盘点建筑原材的碳成本

盘点建筑原材的碳成本

“气候紧急状态”体现了当前世界各国对气候变化的新一波关注。全球36%的能源用于建筑,其中,仅水泥一项就占据全球排放量的8%。因此,建筑界与材料、能源和气候变化有关的想法(包括原因和解决方案)联系紧密。

建筑业主要使用混凝土、钢材和木材,因此,要想降低建筑业对自然世界的环境影响,需要对这些原材料的制造和使用进行改进。因此,我们更深入地研究了现代建筑中占主导地位的原材料背后的环境成本和效益。

混凝土

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当前,全球每年水泥产量超过40亿吨,二氧化碳排放量超过15亿吨。其中,中国是水泥和水泥相关排放的最大生产国,印度、欧盟和美国紧随其后。近年来中国水泥消费量趋于稳定,反过来导致全球水泥产量自2014年起稳定在40亿吨大关。随着未来建筑市场向东南亚和撒哈拉以南的非洲转移,预计到2030年,水泥产量要增加25%才能满足需求。

那么,为什么水泥会造成如此严重的污染呢?人们常常把责任归咎于采石和运输环节,事实上这个环节中的排放不超过10%。正如英国广播公司(BBC)的报告中所强调的,该行业90%以上的排放来源于 “熟料”制作环节,而“熟料”正是混凝土的关键成分。

在此过程中,回转窑被加热到1400摄氏度以上,并加入石灰石、粘土、铁矿石和灰烬等混合。混合物被分解成氧化钙和二氧化碳,二氧化碳被释放,留下大理石大小的灰球,称为熟料。然后,对熟料进行冷却、研磨,并与石灰石、石膏混合,形成可供运输的水泥。

钢材

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当前,每年粗钢产量12亿吨,而中国是迄今为止最大的生产国。钢材生产是化石燃料直接排放量的7%至9%,平均每吨产生1.83吨二氧化碳。钢材是现代建筑业的核心材料,特别是在规模巨大的城市和建筑中;此外,钢材在贸易量方面也仅次于石油,是世界上贸易量最大的商品之一。因此,钢铁业面临相当大的压力,需要引进一种更具碳友好性的材料等级。

与混凝土类似,钢材生产需要在极高的温度下快速加热原材料,这一点自19世纪工业革命爆发以来,没有发生根本改变。大型高炉依靠从煤中提取的重碳燃料将铁矿石还原为液态金属,然后提炼成钢。这一过程不可避免地会产生二氧化碳。

波士顿咨询集团的 Nicole Voigt 在接受英国《金融时报》采访时,阐述了降低钢材生产对环境影响的各种方案。“有两种方法可以减少碳足迹,一个是在钢铁生产中避免产生二氧化碳,可以尝试使用废料或碳以外的其他物质作为还原剂。一个是使用管道末端技术,这涉及碳的储存或使用。问题是应该如何选择——尽管您可能会认为后者更可行,但这一切尚处在争论中。”

木材

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与钢材和混凝土相比,木材有四点不同:首先,它是建筑业三大材料中唯一可再生的原材料。第二,与其他两种材料的提取和回收相比,它所需的能量相对较少。第三,它在使用寿命结束时不会产生废物,在最终用作燃料之前,可以在多种产品中重复使用。第四,木材吸收了大量的碳,一棵树含有一吨二氧化碳。

近年来,低碳成本成为木材大规模使用的推动力。胶合层压木材(Gluelam)、交叉层压木材(CLT)、层压单板木材(LVL)、层压多股木材(LSL)和平行多股木材(PSL)是一些可用性较强的木基产品,作为混凝土和钢材的生态替代品不断标准化和扩散。

然而,木基材料的生产环节也不能免受批评。生物质能是一种以原木元素为燃料的能源系统,是以化石燃料为基础的能源的更清洁的替代品,但是,它也带来了挑战。如果管理不善,可能导致森林砍伐和土壤退化,而且许多生物质工厂仍然依赖化石燃料来实现经济可行性。生物质燃烧还会产生一氧化碳、二氧化碳等温室气体,要让生物质成为石油和天然气的有说服力的替代品,捕获、回收这些温室气体是必要的。
译者:赵雪松

关于这位作者
引用: Walsh, Niall. "盘点建筑原材的碳成本" [The Carbon Cost of Key Raw Materials in Architecture] 21 2月 2020. ArchDaily. (Trans. Milly Mo) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/933877/pan-dian-jian-zhu-yuan-cai-de-tan-cheng-ben>

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