碳减排下发展绿色建材的必要性

凡路平 邹祖绪 李红民

（武汉轻工大学土木工程与建筑学院， 湖北 武汉 430023）

随着二氧化碳的排放， 全球气候持续变暖。 这不仅关系到人类的生存环境， 还直接影响每个国家的可持续发展。 面对这一全球性危机， 各国做出了在特定时间实现碳中和的政治承诺。 例如， 2020 年10 月26 日， 日本首相菅义伟宣布， 日本将在2050年实现碳中和。 他表示日本将大力发展可再生能源，对太阳能和碳循环等重点技术领域加大投入。 2020年10 月28 日， 韩国总统文在寅表示， 韩国将与国际社会一起积极应对气候经济情况， 并且在2050 年实现碳中和[1]。

建材部门是我国重要的基础工业， 全国能源消费总量的1/10 都用在了建材部门。 根据相关部门调查， 建材行业二氧化碳排放约占全国排放总量的18%[2]。 这是源于建材部门追求规模、 粗放发展的现状导致。 传统建材呈现出高耗能、 高排放的缺点。绿色建材在节能减排方面优于传统的非绿色建材，因为绿色建材在生产时采用耗能低、 不产生新污染的先进工艺。 除此， 绿色建材的原材料使用的是回收的废弃物， 减少了废渣、 废液、 尾矿等对环境的污染。 在碳减排的大背景下发展绿色建材， 一是出于保护环境， 走低碳发展道路； 二是建材行业自身发展的内在要求。 建材行业要想走出一片广阔的天空， 就必须发展低碳环保、 高附加值的新型绿色建材。

1 传统建材碳排放分析

我国是传统建材生产的大国。 自改革开放以来，建材工业经过快速的发展， 呈现出产量高、 能耗高、排放高的现状。 这是源于传统高能耗、 高排放建材在建材部门中占比过大。 例如， 水泥、 平板玻璃、 建筑卫生陶瓷等。 加上低碳环保、 高附加值的新型建材发展比较缓慢， 落后低品质的建材产品淘汰进程迟缓。 这就导致了我国建材行业能源消耗大、 碳排放比较严重的现状。 下面例举了一些碳排放比较突出的传统建材。

1.1 水泥

水泥是建筑施工中用量很广泛的一种建材。 传统水泥的生产从原料石灰石分解排放CO2， 然后熟料煅烧时排放CO2， 生产时用电间接排放CO2。 大量的CO2排放到空气中， 严重污染环境。 根据中国水泥协会统计计算， 目前我国熟料碳排放系数约为0.86， 即生产1t熟料约产生860 kgCO2， 折算后我国吨水泥的碳排放量为597kg。 每年我国都要生产和使用大量的水泥， 这无疑是环境污染很大的一个来源。 下面是我国2016—2020 年水泥的产量及其碳排放量走势图（见图1、 图2）。

图1 2016—2020 中国水泥产量图

图2 2016—2020 中国水泥碳排放量走势图

从图2 中可以看出2016—2020 年我国水泥行业碳排放量每年都达到了10 亿t， 约占全国每年总碳排放量的10 % 以上。 这种结果的原因是我国是世界水泥生产大国， 每年要生产大量的水泥。 大量的水泥在生产时碳酸盐分解会产生一部分CO2， 熟料燃烧时会产生另一部分CO2， 并且会消耗大量的电力资源。 据有关资料显示， 一千瓦时电力约可间接产生0.83 ～0.93kg的CO2[3]。 水泥生产时碳排放的来源有几方， 加上产量又如此巨大。 这就导致了我国水泥行业的碳排放十分严重。

2.2 平板玻璃

平板玻璃是一种传统高能耗、 高排放的建材。据国家工信部数据显示， 2020 年我国平板玻璃产量9.5 亿重量箱， 同比增长1.3 %。 能源消耗是平板玻璃行业碳排放的最主要来源， 占比在80%左右； 平板玻璃生产原料中碳酸盐的热分解是CO2的主要来源之一， 占总排放量的20%左右[4]。 图3、 图4 是我国2016—2020 年平板玻璃的碳排放量及其单位产品平均碳排放强度。

图3 2016—2020 中国平板玻璃碳排放量图

图4 2016—2020 中国平板玻璃单位产品平均碳排放强度图

从图3、 图4 中可以看出， 2016—2020 年， 我国平板玻璃碳排放量增长趋势逐步平缓； 平板玻璃单位产品平均碳排放强度整体呈现下降趋势。 这表明我国已经意识到平板玻璃行业碳减排的重要性，并且取得了一定的减排成果。 当然， 平板玻璃产业的减排不是一朝一夕就能成功的， 还需要我们努力探索其减排的途径和方法。

2.3 建筑卫生陶瓷

中国是建筑卫生陶瓷生产大国， 建筑陶瓷砖产量占世界总产量的60%， 卫生陶瓷占世界总产量的40%[5]。 陶瓷原料中含有方解石、 菱镁矿和白云石，这些物质中有碳酸镁（MgCO3） 和碳酸钙（CaCO3），高温下会分解产生CO2； 陶瓷生产时会用到煤、 柴油、 天然气等化石燃料， 这些燃料燃烧时会排放CO2； 除此， 陶瓷生产时消耗的电能会也间接产生CO2。 2020 年建筑卫生陶瓷工业CO2排放3758 万t，电力消耗间接折算约合1444 万t[6]。 建筑卫生陶瓷产业对自然资源、 能源的消耗大， 对环境的压力也较大。 因此， 探索陶瓷行业的低碳化发展模式， 减少陶瓷行业的碳排放就显得特别重要。

