AOA电竞官网:拆解建筑隐含碳：混凝土的“碳”旅程
发布时间：2024-04-01 22:20:46 来源：AOA官方入口 作者：aoa全站入口
根据世界绿色建筑委员会的定义，隐含碳是指 “在建筑或基础设施的整个生命周期中，与材料和建设过程相关的碳排放”。建筑业占到全球 39% 的碳排放量，其中有 11% 来自隐含碳，这也使得减少隐含碳排放成为建筑气候转型的关键议题。
LEED 材料和资源 (MR) 板块就旨在解决建筑材料及其碳排放的问题，这一板块专注于 3 大战略：减少隐含碳、保护人类和生态健康、推进循环经济。
基于此，我们也将目光投向了建筑材料及其隐含碳问题，混凝土是应用最广泛的建筑材料，全球水泥和混凝土协会统计全球每年会使用大约 140 亿立方米的混凝土，如果不考虑昂贵的气候成本，这种廉价而坚固的建筑材料会持续大受欢迎。但如今，混凝土作为建筑材料隐含碳的主要贡献者，已急需转型。
要洞悉混凝土在建筑隐含碳中的影响和潜力，我们首先需要了解混凝土是如何创造碳排放的，并从中挖掘一些可行的低碳解决方案。因此，拆解建筑隐含碳系列的开篇，我们将聚焦于混凝土的碳排放旅程。它将为我们解答：为什么混凝土是建筑隐含碳的最主要来源，它的生产过程制造了哪些碳？
* 本文参考、翻译、润色自奥雅纳 2023 年 6 月发布的 “建筑与基础设施可持续行动的优先事项 —— 隐含碳：混凝土” 报告。
混凝土全生命周期的碳排放大致可以分为 A-D 4 个阶段，其中A 为 “前期生产阶段”；B 为 “使用阶段”；C 为 “生命终期阶段”；D 为 “生命周期结束后阶段”。下图展示了 A-C 阶段的碳排放主要来源。
先看水泥及胶凝材料。在典型的混凝土混合物中，水泥一般占总量的 10%-20%，但却占到混凝土隐含碳排放的75%-90%以及全球总碳排的8%。
下图展示了水泥的生产过程，包括材料开采及运输、烘干与研磨、窑炉煅烧、水泥粉磨与运出这几个环节。
以开采及运输为例，水泥的生产始于矿山或采石场，从采石场提取的石灰石、白垩和硅石等富含钙的材料以及粘土和页岩等富含氧化铝的材料通过卡车运往水泥厂。由于全球水泥生产需要大量这些材料（生产 1 吨熟料大约需要 1.6 吨石灰石），水泥生产商通常将工厂设在采石场附近。开采和运输通常只占水泥相关排放的不到 5%，通过采矿作业电气化可减少或消除这些排放。
材料被运到水泥厂之后，被烘干及研磨成一种叫 “粉料” 的细粉，这一环节连同在水泥厂周围移动材料所用的电力占水泥生产间接排放的 8-13%。在窑炉煅烧是造成碳排放最多的环节，要使用化石燃料将窑炉加热到 1,400℃以上，这个过程的间接碳排放占到水泥生产二氧化碳排放量的 30-40%。此外，生产过程中石灰石中的碳酸钙被热分解转化为石灰（石灰是水泥的主要成分），在这个过程中，二氧化碳排放也是不可避免的。
再看骨料。骨料占到混凝土体积的 70%，但是只占到 A1-A3 阶段碳排放的 1-5%。骨料是天然生成的材料，通常可以就地取材。骨料的形成极为缓慢，就现有需求来说，骨料的供应会面临长期的威胁。除了天然骨料，还可以用再生混凝土骨料以及工业副产品材料、人造固碳骨料等。
在 A1 阶段，生产混凝土需要清洁、无污染的水，但与水有关的排放小于 1%，几乎可以忽略不计。
外加剂可被添加到混凝土中增加混凝土的粘稠度以提升性能和强度、减少用水量等等。外加剂对混凝土总体碳排放的贡献较小，但是在其生产和储存过程会产生其他的环境影响，可以通过符合环境产品声明（EPD）来降低这部分影响。
