凡路平 鄒祖緒 李紅民

（武漢輕工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院， 湖北 武漢 430023）

隨著二氧化碳的排放， 全球氣候持續(xù)變暖。 這不僅關(guān)系到人類的生存環(huán)境， 還直接影響每個國家的可持續(xù)發(fā)展。 面對這一全球性危機(jī)， 各國做出了在特定時間實(shí)現(xiàn)碳中和的政治承諾。 例如， 2020 年10 月26 日， 日本首相菅義偉宣布， 日本將在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。 他表示日本將大力發(fā)展可再生能源，對太陽能和碳循環(huán)等重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域加大投入。 2020年10 月28 日， 韓國總統(tǒng)文在寅表示， 韓國將與國際社會一起積極應(yīng)對氣候經(jīng)濟(jì)情況， 并且在2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和[1]。

建材部門是我國重要的基礎(chǔ)工業(yè)， 全國能源消費(fèi)總量的1/10 都用在了建材部門。 根據(jù)相關(guān)部門調(diào)查， 建材行業(yè)二氧化碳排放約占全國排放總量的18%[2]。 這是源于建材部門追求規(guī)模、 粗放發(fā)展的現(xiàn)狀導(dǎo)致。 傳統(tǒng)建材呈現(xiàn)出高耗能、 高排放的缺點(diǎn)。綠色建材在節(jié)能減排方面優(yōu)于傳統(tǒng)的非綠色建材，因?yàn)榫G色建材在生產(chǎn)時采用耗能低、 不產(chǎn)生新污染的先進(jìn)工藝。 除此， 綠色建材的原材料使用的是回收的廢棄物， 減少了廢渣、 廢液、 尾礦等對環(huán)境的污染。 在碳減排的大背景下發(fā)展綠色建材， 一是出于保護(hù)環(huán)境， 走低碳發(fā)展道路； 二是建材行業(yè)自身發(fā)展的內(nèi)在要求。 建材行業(yè)要想走出一片廣闊的天空， 就必須發(fā)展低碳環(huán)保、 高附加值的新型綠色建材。

1 傳統(tǒng)建材碳排放分析

我國是傳統(tǒng)建材生產(chǎn)的大國。 自改革開放以來，建材工業(yè)經(jīng)過快速的發(fā)展， 呈現(xiàn)出產(chǎn)量高、 能耗高、排放高的現(xiàn)狀。 這是源于傳統(tǒng)高能耗、 高排放建材在建材部門中占比過大。 例如， 水泥、 平板玻璃、 建筑衛(wèi)生陶瓷等。 加上低碳環(huán)保、 高附加值的新型建材發(fā)展比較緩慢， 落后低品質(zhì)的建材產(chǎn)品淘汰進(jìn)程遲緩。 這就導(dǎo)致了我國建材行業(yè)能源消耗大、 碳排放比較嚴(yán)重的現(xiàn)狀。 下面例舉了一些碳排放比較突出的傳統(tǒng)建材。

1.1 水泥

水泥是建筑施工中用量很廣泛的一種建材。 傳統(tǒng)水泥的生產(chǎn)從原料石灰石分解排放CO2， 然后熟料煅燒時排放CO2， 生產(chǎn)時用電間接排放CO2。 大量的CO2排放到空氣中， 嚴(yán)重污染環(huán)境。 根據(jù)中國水泥協(xié)會統(tǒng)計計算， 目前我國熟料碳排放系數(shù)約為0.86， 即生產(chǎn)1t熟料約產(chǎn)生860 kgCO2， 折算后我國噸水泥的碳排放量為597kg。 每年我國都要生產(chǎn)和使用大量的水泥， 這無疑是環(huán)境污染很大的一個來源。 下面是我國2016—2020 年水泥的產(chǎn)量及其碳排放量走勢圖（見圖1、 圖2）。

圖1 2016—2020 中國水泥產(chǎn)量圖

圖2 2016—2020 中國水泥碳排放量走勢圖

從圖2 中可以看出2016—2020 年我國水泥行業(yè)碳排放量每年都達(dá)到了10 億t， 約占全國每年總碳排放量的10 % 以上。 這種結(jié)果的原因是我國是世界水泥生產(chǎn)大國， 每年要生產(chǎn)大量的水泥。 大量的水泥在生產(chǎn)時碳酸鹽分解會產(chǎn)生一部分CO2， 熟料燃燒時會產(chǎn)生另一部分CO2， 并且會消耗大量的電力資源。 據(jù)有關(guān)資料顯示， 一千瓦時電力約可間接產(chǎn)生0.83 ～0.93kg的CO2[3]。 水泥生產(chǎn)時碳排放的來源有幾方， 加上產(chǎn)量又如此巨大。 這就導(dǎo)致了我國水泥行業(yè)的碳排放十分嚴(yán)重。

