Зелёный цемент. Мировой опыт и перспективы развития

Стремительная урбанизация человечества требует ответственного подхода к работе таких масштабных отраслей, как цементная промышленность. Нужно уже сегодня заботиться о сохранении планеты для будущих поколений.

Цементная промышленность — один из крупнейших источников антропогенных выбросов CO₂ в мире. По разным оценкам, она генерирует 2,2–3,3 Гт CO₂ в год. В 2019–2020 годах на производство цемента пришлось более 3 Гт CO₂-экв., что составляло 17% всех промышленных выбросов парниковых газов и 5% всех антропогенных выбросов. Для сравнения: это больше, чем загрязнение атмосферы всеми существующими грузовыми автомобилями.

Влияние, которое оказывает на экологию производство цемента

Основная часть выбросов связана с химическим процессом декарбонизации известняка (CaCO₃ → CaO + CO₂), который начинает происходить на этапе подогрева сырья в декарбонизаторе и заканчивается в печи при обжиге клинкера.

Дополнительно CO₂ выделяется при сжигании ископаемого топлива (газа, угля и др.) для обеспечения энергии, необходимой для производственных процессов. Производство цемента требует значительных затрат энергии на каждом этапе: от добычи и измельчения сырья до обжига клинкера и помола конечного продукта.

Экологическая нагрузка не сводится только к CO₂. Высокотемпературный обжиг и сжигание топлива дают выбросы оксидов азота (NOₓ) и диоксида серы (SO₂), а на всех этапах — от дробления сырья до отгрузки цемента — образуется цементная пыль: горячие газы проходят через измельчённый материал, и без пылеулавливания она уходит в атмосферу. Производство очень энергоёмко: обжиг требует примерно 3,4–3,9 ГДж тепловой энергии на тонну клинкера, а топливо и электроэнергия — это до 40% себестоимости продукции. Добыча сырья также остаётся масштабной: на тонну клинкера расходуется около 1,5 т известняка.

Нагрузку дополняют отходы и водопотребление. На предприятиях образуются цементные печные пыли, отработанная огнеупорная футеровка печей и отходы дробления, которые требуют переработки или захоронения. Вода расходуется на охлаждение оборудования, приготовление шлама в «мокрых» технологиях и мокрую очистку газов.

Все перечисленное — направления для работы по развитию технологий производства, и в этом ЦЕМЕНТУМ заметно выделяется на фоне других компаний.

Что такое зеленый цемент

Стремление к устойчивому развитию и сокращению углеродного следа в строительной отрасли привело к активному распространению инноваций и «зелёных» цементов.

Как было раньше

В начале XIX века, на раннем этапе развития отрасли, экологические аспекты производства практически не учитывались. Главной задачей производителей в те времена было обеспечение объёмов выпуска и качества продукта, а не минимизация экологического воздействия. Поэтому основные технологические процессы, такие как добыча сырья, обжиг клинкера, помол, сопровождались значительными выбросами пыли в атмосферу, локальным загрязнением почвы и водных объектов отходами производства, а также высоким уровнем потребления топлива. В основном это был уголь, что вело к выбросам диоксида серы (SO₂) и оксидов азота (NOₓ).

Бурный рост строительной отрасли в XX веке привёл к многократному увеличению объёмов производства цемента. Пик экологических нагрузок пришёлся на вторую половину столетия, когда наблюдались:

Расширение сырьевой базы

Интенсивная добыча известняка, глины, мергеля. Это вызвало масштабные нарушения ландшафтов и почвенного слоя.

Использование высокосернистого топлива

В печах для обжига клинкера такое топливо резко увеличило выбросы SO₂, способствуя образованию кислотных дождей.

Энергоёмкость производства

Энергоемкость производства — особенно на стадии обжига — привела к росту выбросов CO₂. Цементная промышленность стала одним из ключевых источников парниковых газов.

Пылеобразование

При помоле и транспортировке сырья и клинкера пыль загрязняла воздух в промышленных зонах.

Изменения в нормативном поле в последние десятилетия

К 1970—1980‑м годам обострились вопросы охраны окружающей среды. Выбросы CO₂ способствуют глобальному потеплению и изменению климата, что угрожает экосистемам, продовольственной безопасности и инфраструктуре. Международные договорённости требуют сокращения выбросов парниковых газов. Цементная промышленность как крупный источник эмиссии находится в фокусе регуляторного внимания. К нынешнему времени изменилось нормативное поле:

• Международные и межгосударственные стандарты (например, EN 197‑1, ГОСТ 30515 и др.) задают требования к составу и свойствам цементов, включая ограничения на содержание вредных примесей.
• Требования к выбросам загрязняющих веществ — SO₂, NOₓ, пыли, — ужесточаются на уровне России, ЕС, США, Китая и других стран.
• Механизмы углеродного регулирования — система торговли квотами EU ETS в Европе, углеродные налоги, — стимулируют снижение эмиссии CO₂.

