混凝土为何未能兑现其环保承诺?

A spade with cement and concrete blocks on
One claim of concrete is that it can act as a heat store.Image: Unsplash/Anaya Katlego
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  • 水泥的使用量仍在上升,水泥和混凝土行业也在推动其使用。

  • 尽管这种材料造成的排放高达全球人为排放总量的8%。

  • 该行业宣称,水泥能够减少建筑物“全生命周期”的碳排放,并以此推广水泥,但目前缺乏衡量这类排放的监管规定。

  • 最新研究质疑这类说法的准确性,并指出应该改用木材等其他材料。

高达8%的全球人为排放仅由一种材料——水泥造成。而且,我们对水泥的使用量还在上升。

例如,水泥和混凝土行业宣称,使用混凝土将减少建筑物的“全生命周期”碳排放,以此推动这种材料的使用。

由于缺乏衡量这类排放的监管规定,这些说法得以在说服设计师和产品选型人员使用某些产品方面发挥重要作用。然而,研究显示,我和同事开展的研究发现,这些说法往往至少有所夸大。

我们发现,人们使用了三种此类说法。第一种说法是,混凝土具有较高的热惰性,因此能够储热,进而在建筑物使用期间减少供暖和制冷产生的碳排放。

第二种说法是,混凝土比其他材料更耐用,因此混凝土建筑的使用寿命更长,可以减少新建建筑的需求。第三种说法基于混凝土发生碳化的能力:二氧化碳会缓慢地从大气中被吸收。这意味着混凝土可以被视为“碳汇”,因此是一种可持续的选择。

英国行业协会矿物产品协会(MPA)通过技术指南和行业路线图,推广包括这些在内的说法,目标是实现“超越净零”。欧洲混凝土行业也重复了类似的说法。

我们的研究揭示了截然不同的情况。

吸热并不会减少供暖能耗

首先,尽管混凝土的热惰性确实使其能够储热,或储存“冷量”,但这不太可能显著减少建筑供暖产生的碳排放。相反,混凝土吸热的能力更可能导致供暖能耗增加,因为不仅房间需要供暖,混凝土本身也需要加热。

石砌教堂便说明了这一点,它们见证了为热惰性较高的建筑供暖所面临的挑战。裸露的混凝土确实可能减少制冷需求,尤其是在进深较大的办公楼中。然而,在英国等相对凉爽的气候条件下,制冷能耗仍仅为供暖能耗的一小部分。

此外,制冷主要由国家电网供电,而电网正在迅速脱碳。我们的研究表明,为了节省日益减少的未来运营碳排放而使用制造过程中消耗大量碳的建筑材料,这笔账根本算不过来。

建筑物尚未达到使用年限便遭拆除

耐久性这一第二种说法同样站不住脚。我们的研究发现,很少有建筑物因结构达到使用寿命而被拆除;它们被拆除,往往是为了给经济繁荣地区的“再生”项目让路。

也几乎没有证据表明混凝土建筑比其他建筑更耐用。许多裸露混凝土建筑和构筑物出现“混凝土癌”——钢筋开始锈蚀、劣化,混凝土也随之开裂——这反而说明情况可能正好相反。

与此同时,世界各地数以百万计的古老建筑由木材、砖块和石材建成,这表明其他建筑材料也可以非常耐用。

混凝土建筑吸收的碳并不多

最后,混凝土吸收碳的能力通常被过度吹捧。只有混凝土暴露在外的表面会发生碳化。因此,位于地下或被涂层、饰面覆盖的混凝土无法充当碳汇。

钢筋混凝土的设计也会尽量减少碳化,因为碳化会使钢筋容易锈蚀。因此,碳化主要发生在建筑物使用寿命结束、混凝土被压碎之后。

如果混凝土碎块暴露在空气中,就会缓慢地重新吸收一部分在最初制造过程中排放的二氧化碳。更准确地说,这一过程是“部分再碳化”,几乎不能成为在新建筑中使用更多高碳混凝土的有力理由。

混凝土碎块能够吸收碳,但吸收量不大Image: Unsplash/Claus Grünstäudl

风向是否正在改变?

2021—2022年,英国政府环境审计委员会就英国建成环境的可持续性开展了调查。在对调查的回应中,矿物产品协会再次重复了有关热惰性、耐久性和碳化的说法。

然而,调查结果报告并未重复这些说法。相反,报告鼓励更多使用木材等低碳材料,并呼吁将建筑物全生命周期碳排放的衡量纳入法规。

随着近期若干欧洲国家出台此类法规,这应有助于推动人们减少使用高碳材料。准确衡量并切实减少碳排放——包括材料中蕴含的碳,以及建筑物运营产生的碳——对于减轻我们对环境的影响至关重要。

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