Model dla przemysłu: Cementownia Kujawy jako katalizator polskiego ekosystemu CCS

Proces dekarbonizacji nabiera charakteru wielowymiarowego: z jednej strony wymaga innowacyjnych rozwiązań technologicznych i inwestycyjnych, z drugiej strony staje się czynnikiem decydującym o dostępie do finansowania (z powodów wymagań ESG czy taksonomii UE), legitymizacji społecznej oraz pozycji konkurencyjnej przedsiębiorstw w zglobalizowanej gospodarce. W efekcie dekarbonizacja przestaje być jedynie obszarem odpowiedzialności środowiskowej, a urasta do rangi warunku koniecznego długoterminowego przetrwania i wzrostu przemysłu.

W Polsce dekarbonizacja ma coraz większe znaczenie w obszarze instytucjonalnym i strategicznym. Choć przez wiele lat transformacja klimatyczna koncentrowała się przede wszystkim na sektorze energetycznym, dziś coraz wyraźniej widać konieczność objęcia nią również sektorów przemysłowych, w tym przemysłu cementowego. Krajowy Plan na rzecz Energii i Klimatu (KPEiK), Polityka Energetyczna Polski do 2040 roku (PEP2040) oraz komponenty Funduszu Sprawiedliwej Transformacji zawierają ramy, które umożliwiają rozwój niskoemisyjnych technologii w przemyśle.

Równolegle rośnie presja regulacyjna i ekonomiczna: ceny uprawnień do emisji CO2 w systemie EU ETS osiągają historyczne poziomy, a mechanizm CBAM obejmuje cement jako jeden z pierwszych produktów objętych graniczną opłatą węglową. Wraz z wymaganiami raportowymi ESG oraz koniecznością dostosowania się do taksonomii UE, polskie przedsiębiorstwa stoją przed koniecznością budowy nowych modeli operacyjnych - opartych na redukcji emisji, innowacjach procesowych i zwiększonej transparentności środowiskowej.

Dekarbonizacja przemysłu w Polsce staje się zatem nie tylko wyrazem zgodności z unijnymi politykami, lecz także strategiczną odpowiedzią na presję kosztową, reputacyjną i inwestycyjną. W tym kontekście sektor cementowy jawi się jako obszar o szczególnej wadze - zarówno ze względu na intensywność emisji, jak i potencjał demonstracyjny wdrażanych technologii.

Przemysł cementowy na czele wyzwań

W debacie o transformacji energetyczno-przemysłowej dominuje uzasadniona wiara w potencjał elektryfikacji oraz rozwoju odnawialnych źródeł energii (OZE). Modele optymalizacji miksu energetycznego w wielu sektorach rzeczywiście dowodzą skuteczności tego podejścia. Jednak w odniesieniu do przemysłu cementowego - podobnie jak hutnictwa czy przemysłu chemicznego - pojawiają się istotne ograniczenia termodynamiczne, procesowe i strukturalne.

Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA, 2022), sektor cementowy generuje ok. 7-8% globalnych emisji CO2. Produkcja klinkieru, będącego podstawowym komponentem cementu, wymaga temperatur rzędu 1400°C i prowadzi do emisji procesowych, które stanowią efekt bezpośredniego rozkładu węglanu wapnia zawartego w kamieniu wapiennym (CaCO3 --> CaO + CO2). Nawet przy pełnej elektryfikacji i pokryciu zapotrzebowania na energię ze źródeł odnawialnych, emisje te pozostają nieuniknione z perspektywy chemii procesu. Szacuje się, że za około dwie trzecie emisji z typowej cementowni odpowiada ten właśnie mechanizm chemiczny. Stąd właśnie potrzeba poszukiwania rozwiązań uzupełniających, takich jak CCS czy CCU, które pozwolą na postawienie ostatniego kroku w dekarbonizacji.