2.2 平板玻璃

平板玻璃是一種傳統(tǒng)高能耗、 高排放的建材。據(jù)國家工信部數(shù)據(jù)顯示， 2020 年我國平板玻璃產(chǎn)量9.5 億重量箱， 同比增長1.3 %。 能源消耗是平板玻璃行業(yè)碳排放的最主要來源， 占比在80%左右； 平板玻璃生產(chǎn)原料中碳酸鹽的熱分解是CO2的主要來源之一， 占總排放量的20%左右[4]。 圖3、 圖4 是我國2016—2020 年平板玻璃的碳排放量及其單位產(chǎn)品平均碳排放強(qiáng)度。

圖3 2016—2020 中國平板玻璃碳排放量圖

圖4 2016—2020 中國平板玻璃單位產(chǎn)品平均碳排放強(qiáng)度圖

從圖3、 圖4 中可以看出， 2016—2020 年， 我國平板玻璃碳排放量增長趨勢逐步平緩； 平板玻璃單位產(chǎn)品平均碳排放強(qiáng)度整體呈現(xiàn)下降趨勢。 這表明我國已經(jīng)意識到平板玻璃行業(yè)碳減排的重要性，并且取得了一定的減排成果。 當(dāng)然， 平板玻璃產(chǎn)業(yè)的減排不是一朝一夕就能成功的， 還需要我們努力探索其減排的途徑和方法。

2.3 建筑衛(wèi)生陶瓷

中國是建筑衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)大國， 建筑陶瓷磚產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60%， 衛(wèi)生陶瓷占世界總產(chǎn)量的40%[5]。 陶瓷原料中含有方解石、 菱鎂礦和白云石，這些物質(zhì)中有碳酸鎂（MgCO3） 和碳酸鈣（CaCO3），高溫下會分解產(chǎn)生CO2； 陶瓷生產(chǎn)時會用到煤、 柴油、 天然氣等化石燃料， 這些燃料燃燒時會排放CO2； 除此， 陶瓷生產(chǎn)時消耗的電能會也間接產(chǎn)生CO2。 2020 年建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)CO2排放3758 萬t，電力消耗間接折算約合1444 萬t[6]。 建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)對自然資源、 能源的消耗大， 對環(huán)境的壓力也較大。 因此， 探索陶瓷行業(yè)的低碳化發(fā)展模式， 減少陶瓷行業(yè)的碳排放就顯得特別重要。

2.4 小結(jié)

從水泥、 平板玻璃、 建筑衛(wèi)生陶瓷三種傳統(tǒng)建材的碳排放情況看， 建材行業(yè)的碳排放大部分源自于這些能耗高、 排放高的傳統(tǒng)建材。 據(jù)有關(guān)記載，中國建材工業(yè)2020 年度CO2排放為14.8 億t， 比上年上升2.7%。 建材工業(yè)一直是我國工業(yè)生產(chǎn)過程中最大的CO2排放源， 也是全國減排任務(wù)中最重的行業(yè)之一。 在國家“雙碳” 政策下， 我們應(yīng)當(dāng)做好建材行業(yè)的節(jié)能減排工作， 加快建材行業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型的進(jìn)程。

3 綠色建材

3.1 綠色建材的含義

綠色建材的概念是1988 年在“第一屆國際材料研究會” 上首次提出的[7]。 “綠色建材” 又稱“生態(tài)建材” 或“環(huán)保建材”。 一般注重建材對人體健康和環(huán)境造成的影響。 綠色建材以廢棄物為原料，采用低能耗的工藝生產(chǎn)。 綠色建材一般具有保護(hù)人體健康的特殊功能， 例如： 隔熱、 阻燃、 防火、 調(diào)溫、 調(diào)濕等。

3.2 綠色建材的優(yōu)勢

1） 減少對自然資源的使用。 傳統(tǒng)建材生產(chǎn)時會消耗大量的自然資源， 例如， 水泥的原料中有黏土。黏土是一種天然材料， 需要從自然界獲得。 而綠色建材生產(chǎn)時大量使用工業(yè)廢棄物， 例如， 尾渣、 廢液等廢棄物。

2） 采用低能耗、 無污染的生產(chǎn)工藝。 相比于傳統(tǒng)建材， 綠色建材在生產(chǎn)時不會產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)， 有利于保護(hù)生產(chǎn)人員的生命健康。 而新型綠色環(huán)保建材還可以很好地保護(hù)使用人員的健康。

3） 產(chǎn)品可循環(huán)或回收利用。 綠色建材在使用壽命用盡后， 可以回收利用。 一方面可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境， 另一方面節(jié)約資源， 這是傳統(tǒng)建材沒有的優(yōu)勢。

