本文探讨了将废弃的水泥窑重新用于固体城市垃圾(SMW)管理的创新方法,符合蓝色经济的原则。水泥生产是温室气体排放的主要来源之一,但在一些地区需求下降,导致许多旋转窑闲置。Anders Byström提出将这些窑炉改造成SMW处理厂,将垃圾分离、回收并转化为能源。瑞典的一个试点项目展示了这一潜力,引起了日本Taiheiyo Cement的注意,该公司投资4000万美元在日高市建立了首个工业规模设施。这种方法减少了垃圾填埋场的使用,消除了甲烷排放,并每天减少20吨煤炭消耗,提供了一种经济高效且环保的垃圾管理解决方案。通过重新利用现有基础设施,这一创新降低了关闭成本,创造了就业机会,并减轻了市政税收负担,展示了行业如何适应现代环境和经济挑战。
This article explores the innovative repurposing of decommissioned cement kilns for solid municipal waste (SMW) management, aligning with the Blue Economy principles. Cement production, a major contributor to greenhouse gas emissions, faces declining demand in some regions, leaving many rotary kilns idle. Anders Byström proposed converting these kilns into SMW processing plants, where waste is separated, recycled, and converted into energy. A pilot project in Sweden demonstrated the potential, catching the attention of Japan’s Taiheiyo Cement, which invested $40 million to establish the first industrial-scale facility in Hidaka City. This approach reduces landfill use, eliminates methane emissions, and cuts coal consumption by 20 tons daily, offering a cost-effective and environmentally friendly waste management solution. By repurposing existing infrastructure, this innovation reduces closure costs, creates jobs, and lowers municipal tax burdens, showcasing how industries can adapt to meet modern environmental and economic challenges.
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截至2013年,全球水泥市场年产值将达到2,460亿美元,年产量预计为35亿吨,成为世界上使用最广泛的建筑材料。 中国约占全球水泥产量的50%,印度则位居第二,并且其增长速度甚至超过中国。欧洲和北美市场自2008–2009年的严重衰退后,正在缓慢复苏,其中美国的水泥销量曾在一年内骤降17%。
全球水泥行业呈高度集中态势。全球前五大水泥生产商掌握了超过一半的产能。2009年,法国的拉法基(Lafarge)以161亿美元的销售额位居全球首位,紧随其后的是瑞士的豪瑞(Holcim)。拉法基于上一年度在中国收购了17家水泥厂,创下行业收购记录。排名全球第三的CEMEX(墨西哥),虽在水泥领域居于第三,但在建筑材料领域则为全球第一,成为拉美地区少见的全球领导企业。
在美国,水泥行业就业人数在过去20年里减少了23%,主要原因是企业不断追求规模经济,通过建设更大规格的回转窑来提高产能。丹麦的FL Smith公司是该领域的世界领导者,已安装超过1,000座回转窑,其在中国铜陵建造的水泥窑日生产能力高达12,000吨,堪称工程壮举。
水泥行业面临的主要挑战之一是温室气体(GHG)排放。每吨普通硅酸盐水泥的生产需消耗1.3吨石灰石,需加热至1,450℃,在此过程中会释放大量二氧化碳,同时还需消耗0.2吨煤和100千瓦时的电力。2010年,该行业的二氧化碳排放量估计为29亿吨,占全球人为温室气体排放总量的5%。即便是目前最环保的水泥窑,每生产1公斤水泥仍会排放0.66公斤二氧化碳,其中90%发生在生产现场,仅有5%来自运输,另有5%源于现场发电。
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欧盟资助企业收购老旧水泥厂并改造为使用清洁技术的生产设施。 然而,即使是最先进的绿色技术,也只能减少约20%的二氧化碳排放。水泥本身的化学反应在生成过程中不可避免地释放碳。因此,随着全球水泥产量的持续增长,总体污染水平也在上升。这一现象被称为“反弹效应”——单位污染减少,但总污染仍增加。
为应对这一问题,水泥行业开始引入废弃物作为替代燃料,例如废轮胎和其他难以处理的垃圾,避免这些垃圾在填埋场中释放甲烷(一种比二氧化碳高21倍温室效应的气体)或碳黑。另一方面,水泥厂的关闭成本极高,过去因石棉引发的诉讼几乎使部分公司破产。在20世纪50至60年代,石棉曾是水泥行业的标准材料。
安德斯·比斯特罗姆(Anders Byström)在瑞典斯图拉维卡(Stora Vika)南部一处废弃水泥厂参观了一台已运行数十年、如今生锈的回转窑时,深受启发**。** 他认为这套庞大的机械设备不应只被视为废铁。他设想,这些旧水泥厂可转型为城市固体垃圾(SMW)处理中心。不再燃烧煤和加工石灰石,而是接收每日300吨、总储存达900吨的固体垃圾,先去除金属,再将混合有机和无机物的废弃物进行兼具有氧和厌氧处理,最终实现资源回收、再利用,产出洁净堆肥。
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这一创新流程从每天1吨的小型试验装置起步,最终发展为规模化运行。 它吸引了日本最大水泥集团太平洋水泥(Taiheiyo Cement)高管谷口正嗣(Masatsugu Taniguchi)的关注。他意识到,面对水泥需求下降与垃圾处理需求上升的现实,这一方案或将成为行业突破口。
瑞典的试点研究显示,经处理的城市固废,其总热值可达煤炭的50%。在此基础上,太平洋水泥投资4,000万美元,在日本琦玉县日高市建成首个工业规模项目。一台废弃水泥窑被改造为接收当地垃圾处理公司所有固废的处理设备,帮助市政府取消原计划投资的新焚烧厂,亦无需扩建填埋场。这既减轻了市民的税负,也改善了空气质量。该技术不仅将低热值垃圾转化为高热值燃料,还避免了填埋所致甲烷气体的释放。每天节省煤炭20吨,从而在成本更低的前提下,减少了传统垃圾处理系统的负面影响。
这种方式将工业视为一个相互连接的系统,是蓝色经济的核心理念。经过两年测试,日本经济产业省(METI)为该项目颁发了运营许可。
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全球众多制造设施在账面上已被折旧至几乎为零,但仍需承担高昂的关闭和拆除成本,且法律禁止企业以象征性价格出售这些资产(曾是普遍做法)。 如果水泥公司固守本业,这些设施将成为风险源。但若能跳出传统思维,与互补型合作伙伴组成联盟,便可降低自身负债、减轻气候影响、创造就业机会、提高投资回报,并缓解因垃圾处理高成本带来的财政压力。
善用现有资源、减少政府赤字、响应能源与环保需求,将为新业务发展打下基础。正如安德斯·比斯特罗姆所展示的,这项事业即便在缺乏巨额资本支持的情况下,也可起步成功。
随着大型高产能水泥窑的投建,小型窑炉将陆续退出生产。若仅按废铁出售,不如将其用于提供更具成本效益、无须在焚烧或填埋之间二选一的固废处理新方案。最终能否实现转型,仍需依靠有远见的创业者。
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