Co istotne, cement pozostaje materiałem kluczowym dla gospodarki - światowe społeczeństwa urbanizują się w bezprecedensowym tempie, a popyt na beton (będący mieszaniną cementu, kruszyw i wody) będzie nadal rósł. Dlatego istnieje nierozerwalny związek pomiędzy rozwojem i wzrostem gospodarczym a zapotrzebowaniem na cement i inne materiały budowlane. W tej sytuacji redukcja emisji bez redukcji produkcji staje się nadrzędnym celem strategicznym. Dlatego przemysł cementowy stanowi nie tylko wyzwanie dla polityki klimatycznej, lecz również laboratorium transformacji przemysłu materiałów budowlanych oraz wzór dla innych procesów technologicznych trudnych do dekarbonizacji.

Fundamenty odpowiedzialnej transformacji

W odpowiedzi na wyzwania klimatyczne, Holcim Polska realizuje zintegrowaną strategię dekarbonizacji, obejmującą kilka komplementarnych kierunków działania. Podczas swojej 30-letniej obecności na polskim rynku (do 2024 roku jako Lafarge) Holcim istotnie obniżył emisje CO2, które obecnie wynoszą poniżej 400 kg na tonę cementu. W ciągu trzech dekad spółka zrealizowała szereg przedsięwzięć, które przybliżyły ją do tego celu. Pierwszym z nich w 2003 roku było przejście z energochłonnej mokrej metody produkcji klinkieru na metodę suchą. Od połowy lat 90-tych zwiększono także udział paliw alternatywnych z ok. 1% do 90%, osiągając tym samym jeden z najwyższych wskaźników TSR (z ang. Thermal Substitution Rate, czyli zastąpienie energii cieplnej pozyskiwanej z paliw kopalnych poprzez wprowadzenie paliw alternatywnych) w Unii Europejskiej. Pozwoliło to ograniczyć uzależnienie od węgla i zmniejszyć emisje bezpośrednie. Obecnie w Polsce wytwarza się 14 mln ton odpadów komunalnych, z czego przemysł cementowy zużywa ponad 10%, a Holcim Polska jest w tym zakresie liderem, przetwarzając rocznie niemal 400 tys. ton odpadów.

W ramach strategii dekarbonizacji rozwijane są cementy z rodziny ECOPlanet o obniżonej zawartości klinkieru, w tym produkty zawierające dodatki mineralne (popioły lotne, żużle, pucolany) oraz prowadzone są prace nad nowymi recepturami betonów o obniżonym śladzie węglowym z zachowaniem właściwości użytkowych (ECOPact), wspieranymi przez narzędzia cyfrowe do monitorowania emisji (Carbon Calculator).

Holcim inwestuje także w odnawialne źródła energii do zasilania procesów przemysłowych oraz wdraża strategię gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ), koncentrując się na recyklingu gruzu i ponownym wykorzystaniu odpadów budowlanych. Te działania - choć niezbędne - nie są jednak wystarczające, by wyeliminować emisje procesowe. Wymagana jest interwencja technologiczna o charakterze przełomowym.

CCS/CCU jako konieczny element głębokiej dekarbonizacji

Carbon Capture and Storage (CCS) oraz Carbon Capture and Utilisation (CCU) to technologie uznawane przez IPCC i IEA za niezbędne dla realizacji scenariuszy ograniczenia globalnego ocieplenia do 1.5°C. CCS, będąc rozwiązaniem pośrednim, zakłada wychwyt CO2 ze strumieni emisyjnych (najczęściej punktowych - jak cementownie), jego oczyszczenie, sprężenie i przesył do miejsc długoterminowego magazynowania, takich jak struktury geologiczne (solanki, wyczerpane złoża gazowe). CCU stanowi natomiast rozwiązanie docelowe, wykorzystując CO2 jako substrat do produkcji np. e-metanolu, tworzyw sztucznych czy minerałów węglanowych.

W obydwu przypadkach kluczowe jest odejście od traktowania CO2 jako odpadu, a przyjęcie perspektywy gospodarki cyrkularnej, w której dwutlenek węgla może być surowcem. Technologie CCS/CCU umożliwiają redukcję emisji procesowych, których nie da się uniknąć, wspierają tworzenie nowych modeli biznesowych opartych na symbiozie przemysłowej (ang. sector coupling) i stanowią kluczowy element strategii Net Zero Industry.