补充胶凝材料（SCMs）通常是其他行业的副产品，它们可以替代高碳强度的水泥。常见的 SCM 包括磨细高炉矿渣（炼铁行业的副产品）、粉煤灰（煤炭燃烧的副产品）、硅灰（硅合金生产的副产品）。通过了解补充胶凝材料的数据（比如碳排放因子）可以窥见它们对于减少混凝土隐含碳的巨大潜力：水泥的碳排放因子大约在 818-860kg / 吨，而磨细高炉矿渣的碳排放因子只有 42-70kg / 吨，粉煤灰的碳排放因子更低，约为 4kg / 吨。
在全球范围内，用于制造混凝土的原材料一般都很丰富，且就地供应，因此混凝土原材料的运输排放量并不高，且取决于矿山、采石场、加工设施和配料厂的位置，大部分通过公路或铁路运输。
但不同的原材料的运输碳排放也有所差异，比如水泥就是一种全球交易和运输的材料，越南和土耳其是最大的水泥出口国，美国和中国是最大的水泥进口国，这种跨区域的需求也会造成更大的运输碳排放。与水泥类似，骨料也是在全球交易的原料，但相比水泥来说，其运输距离较短。
混凝土的各个组成部分都储存在配料厂的料仓和筒仓中，经过配比，这些配料称重后被搅拌机或卡车搅拌机混合，然后运往工地。制造过程中碳排放的主要来源是燃料（电力或化石能源）。在这一阶段，现浇混凝土和预制混凝土的碳排放也有所差异，每公斤现浇混凝土会产生 0.0007kg 二氧化碳排放，而预制混凝土则会产生 0.0142kg。
现浇混凝土会用混凝土搅拌机运输到工地，由于混凝土的凝结时间有限，这就限制了配料厂的距离。因此，制造混凝土的场地大多在城市附近，以尽可能减少运输时间。A4 阶段的碳排放在整个前期生产阶段的碳排总量中占比较小。
施工阶段产生的碳排放主要是现场浇筑混凝土有关的建筑相关活动的碳排放。这包括用于安装的设备产生的排放以及与废料相关的排放。
比如，现场浇筑混凝土需要使用燃料将混凝土泵送到目的地；混凝土需要模板工程（Formwork）浇筑入模直至塑化，木制胶合板是常用的一种模板材料，其产生的隐含碳很大程度上取决于重复使用率和使用寿命；最后在施工场地，也会由于超额订购或浇筑过程中的其他问题产生废料。
在使用阶段，混凝土有固碳作用。含有胶凝材料和砂浆如果表面暴露在空气中，就会吸收二氧化碳，这一自然过程被称为碳化。碳化对于混凝土强度能够产生积极影响，据估算，在建筑使用期间混凝土的碳化量占到 A1-A3 阶段碳排放的 2.5% 左右。但碳化会降低混凝土的碱度，影响预埋钢筋的寿命。
尽管如此，使用阶段还可能产生碳排放，比如混凝土结构在其生命周期内的维护和维修会产生较高的排放量。
在这一阶段，拆除建筑物和从建筑物中移除混凝土部件均会产生碳排放，这一碳排放的数据在全球有很大差异，例如当地关于填埋拆除废料的法律和法规，以及获得原生骨料的途径等都会影响这一阶段的碳排放统计。
在混凝土在建筑中的生命周期结束之后，可以通过提升循环性减少碳排放，如回收混凝土作为骨料、延长混凝土框架的使用寿命等等。通常来说，除非当地有就近的可再生骨料资源，否则回收混凝土是比运用更远地方的可再生骨料（会产生运输碳排放）更加划算的生意。但对混凝土的分解设计非常困难，这也需要具体项目具体分析。
目前，在全球范围内还没有消除混凝土和水泥碳排放的有效解决方案，但我们也可以从混凝土的生命周期碳排放来源中，挖掘一些迈向净零的前进方向。全球水泥和混凝土协会制定了一份迈向净零的路线 年前将碳排放量降至零提出了 7 条途径：
其中每一个路径都可以探索更多深入的解决方案。“水泥” 作为混凝土碳排放的最大原料，也是这一行业最为关注的领域。在下一篇文章中，我们将聚焦于水泥与循环价值的碰撞，探讨水泥提升循环性的发展方向和其背后蕴藏的经济机遇。
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