混凝土是不是高能耗和高碳排放產業(yè)?(上)
作者:廉慧珍 師海霞
人法地,地法天,天法道,道法自然
─老子:《道德經》

引《道德經》中這一句名言,是想說明,人類的行為應該遵守大自然的規(guī)律,長消有序,才能生生不息。地球給予人類賴以生活的所有條件,能源和資源的消耗,以及污染物的排放是社會發(fā)展中必然會發(fā)生的。但是數十億年形成的地球能源和資源并不會在短時期內再生,人類對自身賴以生存的大地應當懷有敬畏之心,精打細算,給大地以休養(yǎng)生息的時間,以平衡消耗和修復的運動。由于大自然的規(guī)律,在地球上的不同地域,氣候條件和資源與能源的分布有很大差別,自從人類形成不同的利益集團,就開始為占有這些資源而相互爭斗,更造成正常消費以外的浪費;我們曾誤以為,我國地大物博,資源取之不盡用之不竭,沒想到,近數年來對資源和能源的消耗已出現透支的現象。節(jié)能、降耗、減排是人類可持續(xù)發(fā)展重要的戰(zhàn)略需要,已刻不容緩。
資源透支現象的出現,一方面是需要面對資源缺少珍惜而盲目建設的后果;另一方面出自沒有注重科學使用而造成浪費。后者比如當前C30混凝土用水量能做到175kg/m3的已經越來越少了,超過180kg/m3的已非常罕見,以致混凝土頻頻出現開裂的現象,使混凝土結構耐久性難以保證;質量不好的混凝土,給子孫后代留下大量將來需要拆除或修補改建的負擔,更會加重對能源和資源消耗,以及排污的壓力。全民增強節(jié)能、降耗、減排的意識,并且行動起來,已迫在眉睫。
在此討論兩個問題:混凝土是高耗能和高CO2排放的產業(yè)嗎?混凝土是否還有進一步節(jié)能、降耗、減排的潛力?
一般來說,產業(yè)的能耗和碳排放應從最上游源頭開始到最終產品疊加計算,例如鋼材,從礦山開采、選礦、煉鐵、煉鋼,直到把鋼錠加工成型鋼、盤條、鋼板等整個生產的全過程。對混凝土材料,亦理應如此。但混凝土的主要原材料水泥和砂石生產的能耗和碳排,甚至產品質量,都是混凝土業(yè)所不能控制的,無法承擔其耗、排的責任。然而,當前水泥和混凝土是各自獨立生產和經營核算的,自然都像所有獨立生產和經營的材料一樣,從原材料到最終產品全過程的足跡來計算其碳排量。
引自文獻[1]的圖1是由一個無黨派、非營利的獨立組織世界資源協會所編制的,是對以CO2當量表示的全球溫室氣體來源的分析,顯示按不同材料每1kg所隱含的能量與隱含的CO2排放量?;炷梁退嘧鳛閮蓚€獨立產業(yè)計算,但都包含碳足跡。由圖1可見,在全部主要的建造材料中,混凝土的潛在能耗與CO2排放量是最低的。就連一直在承受著“耗能大戶”名聲壓力的水泥產業(yè),在圖1中所見其每1kg產量的碳排和也比最碳排量的其他產品的低到1個數量級;而每1kg素混凝土的砌塊碳排量只有60g,鋼筋混凝土的也只有200g,塑料的則達約10000kg。各種材料的單位碳排量與能耗呈線性正相關。
與其他大多數材料相比,由于成本低、原材料的易得性、可加工性,以及多種優(yōu)良的使用性能(見表1),混凝土是現今世界上使用最廣泛的建筑材料。
由表1可見,在本質上,按每1kg產量計算和對比,混凝土具有很低的能耗和碳足跡;與水泥混凝土有關的全球CO2高排放量,當然不是來源于該材料本征意義上的隱含的CO2值。
按制成相同承載力、相同高度的柱子,混凝土和傳統(tǒng)結構用材料─磚石、鋼材相比,如圖2所示,折算成油耗,承受1t荷載的1m高柱子,混凝土能耗不到100L,磚的超過200L;鋼的則約達到350L。
與混凝土相比,水泥的高能耗和高排放毋庸置疑,至于為什么混凝土或水泥制品會被誤認為是高能耗與高排碳產業(yè),主要的原因應當是其用量所要求的產量之大,在建材行業(yè)無可比擬,因而在碳足跡總的能耗和碳排放量方面或從全生命周期來看,就會首當其沖。
混凝土用途廣泛,當前我國混凝土產量很難統(tǒng)計。水泥是只為混凝土(包括預拌、路拌、預制構件、砂漿、砌塊等)而生產的,不能長期庫存,從水泥產量可以計算出混凝土的使用量。有記載并報道的2019年我國水泥產量為23.3億t,以每1m3混凝土用水泥300kg計,則混凝土產量少說也有70億m3,即使單位耗能和碳排量都很低,而這樣巨大的總量自然可觀。但是如果沒有大規(guī)模建設量的需要,混凝土絕不可能生產這么多。
按獨立的產業(yè)計算還是按整個產業(yè)鏈計算?按單耗、單排還是按總耗、總排計算?計算結果當然不同,目的也不同。統(tǒng)計產品的能耗和碳排量的目的是整體考量該產品生產的投入產出比,利弊與得失,對產業(yè)布局做出合理的決策。各種產品科學的計算應該是在同一基點上進行。圖1所示的基點是產品的單位產量,有利于督促各產品生產者致力于盡量降低自己的能耗與碳排量;圖2所示的基點是用于達到相同功能的相同對象,這是最合理的基點,因為材料被制成結構構件才是混凝土的最終產品。
敬請期待:混凝土是不是高能耗和高碳排放產業(yè)?(下)
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