混凝土是不是高能耗和高碳排放產(chǎn)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(jīng)》

引《道德經(jīng)》中這一句名言,是想說明,人類的行為應(yīng)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(shù)十億年形成的地球能源和資源并不會在短時期內(nèi)再生,人類對自身賴以生存的大地應(yīng)當(dāng)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(fù)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(shù)年來對資源和能源的消耗已出現(xiàn)透支的現(xiàn)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(xiàn)象的出現(xiàn),一方面是需要面對資源缺少珍惜而盲目建設(shè)的后果;另一方面出自沒有注重科學(xué)使用而造成浪費。后者比如當(dāng)前C30混凝土用水量能做到175kg/m3的已經(jīng)越來越少了,超過180kg/m3的已非常罕見,以致混凝土頻頻出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象,使混凝土結(jié)構(gòu)耐久性難以保證;質(zhì)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(dān),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(chǎn)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(chǎn)業(yè)的能耗和碳排放應(yīng)從最上游源頭開始到最終產(chǎn)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(chǎn)的全過程。對混凝土材料,亦理應(yīng)如此。但混凝土的主要原材料水泥和砂石生產(chǎn)的能耗和碳排,甚至產(chǎn)品質(zhì)量,都是混凝土業(yè)所不能控制的,無法承擔(dān)其耗、排的責(zé)任。然而,當(dāng)前水泥和混凝土是各自獨立生產(chǎn)和經(jīng)營核算的,自然都像所有獨立生產(chǎn)和經(jīng)營的材料一樣,從原材料到最終產(chǎn)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(xié)會所編制的,是對以CO2當(dāng)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(chǎn)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(chǎn)業(yè),在圖1中所見其每1kg產(chǎn)量的碳排和也比最碳排量的其他產(chǎn)品的低到1個數(shù)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(guān)。
與其他大多數(shù)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(xiàn)今世界上使用最廣泛的建筑材料。
由表1可見,在本質(zhì)上,按每1kg產(chǎn)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(guān)的全球CO2高排放量,當(dāng)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(jié)構(gòu)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(chǎn)業(yè),主要的原因應(yīng)當(dāng)是其用量所要求的產(chǎn)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(dāng)其沖。
混凝土用途廣泛,當(dāng)前我國混凝土產(chǎn)量很難統(tǒng)計。水泥是只為混凝土(包括預(yù)拌、路拌、預(yù)制構(gòu)件、砂漿、砌塊等)而生產(chǎn)的,不能長期庫存,從水泥產(chǎn)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(chǎn)量為23.3億t,以每1m3混凝土用水泥300kg計,則混凝土產(chǎn)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(shè)量的需要,混凝土絕不可能生產(chǎn)這么多。
按獨立的產(chǎn)業(yè)計算還是按整個產(chǎn)業(yè)鏈計算?按單耗、單排還是按總耗、總排計算?計算結(jié)果當(dāng)然不同,目的也不同。統(tǒng)計產(chǎn)品的能耗和碳排量的目的是整體考量該產(chǎn)品生產(chǎn)的投入產(chǎn)出比,利弊與得失,對產(chǎn)業(yè)布局做出合理的決策。各種產(chǎn)品科學(xué)的計算應(yīng)該是在同一基點上進行。圖1所示的基點是產(chǎn)品的單位產(chǎn)量,有利于督促各產(chǎn)品生產(chǎn)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(jié)構(gòu)構(gòu)件才是混凝土的最終產(chǎn)品。
敬請期待:混凝土是不是高能耗和高碳排放產(chǎn)業(yè)?(下)
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