Появились международные организации и альянсы

Глобальная ассоциация производителей цемента и бетона (Global Cement and Concrete Association — GCCA)

Цели:

• координация действий отрасли для достижения «чистого ноля» (net zero) к 2050 году
• гармонизация стандартов «зелёного» цемента
• стимулирование «зелёных» закупок

Ключевые инициативы:

• система «Показатели низкого содержания углерода» (Low Carbon Ratings) — глобальная шкала оценки углеродного следа цемента (от AA до G)
• разработка единых критериев низкоуглеродной продукции
• поддержка национальных программ декарбонизации.

Результаты:

• рост прозрачности рынка
• стандартизация требований к «зелёным» цементам
• ускорение внедрения низкоуглеродных технологий.

Инициатива «Прорыв в производстве цемента и бетона» (Cement & Concrete Breakthrough), запущена на COP28

Цель: объединение усилий правительств и бизнеса для ускоренной декарбонизации цепочки «цемент—бетон—конструкции».

Фокус: национальные дорожные карты, пилотные проекты, обмен лучшими практиками.

Результаты: формирование глобального консенсуса, запуск программ в десятках стран, рост инвестиций в низкоуглеродные технологии.

Коалиция первопроходцев (First Movers Coalition)

Цель: стимулирование спроса на низкоуглеродную продукцию через корпоративные закупки.

Подход: вовлечение крупнейших компаний в «зелёные» закупки цемента и бетона.

Результат: создание рыночного импульса для производителей «зелёных» вяжущих.

Форум министров по вопросам чистой энергетики (Clean Energy Ministerial)

Цель: международная координация политики и технологий в сфере низкоуглеродного строительства.

Инициативы: рабочие группы по декарбонизации бетона, обмен опытом между странами.

Результат: гармонизация подходов, ускорение внедрения передовых решений.

Инициатива по глубокой декарбонизации промышленности (Industrial Deep Decarbonization Initiative)

Цель: ускорение декарбонизации энергоёмких отраслей, включая цементную.

Фокус: пилотные проекты CCUS (улавливание, использование и хранение углерода), смешанные цементы, альтернативные топлива.

Результат: рост числа демонстрационных проектов улавливания CO₂, стандартизация методик расчёта углеродного следа.

Отраслевые партнёрства и программы сертификации

Бетон с нулевым уровнем выбросов (ConcreteZero)

Цель: достижение нулевого уровня выбросов в цепочке «цемент—бетон» к 2050 г.

Инструменты: бенчмаркинг, верификация низкоуглеродных решений, поддержка «зелёных» стандартов.

Результат: формирование отраслевых KPI, рост числа сертифицированных продуктов.

Системы экологической сертификации:

Экологические декларации о продукции (Environmental Product Declarations) —стандартизированная отчётность по жизненному циклу цемента.

Оценка жизненного цикла (Life Cycle Assessment) — оценка углеродного следа на всех этапах производства.

Результат: повышение прозрачности, доверие инвесторов и заказчиков к «зелёному» цементу.

Научные и технологические консорциумы

Партнёрства цементных компаний с университетами

Например, JSW Cement с IIT Kanpur, CSIR-IIP.

Цель: НИОКР по альтернативным вяжущим, активаторам добавок, технологиям CCUS.

Результат: пилотные площадки по улавливанию CO₂, новые рецептуры смешанных цементов.

Исследовательские программы России, ЕС, США, Китая

Фокус: кальцинированные глины, известково‑пуццолановые вяжущие, энергоэффективный помол.

Результат: патенты на новые составы, рост доли альтернативных вяжущих в экспериментальных проектах.

Что в результате изменилось в производстве

Стремление к сокращению углеродного следа цементной отрасли объединило усилия бизнеса, научного сообщества, международных и национальных организаций. Под давлением экологического законодательства и общественных требований были сделаны первые шаги по снижению экологического воздействия.

Переход на более чистое топливо

Цементные заводы отказались от высокосернистого угля в пользу природного газа. Выбросы SO₂ снизились. В мировой практике и в России начались эксперименты с альтернативными видами топлива. Для этого начали использовать отходы деревообработки, резину, биомассу, подготовленный бытовой мусор.