4） 具有一些特殊功能。 例如新型墻體材料具有保溫、 隔熱、 輕質(zhì)等優(yōu)異功能， 綠色高性能混凝土（GHPC） 有比普通混凝土更好的的力學(xué)性能、 耐久性能和施工性能。

4 碳減排下發(fā)展綠色建材的必要性

1） 碳減排下發(fā)展綠色建材是順應(yīng)全球減排的大趨勢， 也是響應(yīng)國家“雙碳” 政策。 2020 年9 中國明確提出CO2排放力爭2030 年前達(dá)到峰值， 努力爭取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。 為了實(shí)現(xiàn)國家這一承諾，各行各業(yè)都應(yīng)做出自己減排的貢獻(xiàn)。 我國是建材生產(chǎn)和消費(fèi)的大國， 每年施工會用到大量的建材。 這些建材在生產(chǎn)時會產(chǎn)生碳排放， 廢棄的建材又會污染環(huán)境， 不符合低碳發(fā)展的原則。 發(fā)展綠色建材，減少傳統(tǒng)高能耗建材的使用， 增強(qiáng)建材回收利用的效率。 為全國減排的大目標(biāo)， 貢獻(xiàn)建材行業(yè)自己的一份力量。

2） 碳減排下發(fā)展綠色建材是出于建材行業(yè)碳排放現(xiàn)狀的考慮。 從前文可知， 我國建材行業(yè)碳排放量占全國總碳排放量比重較大。 這是源于傳統(tǒng)建材在生產(chǎn)時能耗高、 排放大的原因， 且傳統(tǒng)建材在我國建材市場占有很大的市場份額。 大量CO2排放到空氣中， 不僅會污染空氣， 還會造成極端惡劣天氣，例如， 臺風(fēng)、 高溫、 暴雨等自然災(zāi)害。 因此， 加快建材行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型、 做好建材行業(yè)的節(jié)能減排就顯得十分迫切。 通過大力發(fā)展綠色建材， 使綠色建材規(guī)模化、 規(guī)范化發(fā)展， 以此推動建材行業(yè)的節(jié)能減排工作， 降低建材行業(yè)的碳排放。

3） 碳減排下發(fā)展綠色建材是建材行業(yè)在新時代下向前發(fā)展的內(nèi)在要求。 傳統(tǒng)高污染、 高能耗的路已經(jīng)不適合建材行業(yè)的發(fā)展， 加快行業(yè)向低碳轉(zhuǎn)型、走可持續(xù)發(fā)展道路刻不容緩。 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國經(jīng)濟(jì)由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。 建材行業(yè)要想在新時代下繼續(xù)向前發(fā)展， 就得適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展的主題。 從以前的產(chǎn)量大轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量高，并且滿足綠色發(fā)展的要求。 綠色建材在耗能方面低于傳統(tǒng)建材， 原料一般是廢液、 廢渣等廢棄物。 因此， 碳減排下發(fā)展綠色建材是建材行業(yè)在新時代下向前發(fā)展的內(nèi)在要求。

4） 碳減排下發(fā)展綠色建材是出于現(xiàn)階段我國社會主要矛盾的考慮。 中國特色社會主義進(jìn)入新時代，社會主要矛盾轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。 建材行業(yè)碳排放高、 污染大的現(xiàn)狀就是一種不平衡發(fā)展的體現(xiàn)，極大的破壞了生態(tài)環(huán)境。 創(chuàng)建良好的生活環(huán)境是廣大人民對美好生活的期盼， 也是幸福生活的前提條件。 但是， 傳統(tǒng)建材在生產(chǎn)時產(chǎn)生大量二氧化碳。嚴(yán)重污染環(huán)境， 不利于人們的居住和生活。 發(fā)展綠色建材， 減少空氣中的二氧化碳， 形成綠色生產(chǎn)生活的方式。 這將增強(qiáng)人們的生活滿足感、 幸福感。

5 結(jié)語

綠色建材的概念很早就提出來了， 但是基于制度不規(guī)范、 市場管理混亂、 技術(shù)水平和發(fā)達(dá)國家相比差距比較大等原因。 我國綠色建材的發(fā)展還處于一個起步階段。 在全球減排的大趨勢和國家“雙碳” 政策下， 思考發(fā)展綠色建材有一定的現(xiàn)實(shí)意義。1） 我國是負(fù)責(zé)任的大國， 一直致力于為全球氣候治理作出中國貢獻(xiàn)。 建筑業(yè)不僅是支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)， 也是碳排放較大的一塊。 通過大力發(fā)展綠色建材， 減少建筑業(yè)的碳排放， 實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展； 2） 借此完善市場關(guān)于綠色建材的制度， 規(guī)范綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證的管理； 3） 加大對綠色建材研發(fā)的力度， 提高自身技術(shù)水平。