混凝土低碳化哪個(gè)環(huán)節(jié)最關(guān)鍵？

近期，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》（國(guó)發(fā)〔2021〕23號(hào)），在“推動(dòng)建材行業(yè)碳達(dá)峰”章節(jié)，明確指出要“加強(qiáng)新型膠凝材料、低碳混凝土、木竹建材等低碳建材產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用”。這是“低碳混凝土”概念首次出現(xiàn)在國(guó)務(wù)院頒發(fā)的重磅文件之中，意味著低碳混凝土在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的進(jìn)程中，將承載起更多責(zé)任。  

在日前由中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)預(yù)拌混凝土分會(huì)與國(guó)建聯(lián)信認(rèn)證中心共同組織的“低碳混凝土”專家座談會(huì)上，專家們圍繞“新型膠凝材料”和“低碳混凝土”的定義、技術(shù)要求和其研發(fā)與應(yīng)用等進(jìn)行了探討，為混凝土走向低碳化凝聚了共識(shí)。  

膠凝材料或成混凝土低碳化重點(diǎn)  

“關(guān)于低碳混凝土，從對(duì)國(guó)務(wù)院的文件理解，有兩個(gè)重要的維度。一是從量的角度，需要降低混凝土的用量。二是從質(zhì)的角度，需要用先進(jìn)的新技術(shù)來推動(dòng)混凝土的進(jìn)步與發(fā)展?！蓖瑵?jì)大學(xué)教授蔣正武表示，低碳混凝土目前還沒有確切的定義，應(yīng)對(duì)混凝土從生產(chǎn)、應(yīng)用到全生命周期過程的碳排放進(jìn)行考量。  

那么，混凝土走向低碳哪個(gè)環(huán)節(jié)最重要？  

針對(duì)這一問題，蔣正武認(rèn)為，重點(diǎn)在膠凝材料即水泥。使用低碳膠凝材料，就是在直接減碳，但在追求混凝土低碳技術(shù)的同時(shí)，行業(yè)企業(yè)不應(yīng)忽略混凝土工作性、力學(xué)性能、耐久性等基本技術(shù)性能，否則就得不償失了。另外，用固廢代替骨料，加強(qiáng)循環(huán)利用，也是混凝土低碳的體現(xiàn)。  

“混凝土擁有很強(qiáng)的環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性，從住房、基建到交通、基礎(chǔ)設(shè)施，都離不開混凝土，這點(diǎn)必須高度肯定。但混凝土中水泥用量不低，推動(dòng)水泥朝著低碳的方向發(fā)展已經(jīng)成為共識(shí)。”中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）教授王棟民指出，在未來的水泥中，堿激發(fā)膠凝材料正在成為全球行業(yè)熱點(diǎn)，因此更傾心于從耐久性的角度去思考低碳混凝土，用低碳膠凝材料、優(yōu)良的外加劑、用完全符合標(biāo)準(zhǔn)的固廢替代砂石等來打造低碳混凝土的耐久性，從延伸建筑的壽命來長(zhǎng)久降碳。  

而華潤(rùn)水泥技術(shù)研發(fā)中心碳中和技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人張賓則認(rèn)為，若要實(shí)現(xiàn)混凝土的碳中和，從碳利用的角度可以考慮利用混凝土礦化吸收二氧化碳，這是二氧化碳利用的有效方式之一。從水泥的低碳化角度來看，新型膠凝材料其實(shí)就是低碳膠凝材料。低碳膠凝材料從產(chǎn)品端大體上可以分為兩類：一是低熟料水泥，二是低鈣水泥。對(duì)于低熟料水泥來說，需合理地使用礦渣、粉煤灰等輔助性膠凝材料。從全國(guó)來看，高爐礦渣目前幾乎100%被利用，粉煤灰利用率大約70%，而鋼渣、建筑垃圾等的使用率較低。因此，要根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源情況合理發(fā)展低熟料水泥。  

應(yīng)更多關(guān)注碳足跡計(jì)算  

“到2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的目標(biāo)時(shí)間緊任務(wù)重，這需要成熟的、可大批量使用的技術(shù)。而對(duì)于低碳混凝土來說，首先要計(jì)算碳足跡?！鼻迦A大學(xué)教授閻培渝說，“從世界范圍來看，目前預(yù)分解煅燒生產(chǎn)水泥熟料的碳排放水平都比較接近。我國(guó)各大型企業(yè)生產(chǎn)水泥的熱耗與能耗相差不多，但是不同的水泥如P.II硅酸鹽水泥、P.O普通硅酸鹽水泥的碳足跡有較明顯的差異，需要認(rèn)真計(jì)算。在計(jì)算中，我們需要知道水泥的混合材種類和摻量，但是這個(gè)數(shù)據(jù)很難拿到?；炷恋慕M分更復(fù)雜，碳足跡的準(zhǔn)確計(jì)算更難。另外還需界定低碳混凝土、低碳膠凝材料如何發(fā)展。”  

關(guān)于堿激發(fā)膠凝材料，雖然生產(chǎn)過程中不需高溫煅燒，但它需要化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品做激發(fā)劑，其生產(chǎn)過程也耗費(fèi)能源資源，綜合能耗不一定比水泥生產(chǎn)用得少。對(duì)此，閻培渝表示，作為堿激發(fā)膠凝材料的主要原料，無論粉煤灰還是礦渣，都可以直接用于替代水泥配制混凝土，成為緊俏的寶貴資源。因此，堿激發(fā)膠凝材料能否成為可大量生產(chǎn)與使用的新型膠凝材料，還需要慎重考慮。  

