成果報告書詳細
管理番号20100000001766
タイトル平成21年度成果報告書 情報収集事業 セメント産業における革新的CO2削減技術開発に関する先導調査
公開日2010/9/30
報告書年度2009 - 2009
委託先名社団法人セメント協会
プロジェクト番号P09018
部署名環境技術開発部
和文要約1.目的 我国のセメント産業は、国内CO2総排出量の約4%相当を排出しており、その排出量削減対策は喫緊の重要課題である。本先導調査では、セメント産業において更なるCO2排出削減を行うため、エネルギー由来、原料由来の両面からのCO2削減方法および、CO2の回収・貯留によるCO2削減方法の洗い出しを目的とする。2.実施内容と結果 2.1セメント産業での廃棄物受入調査およびCO2排出量調査 セメント産業の特徴である廃棄物・副産物の受入量をセメント生産量の推移とともに調査した。また基礎データとしてセメント産業から排出されるCO2量を取り纏めた。 2.2CCS技術調査 2050年にはCO2排出削減対策の19%を占めるCCS技術の技術動向を調査した。他産業で先行しているCCS技術との相違点と考えられる排ガス成分について、日本のセメント工場における排ガス成分を取り纏めた。 調査の結果、分離回収技術については燃焼後回収であるアミン溶液による化学吸収法が実績もありセメント産業に適するが、排ガスに含まれる酸性成分については吸収液劣化等の悪影響が考えられるため対策が必要であることが分かった。酸素燃焼法は開発途上の技術であり、今後の検討課題である。 セメント産業へのCCS技術導入時のコストを概略調査し、実用化のための課題を抽出、問題点を整理した。 2.3コンクリートリサイクルに関する調査 廃コンクリートの発生量およびリサイクルの現況について中間処分業者数、処理および流通形態を調べた。廃コンクリートのリサイクル技術調査として、再生骨材の製造で副産する微粉の用途開発をまとめ、廃コンクリートのリサイクルに関する特許を用途別に整理した。そしてCaOを含有する副産微粉をセメント原料として利用することによるCO2削減の可能性について検討した。 副産微粉活用によるCO2削減の制限因子は骨材由来のアルカリ量および輸送時に発生するCO2である。再生骨材製造技術の改良に伴い、微粉のアルカリ量低下とCaO量増加傾向にある。これにより微粉の単位量当りのCO2削減量とセメント原料への利用量が増加し、プロセス全体でのCO2削減効果が相乗的に向上すると共に、輸送時のCO2削減にも寄与することが分かった。 調査と検討の結果から、副産微粉の利用によるセメント製造プロセスでのCO2削減を実現するための問題点を整理し、課題を抽出した。 2.4その他技術調査 その他のCO2削減技術として、セメント鉱物組成変更と焼成方法変更について調査した。 前者について、普通ポルトランドセメントの強度発現性を維持したまま、鉱物組成変更によりCaO量低減、低温焼成を可能としCO2を削減するために、エーライト量(3CaO・SiO2)を減少し、ビーライト量(2CaO・SiO2)を増加する方法がある。しかし、そのままでは短期強度が低下するので、ビーライトの活性化、短期強度を発現する鉱物の共存または添加等の方法が検討されている。課題として、セメント品質の設計と設備の最適化が考えられる。 後者について、CO2削減が期待できる焼成技術として流動層焼成および天然ガス焼成を調査した。流動層焼成はスケールアップが、天然ガス焼成はコスト増加がそれぞれ実用上の課題である。
英文要約1.Objectives Japan's cement industry is responsible for approx. 4% of the nation's total CO2 emissions.It is the industry's urgent priority task to formulate countermeasures.This preliminary study is aimed at identifying how energy- and material-originated CO2 emissions may be reduced, and how the Carbon Capture and Storage (CCS) approach may be used for emissions reduction, so as to achieve further CO2 emission mitigation in the cement industry.2.Study content and outcome.2.1 Examining CCS technology The composition of emissions discharged from Japanese cement plants was compiled. In regard to CO2 separation and capture technology, the chemical absorption approach that uses amine solution is already verified in tests and therefore suitable for the cement industry. However that some measures must be implemented on the acid content of emission gas to shield it from adverse effects of degraded absorption solution.The oxygen combustion approach is still under development, and is subject to further examination. The study also investigated the approximate cost of introducing CCS technologies to the cement industry, identified tasks surrounding their practical application, and summarized possible problems.2.2 Investigating concrete recycling The study looked into the amount of waste concrete generated and the current status of its recycling. On the technologies for recycling it, usages for fine particles produced in the manufacturing of recycled aggregate were summarized. The study then explored the possibility of CO2 mitigation through the use of this particles as a raw material for cement production. The limiting factors of CO2 reduction by this method are the amount of aggregate-originated alkaline and the amount of CO2 generated during transportation. Improvement in the technology for manufacturing recycled aggregate is reducing particles' alkaline content, and increasing the amount of CaO. This has increased the amount of CO2 assimilation per unit of fine particles and their use in the process of cement production. The study then sorted problems about using byproduct particles in the process of cement production, and identified associated tasks.2.3 Investigating other technologies There is an approach of changing mineral composition of Ordinary Portland Cement (OPC) to reduce CaO and enable low-temperature firing, while maintaining the cement's strength development property. More specifically, the amount of alite (3CaO-SiO2) is reduced while the amount of blite (2CaO-SiO2) is increased. These methods are expected to reduce CO2 emissions at the maximum 30% compared to OPC.As approaches of combustion methods, Fluidized bed sintering and natural gas sintering are expected to reduce CO2 emissions by around 8% and over 11% respectively compared to the current system using cement rotary kiln with NSP of the equivalent scales.
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