2.4 小结

从水泥、 平板玻璃、 建筑卫生陶瓷三种传统建材的碳排放情况看， 建材行业的碳排放大部分源自于这些能耗高、 排放高的传统建材。 据有关记载，中国建材工业2020 年度CO2排放为14.8 亿t， 比上年上升2.7%。 建材工业一直是我国工业生产过程中最大的CO2排放源， 也是全国减排任务中最重的行业之一。 在国家“双碳” 政策下， 我们应当做好建材行业的节能减排工作， 加快建材行业向绿色低碳转型的进程。

3 绿色建材

3.1 绿色建材的含义

绿色建材的概念是1988 年在“第一届国际材料研究会” 上首次提出的[7]。 “绿色建材” 又称“生态建材” 或“环保建材”。 一般注重建材对人体健康和环境造成的影响。 绿色建材以废弃物为原料，采用低能耗的工艺生产。 绿色建材一般具有保护人体健康的特殊功能， 例如： 隔热、 阻燃、 防火、 调温、 调湿等。

3.2 绿色建材的优势

1） 减少对自然资源的使用。 传统建材生产时会消耗大量的自然资源， 例如， 水泥的原料中有黏土。黏土是一种天然材料， 需要从自然界获得。 而绿色建材生产时大量使用工业废弃物， 例如， 尾渣、 废液等废弃物。

2） 采用低能耗、 无污染的生产工艺。 相比于传统建材， 绿色建材在生产时不会产生对人体有害的物质， 有利于保护生产人员的生命健康。 而新型绿色环保建材还可以很好地保护使用人员的健康。

3） 产品可循环或回收利用。 绿色建材在使用寿命用尽后， 可以回收利用。 一方面可以保护生态环境， 另一方面节约资源， 这是传统建材没有的优势。

4） 具有一些特殊功能。 例如新型墙体材料具有保温、 隔热、 轻质等优异功能， 绿色高性能混凝土（GHPC） 有比普通混凝土更好的的力学性能、 耐久性能和施工性能。

4 碳减排下发展绿色建材的必要性

1） 碳减排下发展绿色建材是顺应全球减排的大趋势， 也是响应国家“双碳” 政策。 2020 年9 中国明确提出CO2排放力争2030 年前达到峰值， 努力争取2060 年前实现碳中和。 为了实现国家这一承诺，各行各业都应做出自己减排的贡献。 我国是建材生产和消费的大国， 每年施工会用到大量的建材。 这些建材在生产时会产生碳排放， 废弃的建材又会污染环境， 不符合低碳发展的原则。 发展绿色建材，减少传统高能耗建材的使用， 增强建材回收利用的效率。 为全国减排的大目标， 贡献建材行业自己的一份力量。

2） 碳减排下发展绿色建材是出于建材行业碳排放现状的考虑。 从前文可知， 我国建材行业碳排放量占全国总碳排放量比重较大。 这是源于传统建材在生产时能耗高、 排放大的原因， 且传统建材在我国建材市场占有很大的市场份额。 大量CO2排放到空气中， 不仅会污染空气， 还会造成极端恶劣天气，例如， 台风、 高温、 暴雨等自然灾害。 因此， 加快建材行业低碳转型、 做好建材行业的节能减排就显得十分迫切。 通过大力发展绿色建材， 使绿色建材规模化、 规范化发展， 以此推动建材行业的节能减排工作， 降低建材行业的碳排放。

3） 碳减排下发展绿色建材是建材行业在新时代下向前发展的内在要求。 传统高污染、 高能耗的路已经不适合建材行业的发展， 加快行业向低碳转型、走可持续发展道路刻不容缓。 经过几十年的发展，中国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段。 建材行业要想在新时代下继续向前发展， 就得适应高质量发展的主题。 从以前的产量大转变为质量高，并且满足绿色发展的要求。 绿色建材在耗能方面低于传统建材， 原料一般是废液、 废渣等废弃物。 因此， 碳减排下发展绿色建材是建材行业在新时代下向前发展的内在要求。

4） 碳减排下发展绿色建材是出于现阶段我国社会主要矛盾的考虑。 中国特色社会主义进入新时代，社会主要矛盾转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。 建材行业碳排放高、 污染大的现状就是一种不平衡发展的体现，极大的破坏了生态环境。 创建良好的生活环境是广大人民对美好生活的期盼， 也是幸福生活的前提条件。 但是， 传统建材在生产时产生大量二氧化碳。严重污染环境， 不利于人们的居住和生活。 发展绿色建材， 减少空气中的二氧化碳， 形成绿色生产生活的方式。 这将增强人们的生活满足感、 幸福感。

5 结语

绿色建材的概念很早就提出来了， 但是基于制度不规范、 市场管理混乱、 技术水平和发达国家相比差距比较大等原因。 我国绿色建材的发展还处于一个起步阶段。 在全球减排的大趋势和国家“双碳” 政策下， 思考发展绿色建材有一定的现实意义。1） 我国是负责任的大国， 一直致力于为全球气候治理作出中国贡献。 建筑业不仅是支撑国民经济发展的支柱性产业， 也是碳排放较大的一块。 通过大力发展绿色建材， 减少建筑业的碳排放， 实现低碳发展； 2） 借此完善市场关于绿色建材的制度， 规范绿色建材产品认证的管理； 3） 加大对绿色建材研发的力度， 提高自身技术水平。