談到低碳混凝土，國(guó)建聯(lián)信認(rèn)證中心副總經(jīng)理尹靖宇則認(rèn)為，首先要明確混凝土碳足跡的量化基礎(chǔ)。她表示，國(guó)際通行的產(chǎn)品碳足跡核算包含3個(gè)范圍，一是企業(yè)自身生產(chǎn)廠界范圍內(nèi)直接產(chǎn)生的碳排放；二是外購(gòu)電力與熱力等能源的間接碳排放；三是產(chǎn)品原材料獲取、產(chǎn)品使用及報(bào)廢、拆除和再利用階段的碳排放。國(guó)際通行的碳足跡評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是ISO14067《溫室氣體－產(chǎn)品碳足跡－量化要求和指南》，相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正在轉(zhuǎn)化中。具體到混凝土產(chǎn)品的碳足跡，包含了混凝土所用原材料的蘊(yùn)含碳足跡（尤其是水泥帶入的碳足跡）、混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)奶甲阚E，以及混凝土在建筑使用及報(bào)廢拆除再利用階段的碳足跡，甚至包含碳化過程的碳清除。  

中建西部建設(shè)新材料科技有限公司教授級(jí)高級(jí)工程師齊廣華表示，在歐洲當(dāng)時(shí)有些是采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)做默認(rèn)值，對(duì)預(yù)拌混凝土碳足跡邊界測(cè)試過兩種方式，即從“搖籃到大門”（出廠前）和從“搖籃到交付”（入泵前），其中交付運(yùn)輸?shù)奶甲阚E約為10kgCO2/m?3;至11kgCO2/m?3;（取決于攪拌站的輻射半徑），約占混凝土碳足跡的5.5%左右。而預(yù)拌混凝土企業(yè)對(duì)碳足跡可控的是原材料的選擇、配合比，交付與運(yùn)輸可控的只是運(yùn)輸車輛的能源形式，柴油車或新能源車運(yùn)輸距離的選擇性有限，目前新能源混凝土攪拌車已經(jīng)走入混凝土公司，西部建設(shè)也已經(jīng)在使用，因此在當(dāng)前形勢(shì)下，將預(yù)拌混凝土碳足跡的邊界界定在從“搖籃到入泵”更為現(xiàn)實(shí)。  

廢棄物應(yīng)用領(lǐng)域需繼續(xù)開拓  

“當(dāng)前水泥生產(chǎn)已經(jīng)有了新的發(fā)展方向和生產(chǎn)技術(shù)，如生態(tài)水泥可利用城市廢棄物和工業(yè)固廢等，這從環(huán)保的角度來看已經(jīng)賦予水泥成為新型膠凝材料特性。我認(rèn)為更重要的是開拓這些廢棄物在城市配套建設(shè)中的應(yīng)用領(lǐng)域?！北本┕I(yè)大學(xué)教授龔先政說。  

在實(shí)施方面，龔先政表示，當(dāng)前在開拓廢棄物在城市配套建設(shè)中的應(yīng)用領(lǐng)域方面，還存在許多問題值得研究和需要解決，如污泥處理方式、在水泥生產(chǎn)應(yīng)用中前端預(yù)處理的烘干等。關(guān)于低碳混凝土，混凝土中水泥的應(yīng)用量很大，混凝土碳排放絕大部分來自水泥，混凝土種類多、用途廣、氣候差異大，如何準(zhǔn)確地核算其碳足跡？計(jì)算的依據(jù)是什么？計(jì)算邊界如何劃分？計(jì)算全生命周期怎么解決？混凝土利用粉煤灰等廢棄物的碳排放、利用廢棄物制備外加劑等碳排放更復(fù)雜，計(jì)算如何確定？這些都是亟待解決的問題。  

談到我國(guó)水泥與混凝土的低碳達(dá)標(biāo)，利勃海爾（中國(guó)）有限公司戰(zhàn)略及公共關(guān)系經(jīng)理張偉宏同樣認(rèn)為，目前最大的想象空間是能源替代和材料替代。  

到2030年水泥混凝土行業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳排放驟降的話，必須有替代物；2060年實(shí)現(xiàn)零碳，就需要有碳捕捉和電力實(shí)現(xiàn)零碳供應(yīng)。水泥的替代物主要應(yīng)用在熟料燒結(jié)低溫原材料替代和在混凝土中增加摻合料。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，在生產(chǎn)低碳混凝土的過程中，針對(duì)水泥減量，并不意味著降低品質(zhì)為代價(jià)，需要研究混凝土更多更佳的骨料級(jí)配，粉末更細(xì)的粉料配比，以及更加優(yōu)秀的均勻攪拌，這樣的混凝土往往可以減少用水量，提高混凝土耐久性能。  

而哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授周春圣則表示，混凝土可以從空氣中收集碳，廢舊混凝土做再生骨料就是在做碳捕捉，形成碳循環(huán)。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要新技術(shù)的開發(fā)，混凝土在這方面有優(yōu)勢(shì)，我們還有很長(zhǎng)的路要走。  

《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》明確提出，到2025年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比2020年下降13.5%，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2020年下降18%，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。到2030年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上，順利實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰目標(biāo)。目標(biāo)在前，混凝土走向低碳需要做的工作還有很多很多，在這個(gè)過程中，可以說每個(gè)環(huán)節(jié)都非常關(guān)鍵。但無論以何種形勢(shì)實(shí)施，保證混凝土耐久性一定是首要前提。