Внедрение систем газоочистки

На заводах распространились электрофильтры и рукавные фильтры для улавливания пыли, скрубберы и абсорберы для нейтрализации SO₂ и других вредных газов.

Оптимизация процесса обжига

Производства перешли от шахтных печей к более эффективным вращающимся печам, внедрили «сухие» технологии обжига вместо «мокрых». Это снизило расход топлива и выбросы на 15–20 %.

Использование минеральных добавок

Клинкер — самый энергозатратный компонент цемента. Его обжиг в печах даёт 60–70 % углеродного следа цемента, требует высоких температур и большого расхода топлива и связан с интенсивным потреблением известняка и глины. Удельное потребление тепловой энергии на производство 1 т клинкера составляет около 3500 кДж.

Развитие производства цементов с минеральными добавками — ЦЕМ II, ЦЕМ III, ЦЕМ IV и ЦЕМ V — альтернатива чистому портландцементу ЦЕМ I. В состав цементов стали вводить дополнительные материалы — шлаки металлургических производств, золу‑уноса тепловых электростанций, пуццолану, гипсовый бой, микрокремнезём и т.д., что позволило сократить долю клинкера, снизив за счет этого энергозатраты и выбросы CO₂:

• цемент с минеральными добавками — ЦЕМ II — содержит до 35% добавок, которые могут быть как единственными, так и содержать несколько добавок одновременно. Применяют любую из разрешенных добавок: доменный гранулированный шлак, золу-уноса, пуццолану, известняк, микрокремнезём, обожженный сланец, белитовый шлам и глиеж.
• шлакопортландцемент — ЦЕМ III — содержит до 95% гранулированного доменного шлака, что существенно снижает выбросы CO₂ по сравнению с ЦЕМ I.
• композитный цемент — ЦЕМ IV — содержит до 55% минеральных добавок. Выбор в этом цементе ограничен: пуццолана, зола-уноса, глиеж, микрокремнезём.
• композитный цемент — ЦЕМ V — сочетают несколько минеральных добавок — шлак, золу‑уноса, пуццолану — оптимизируя свойства и экологический след.
• низкоуглеродные вяжущие — LC³, LC-цементы — специальные рецептуры с минимизацией энергозатратных этапов производства.

Цементы с пониженным клинкерным фактором позволяют при правильном подборе добавок улучшить некоторые эксплуатационные свойства бетона. Такие как долговечность, водонепроницаемость.

Раздельный помол компонентов

Технология позволяет точно контролировать гранулометрию и реакционную способность отдельных компонентов, снижать энергозатраты помола на 10–15 %, а также эффективно использовать мягкие и твёрдые добавки, такие как известняк и шлак. Так можно влиять на гидратацию и набор прочности, получать лучшую технологичность, долговечность, коррозионную стойкость.

Улавливание и утилизация CO₂

Появились пилотные проекты по улавливанию CO₂ из печных газов с последующей закачкой в подземные хранилища. Проекты по минерализации CO₂, т.е. связыванию его с получением карбонатных минералов. И проекты по использованию CO₂ в синтезе новых строительных материалов.

Внедрение энергоэффективного оборудования

Стали внедряться вертикальные валковые мельницы вместо шаровых, что снижает энергозатраты, системы рекуперации тепла отходящих газов. Развивается автоматизация и цифровое управление процессами для оптимизации расхода топлива.

Циркулярные принципы в сырьевой базе и отходах

Современные предприятия стремятся к замкнутому циклу. Стала внедряться переработка отходов дробления и помола (сырьевая и цементная пыль) для повторного использования. Переработанный цементобетон начали использовать в качестве заполнителя или частичного сырья. А на этапе проектирования и строительства заводов стали сразу опираться принципы «зелёного» проектирования. Это выражается в стремлении минимизировать водопотребление и организовать замкнутый водооборот.

Применение альтернативных вяжущих

Перспективные направления — это кальцинированные глины, известково‑пуццолановые вяжущие, вяжущие на основе силикатов и алюминатов.

Формирование рынка «зелёного» цемента

Рост спроса со стороны «зелёного» строительства и госзакупок.

Опыт разных стран

Турция

В Турции отказалась от чистых цементов типа ЦЕМ I, увеличили долю ЦЕМ II/A 42.5 и ЦЕМ II/B 42.5, а также снизили содержание клинкера, что дало экономию 25 кг CO₂ на тонну вяжущего.

Гондурас — компания Argos

В Гондурасе внедрили применение пуццоланов и активирующих добавок, снизили клинкерный фактор с 54 % до 53 %, а также ведут модернизацию с установкой сушилки для пуццоланов, благодаря чему ожидается достижение клинкерного фактора 49,8 %.