Dynamiczny rozwój infrastruktury CCS w Europie Zachodniej znajduje wyraz w projektach takich jak Northern Lights (Norwegia), Porthos (Holandia) czy Antwerp@C (Belgia). Projekty te łączy koncepcja transgranicznych korytarzy CO2, wspieranych przez fundusze TEN-E oraz Innovation Fund. Northern Lights zakłada odbiór CO2 z innych państw UE i magazynowanie go w formacjach geologicznych pod Morzem Północnym. Porthos rozwija sieć rurociągów przesyłowych z przemysłu portowego Rotterdamu. Antwerp@C tworzy konsorcjum przemysłowe współdzielące infrastrukturę wychwytu i przesyłu CO2.

Wszystkie te inicjatywy pokazują, że Europa buduje jednolity rynek CO2 z interoperacyjną infrastrukturą i wspólnymi standardami. Polska, choć posiada duży potencjał geologiczny, znajduje się na początku tej drogi i wymaga demonstratorów technologicznych oraz impulsu regulacyjno-inwestycyjnego.

CCS w Cementowni Kujawy - projekt o znaczeniu systemowym dla Polski

Projekt Go4ECOPlanet, realizowany przez Holcim Polska w Cementowni Kujawy, stanowi przedsięwzięcie o charakterze przełomowym - zarówno w skali kraju, jak i w kontekście regionu Europy Środkowo-Wschodniej. To pierwsza w Polsce inwestycja wykorzystująca technologię wychwytu w skali przemysłowej, mająca potencjał, aby stać się punktem odniesienia dla całego sektora materiałów budowlanych oraz demonstratorem systemowych zmian w przemyśle. Projekt, współfinansowany ze środków Funduszu Innowacyjnego Unii Europejskiej i wpisany na listę projektów wspólnego zainteresowania (Projects of Common Interest), odpowiada na kluczowe wyzwania polityki klimatycznej UE, w tym założenia pakietu Fit for 55 oraz strategii Net-Zero Industry Act.

W centrum rozwiązania technologicznego zastosowanego w Kujawach znajduje się system kriogenicznego wychwytu CO2 Cryocap™ FG, opracowany przez Air Liquide. Technologia ta umożliwia separację dwutlenku węgla o bardzo wysokim stopniu czystości, co pozwala zarówno na jego długoterminowe, bezpieczne składowanie geologiczne, jak i ewentualne wykorzystanie w przyszłości w procesach przemysłowych (CCU). Docelowo zakłada się wychwyt ponad jednego miliona ton CO2 rocznie, co odpowiada większości emisji procesowych generowanych w Cementowni Kujawy. Skala projektu, jego technologiczne zaawansowanie oraz stopień integracji czynią z niego jeden z najambitniejszych projektów CCS w całej Unii Europejskiej w sektorze cementowym.

Przedłużeniem projektu Go4ECOPlanet jest cały zintegrowany łańcuch wartości: od wychwytu i sprężania CO2, przez jego logistykę opartą na transporcie kolejowym i morskim, aż po magazynowanie w strukturach geologicznych poza granicami Polski oraz docelowo w kraju. Zastosowanie multimodalnego transportu pozwala nie tylko ograniczyć emisje wtórne, ale również stanowi wstęp do budowy przyszłej krajowej i międzynarodowej infrastruktury przesyłu CO2. To podejście wpisuje się w koncepcję tworzenia paneuropejskich korytarzy węglowych, rozwijanych w ramach unijnych programów infrastrukturalnych TEN-E.

Go4ECOPlanet nie jest jednak wyłącznie przedsięwzięciem inżynieryjnym. To również platforma współpracy publiczno-prywatnej, która integruje uczelnie, instytuty badawcze, start-upy technologiczne, operatorów infrastruktury oraz dostawców zaawansowanych rozwiązań środowiskowych i cyfrowych. Projekt staje się środowiskiem innowacyjnym, w którym rozwijane są kompetencje związane z CCS, modelowaniem emisji, geologią strukturalną oraz logistyką niskoemisyjną. W dłuższej perspektywie może on przyczynić się do budowy trwałego ekosystemu wiedzy i technologii w Polsce.

