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混凝土是不是高能耗和高碳排放產(chǎn)業(yè)?(上)
時(shí)間:2022-03-30    來源:廉慧珍 師海霞    分享:
資源透支現(xiàn)象的出現(xiàn),一方面是需要面對(duì)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(fèi)。

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(huì)發(fā)展中必然會(huì)發(fā)生的。但是數(shù)十億年形成的地球能源和資源并不會(huì)在短時(shí)期內(nèi)再生,人類對(duì)自身賴以生存的大地應(yīng)當(dāng)懷有敬畏之心,精打細(xì)算,給大地以休養(yǎng)生息的時(shí)間,以平衡消耗和修復(fù)的運(yùn)動(dòng)。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(tuán),就開始為占有這些資源而相互爭斗,更造成正常消費(fèi)以外的浪費(fèi);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(duì)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(duì)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(fèi)。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(bǔ)改建的負(fù)擔(dān),更會(huì)加重對(duì)能源和資源消耗,以及排污的壓力。全民增強(qiáng)節(jié)能、降耗、減排的意識(shí),并且行動(dòng)起來,已迫在眉睫。

在此討論兩個(gè)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(jìn)一步節(jié)能、降耗、減排的潛力?

一、各種材料能耗和碳排放的比較

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(jì)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(gè)生產(chǎn)的全過程。對(duì)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(dú)立生產(chǎn)和經(jīng)營核算的,自然都像所有獨(dú)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(jì)算其碳排量。

引自文獻(xiàn)[1]的圖1是由一個(gè)無黨派、非營利的獨(dú)立組織世界資源協(xié)會(huì)所編制的,是對(duì)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€(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)計(jì)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(gè)數(shù)量級(jí);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(dá)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、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(jì)算和對(duì)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。

二、能耗和碳排放應(yīng)怎樣計(jì)算和比較?

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(dá)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(huì)被誤認(rèn)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(huì)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(jì)。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(jì)算出混凝土的使用量。有記載并報(bào)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(jì),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(dú)立的產(chǎn)業(yè)計(jì)算還是按整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈計(jì)算?按單耗、單排還是按總耗、總排計(jì)算?計(jì)算結(jié)果當(dāng)然不同,目的也不同。統(tǒng)計(jì)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(duì)產(chǎn)業(yè)布局做出合理的決策。各種產(chǎn)品科學(xué)的計(jì)算應(yīng)該是在同一基點(diǎn)上進(jìn)行。圖1所示的基點(diǎn)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(diǎn)是用于達(dá)到相同功能的相同對(duì)象,這是最合理的基點(diǎn),因?yàn)椴牧媳恢瞥山Y(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)

原文刊發(fā)于《混凝土世界》2022年第3期


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