Перу — завод Pacasmayo

В стране достигли снижения клинкерного фактора более чем на 26 % в цементе с добавками относительно традиционного ЦЕМ I. Оптимизировали реакционную способность клинкера и гранулометрию цемента.

Испания — Oficemen

В Испании разрабатывают дорожную карту к «отрицательной углеродности» через снижение доли клинкера. Кроме того, там тестируют новые рецептуры с максимальным вовлечением вторичных материалов.

Результаты в цифрах

Совместные усилия бизнеса, науки и международных организаций для защиты экологии позволили сформировать системный подход к декарбонизации цемента: от технологий и стандартов до рыночных стимулов и политики. Согласно отчету Глобальной ассоциации цемента и бетона за 2025 год в цементной отрасли зафиксирован следующий прогресс:

Ключевой результат — создание инфраструктуры для перехода к низкоуглеродному цементу, что критически важно для достижения глобальных климатических целей.

Мировая практика применения зеленых цементов

Смешанные цементы с минеральными добавками давно стали основными на рынках Европы: их доля достигает 70–85% выпуска. В Германии, Нидерландах и Дании эта цифра составляет 80–85%, в Испании и Италии — 70–75%. В США портландцементы с добавками занимают около 30% рынка, а в Индии больше половины выпуска приходится на пуццолановые портландцементы с золой-уноса.

Новое поколение низкоуглеродных вяжущих уже выходит из лабораторий на объекты. Цементы LC3 (известняк + кальцинированная глина) внедрены на полномасштабных проектах в Индии. На заводе JK Lakshmi в Джаджхаре и строительстве международного аэропорта Нойда. LC3 снижает выбросы CO₂ примерно на 40%, и он дешевле обычного портландцемента примерно на 25%. Крупнейшие производители осваивают собственные линейки: Holcim выпускает низкоуглеродный цемент ECOPlanet (в Сиэтле из него построен комплекс The Spheres), CEMEX — марку Vertua; российский «зелёный» облегчённый тампонажный цемент ЦЕМЕНТУМ с долей клинкера на 30% ниже обычного уже применяется при цементировании эксплуатационных колонн скважин в Татарстане и Оренбуржье.

Тенденции рынка зеленых цементов

Рынок зелёных цементов растёт быстрее отрасли в целом: по разным оценкам, объём мирового рынка низкоуглеродного цемента в 2025 году достигает порядка 34–38 млрд долларов США, а к 2033–2035 годам он может увеличиться до 71–74 млрд долларов при среднегодовых темпах роста 7–10%. Главный драйвер — не «экологический интерес», а регуляторика и закупки: с 2026 года в полном объёме работает трансграничное углеродное регулирование ЕС (CBAM), в США действуют требования Buy Clean к федеральным закупкам, а в более чем 40 юрисдикциях функционируют механизмы углеродного ценообразования. Системы «зелёных» закупок фактически превращают углеродный след цемента в конкурентное преимущество наряду с ценой и прочностью.

По оценке GCCA, к 2030 году отрасль должна снизить удельные выбросы CO₂ на тонну цемента на 25% к уровню 2020 года, а дальнейший прогресс до 2050 года потребует масштабного внедрения кальцинированных глин и LC3, углеродно-отрицательных решений и промышленного улавливания CO₂: только CCS и CCUS, по дорожной карте GCCA, обеспечивают около 36% необходимого снижения выбросов к 2050 году. Прогнозы до середины века предполагают рост доли смешанных цементов до 80% и более мирового выпуска: известково-кальцинированные глины и другие альтернативные вяжущие станут стандартом, а не нишевым продуктом, а углеродный след встанет в один ряд с прочностью и маркой как ключевой показатель качества цемента.

Перспективные направления развития до 2050 года

В ближайшие несколько лет эксперты прогнозируют развитие следующих перспективных направлений:

Биомиметические и карбонат‑связывающие цементы

Это вяжущие, имитирующие природные процессы минерализации CO₂.

Электрохимические и микроволновые методы активации сырья

Это потенциально менее энергоёмкие альтернативы традиционному обжигу.

Цифровое проектирование цементов

Так можно создавать цементные составы с заданными свойствами и минимальным углеродным следом.

Интеграция с ВИЭ и водородной энергетикой

Перевод печей на водород, использование возобновляемой электроэнергии для помола и вспомогательных процессов.

Углублённая переработка отходов

Это возможность извлечения ценных компонентов из шламов, пыли, золы для повторного применения.

Семён Спиридонов Технический эксперт ЦЕМЕНТУМ