Z punktu widzenia strategii przemysłowej i transformacji systemowej, Go4ECOPlanet pełni rolę testu zdolności Polski do wdrażania zaawansowanych rozwiązań klimatycznych w sektorach trudnych do dekarbonizacji. Jego sukces otworzy drogę do skalowania rozwiązań CCS w przemyśle ciężkim, przyspieszy powstawanie legislacji umożliwiającej zatłaczanie i składowanie CO2 w Polsce oraz zbuduje fundament pod regionalny hub dekarbonizacyjny Europy Środkowo-Wschodniej. Cementownia Kujawy może tym samym stać się nie tylko przykładem technologicznego przełomu, ale także symbolem nowej fazy polskiego przemysłu: odpowiedzialnego, zintegrowanego z europejskimi trendami i zdolnego do przewodzenia transformacji klimatycznej.

Warunki rozwoju ekosystemu CCS w Polsce

Dalszy rozwój technologii wychwytu i magazynowania dwutlenku węgla w Polsce wymaga nie tylko decyzji inwestycyjnych ze strony sektora przemysłowego, ale przede wszystkim stworzenia sprzyjającego otoczenia legislacyjnego, instytucjonalnego i finansowego. Mimo że Polska formalnie wdrożyła zapisy dyrektywy 2009/31/WE w sprawie geologicznego składowania CO2, wciąż brakuje precyzyjnych przepisów wykonawczych, które regulowałyby kwestie techniczne, środowiskowe oraz odpowiedzialności operatorów za zatłaczanie dwutlenku węgla do struktur geologicznych. Brak jest również jasnych ram prawnych dla transgranicznego transportu i magazynowania CO2, co ogranicza możliwość współpracy z projektami infrastrukturalnymi w Europie Zachodniej, takimi jak Northern Lights czy Porthos.

Konieczne jest także powołanie operatora krajowej infrastruktury przesyłowej CO2 oraz opracowanie mapy drogowej obejmującej rozwój sieci rurociągów, punktów zbiorczych oraz węzłów logistycznych. Taka sieć powinna uwzględniać zarówno przemysłowe źródła emisji punktowych, jak i potencjalne lokalizacje geologiczne do składowania CO2 - na przykład struktury solankowe i pokłady porowate w Polsce Centralnej i Zachodniej. Stworzenie zintegrowanej, planowanej infrastruktury umożliwi optymalizację kosztów, ułatwi skalowanie technologii oraz pozwoli na wdrożenie ekonomii skali w przyszłych projektach CCS.

Rozwój ekosystemu CCS nie będzie możliwy bez uruchomienia dedykowanych instrumentów finansowych, wspierających zarówno etap inwestycyjny, jak i operacyjny. W tym kontekście niezbędne staje się wdrożenie mechanizmów typu Contracts for Difference (CfD) dla projektów redukcji emisji, gwarancji kredytowych, ulg inwestycyjnych oraz funduszy przeznaczonych na badania i rozwój. Ponadto, należy rozważyć wprowadzenie systemu certyfikacji pochłaniania i bezpiecznego składowania CO2, który byłby zintegrowany z rynkiem EU ETS, a zarazem zapewniał przejrzystość i zaufanie społeczne.

Nie mniej istotna jest integracja projektów CCS z krajowymi strategiami polityki klimatycznej i przemysłowej. Technologie wychwytu dwutlenku węgla powinny znaleźć trwałe miejsce w Krajowym Planie na rzecz Energii i Klimatu (KPEiK), w nowej odsłonie Polityki Energetycznej Polski (PEP2040) oraz w strategiach sektorowych - zwłaszcza dla przemysłu cementowego, hutniczego i chemicznego. Ich uwzględnienie w planach transformacji regionów węglowych może również przyczynić się do efektywnego wykorzystania Funduszu Sprawiedliwej Transformacji oraz innych unijnych instrumentów finansowych, skierowanych do regionów objętych restrukturyzacją przemysłową.

Polska dysponuje znaczącym potencjałem geologicznym do magazynowania CO2, szczególnie w obszarze struktur głębokowodnych i solankowych. Posiada także rozbudowany sektor przemysłowy generujący emisje punktowe, który mógłby korzystać z technologii CCS w sposób zintegrowany. W połączeniu z dobrze rozwiniętą infrastrukturą logistyczną oraz zapleczem badawczo-naukowym, daje to podstawy do aspiracji Polski jako regionalnego hubu dekarbonizacyjnego w Europie Środkowo-Wschodniej.

