硫）减排24%、NOx（氮氧化物）减排64%。
负排放技术是实现中国水泥行业脱碳的关键。
模型显示，到2030年，能效提升可使二氧化硫、氮氧化物和PM2.5分别减少33%、35%和8%，但实现净零排放仍需依赖BECCS（生物能源与碳捕获和封存技术）。
净零排放是否可行：水泥与混凝土脱碳技术的系统性综述
系统综述指出，大多数新兴水泥脱碳技术仍处于早期阶段；需要采取多管齐下的策略，将材料创新、替代燃料与效率提升相结合。
通过矿物碳化与利用技术对封存二氧化碳的混凝土进行产品碳核算评估
研究表明，在混凝土中以3%的比例掺入再碳酸盐（即捕获CO₂的矿物），可减少12.07千克CO₂/立方米的隐含碳排放。
实现水泥行业净零目标的低碳排放策略
综述了低碳策略，包括可碳化硅酸钙水泥（减排70%）、替代燃料、辅助性胶凝材料（SCMs）以及碳捕集、利用与封存（CCUS）；列出了已商业化的技术及其技术成熟度（TRLs）。
水泥行业实现净零碳排放路线图：战略、创新与政策要务
提出净零水泥路线图，涵盖碱激发水泥、钙循环、电气化及政策要务。
全球水泥行业低碳技术与项目综述
综述全球低碳项目；指出发展中国家侧重能效提升，而欧洲在CEMCAP、CLEANKER等碳捕集、利用与封存（CCUS）项目中处于领先地位。
基于固体废弃物的新型硫铝酸钙水泥制备及高温反应动力学研究
利用固体废弃物开发了一种新型硫铝酸钙-硅硫钙石水泥，烧成温度为1175°C（低于传统工艺），且后期强度良好。
直接橄榄石碳化：低排放、高成本效益水泥生产的最优工艺设计
优化了用于混合水泥的直接橄榄石碳化工艺；研究发现，该工艺可减少高达54%的温室气体排放，并在欧洲标准下具备成本竞争力。