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セメント産業におけるエネルギー転換：脱炭素化経路と水素の役割

Energy Transition in the Cement Industry: Decarbonization Pathways and the Role of Hydrogen (原題)

Alessandro Franco, Wilfried Marius Simo Toukam

プレプリント2026-06-18#水素Origin: Global対象セクター: manufacturing
DOI: 10.20944/preprints202606.1362.v1
原典: https://doi.org/10.20944/preprints202606.1362.v1

🤖 gxceed AI 要約

日本語

セメント製造のエネルギー・排出バランスをベンチマークから定量化し、省エネ、代替燃料、クリンカ代替、電化、水素利用、CCSなどの脱炭素化経路を評価。特に水素は燃焼由来排出を50-250 kg CO₂/t削減可能であり、CCSはプロセス排出に対応するために不可欠と結論。

English

This study quantifies cement manufacturing's energy and emission baselines and evaluates decarbonization pathways including efficiency, alternative fuels, clinker substitution, electrification, hydrogen, and CCS. Hydrogen can reduce combustion emissions by 50–250 kg CO₂/t cement, but deep decarbonization requires CCS to address process emissions.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本ではセメント産業がCO₂排出の約5%を占め、政府のGX政策の中で水素利用やCCSの実証が進む。本論文は定量的ベースラインを提供し、日本のセメント企業の削減計画や政策立案に有用。

In the global GX context

Globally, cement is a hard-to-abate sector; this paper provides a systematic benchmark and pathway comparison relevant to TCFD and ISSB disclosures, transition planning, and investor engagement on climate.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides quantitative baselines and systematic comparison of decarbonization levers for cement, valuable for research on industrial decarbonization.

🏢実務担当者:Offers clear emission reduction potentials for each technology, useful for cement companies to prioritize actions and communicate decarbonization strategy.

🏛政策担当者:Informs policy design on technology support and CCS infrastructure for hard-to-abate sectors.

📄 抄録（日本語訳）

セメント産業は、高温の熱需要と石灰石の仮焼に起因するプロセス由来排出が併存するため、脱炭素化が最も困難なセクターの一つである。本研究は、文献ベンチマークと産業運転データから導出した代表的な物質収支およびエネルギー収支に基づく、セメント製造のエネルギーおよび排出評価を提示する。典型的なセメント生産では、最終製品1トン当たり2.8～3.6GJの熱エネルギーと80～120kWhの電力を必要とし、その結果、総排出量はセメント1トン当たり500～850kg CO₂の範囲となり、そのうち55～65%がクリンカ仮焼に由来する。このベースラインから出発して、エネルギー効率改善、補助セメント質材料によるクリンカ代替、代替燃料の利用、電化、水素利用、および炭素回収技術を含む、可能な脱炭素化経路が評価される。分析によれば、エネルギー効率対策は比較的限定的な削減（セメント1トン当たり10～30kg CO₂）しかもたらさず、代替燃料とクリンカ代替はより大きな、しかし依然として部分的な効果を達成できることが示される。水素は、燃焼関連の排出割合を脱炭素化する有望な選択肢として浮上しており、特に酸素燃焼システムと統合した場合、セメント1トン当たり50～250kg CO₂の範囲の潜在的な削減が可能である。深い脱炭素化は最終的に炭素回収・貯留（CCS）を必要とし、これはクリンカ生産に固有の相当量のプロセス排出に対処できる唯一の技術であり、水素の利用もまた重要であり得る。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

The cement industry is one of the most challenging sectors to decarbonize due to the coexistence of high-temperature thermal demand and process-related emissions from limestone calcination. This study presents an energy and emissions assessment of cement manufacturing based on representative mass and energy balances derived from literature benchmarks and industrial operating data. Typical cement production requires 2.8–3.6 GJ of thermal energy and 80–120 kWh of electricity per ton of final product, resulting in total emission in the range 500–850 kg CO₂/t cement, of which 55–65% originate from clinker calcination. Moving from this baseline, possible decarbonization pathways are evaluated, including energy efficiency improvements, clinker substitution through supplementary cementitious materials use of alternative fuels, electrification, hydrogen utilization and carbon capture technologies. The analysis shows that energy efficiency measures provide relatively limited reductions (10–30 kg CO₂/t cement), while alternative fuels and clinker substitution can achieve larger but still partial benefits. Hydrogen emerges as a promising option for decarbonizing the combustion-related share of emissions, with a potential reduction ranging from 50 to 250 kg CO₂/t cement, particularly when integrated with oxy-fuel combustion systems. Deep decarbonization ultimately requires carbon capture and storage (CCS), the only technology capable of addressing the substantial process emissions inherent to clinker production and use of hydrogen can be relevant too.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。