Aby ten potencjał został wykorzystany, potrzebna jest determinacja strategiczna ze strony państwa, wspierana konsekwentną współpracą między sektorami: przemysłem, nauką, administracją publiczną i inwestorami instytucjonalnymi. Tylko wówczas możliwe będzie zbudowanie trwałego, zintegrowanego ekosystemu innowacji dekarbonizacyjnych, który nie tylko wesprze krajowe cele klimatyczne, ale także zwiększy odporność gospodarczą i konkurencyjność polskiego przemysłu w dobie zielonej transformacji.

CCS kluczem do skutecznej dekarbonizacji przemysłu cementowego

Dekarbonizacja przemysłu nie jest dziś alternatywą ani wyborem ideologicznym, tylko stanowi konieczność cywilizacyjną, wynikającą zarówno z bezwzględnych realiów klimatycznych, jak i z logicznych przesłanek ekonomicznych, technologicznych i społecznych. W obliczu rosnących kosztów emisji, nasilających się skutków zmian klimatu oraz postępującej transformacji rynku inwestycyjnego i regulacyjnego, przemysł - nawet ten ciężki i najbardziej emisyjny - musi przejść głęboką metamorfozę. Już nie wystarczy ograniczać szkody, konieczne jest aktywne współtworzenie rozwiązań.

Projekt CCS realizowany przez Holcim w Cementowni Kujawy ma kluczowe znaczenie dla europejskich firm, które myślą o wdrożeniu tej technologii. Po wycofaniu darmowych uprawnień w systemie ETS, dotychczasowy model produkcji w branżach energochłonnych w perspektywie długofalowej będzie nieopłacalny kosztowo i klimatycznie. Projekt wykorzystuje nowe technologie, oparte na europejskich rozwiązaniach, które można replikować w innych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł stalowy, hutnictwo szkła, czy przemysł chemiczny. Wpłynie to na obniżenie kosztów kolejnych zastosowań i przyśpieszy ich wejście w fazę komercyjną. W efekcie wygra cały rynek, który po 2030 r. będzie potrzebował masowej produkcji niskoemisyjnych rozwiązań (dyrektywa EPBD), ponieważ dekarbonizacja cementu wpływa również na dekarbonizację w całym łańcuchu wartości budownictwa.

W tym kontekście Cementownia Kujawy staje się czymś więcej niż tylko zakładem produkcyjnym. Staje się symbolem nowej epoki, w której przemysł ciężki przestaje być utożsamiany wyłącznie z problemem klimatycznym, a zaczyna pełnić rolę aktywnego uczestnika i współarchitekta zrównoważonej transformacji. Projekt Go4ECOPlanet pokazuje, że nawet w sektorze o jednej z najwyższych intensywności emisji możliwe jest wdrożenie technologii, które wpisują się w cele neutralności klimatycznej, przy zachowaniu konkurencyjności i bezpieczeństwa operacyjnego.

To przejście, od obiektu emisyjnego do węzła nowoczesnych technologii dekarbonizacyjnych, wyznacza ścieżkę, którą mogą i powinny podążać inne zakłady przemysłowe w Polsce i w regionie. Cementownia Kujawy nie tylko ogranicza swoje emisje, lecz także uczestniczy w tworzeniu ekosystemu innowacji, kompetencji i współpracy międzysektorowej, który może stać się fundamentem nowej gospodarki - niskoemisyjnej, zrównoważonej, odpornej.

Jeśli Polska rzeczywiście zamierza odegrać aktywną rolę w europejskiej transformacji klimatycznej i przemysłowej, projekty takie jak Go4ECOPlanet nie mogą być wyjątkiem, muszą stać się normą. Kujawy pokazują, że odpowiedzialne przywództwo, odwaga inwestycyjna i strategiczne partnerstwo mogą przekuć największe wyzwania naszej epoki w długofalową przewagę. W tym sensie dekarbonizacja przemysłu staje się nie tylko odpowiedzią na kryzys, ale propozycją nowego modelu rozwoju.

Autor: Radosław Gnutek, dyrektor projektu CCS, Holcim Polska

Źródło informacji: Holcim Polska