长期以来,混凝土一直对环境有害,但建筑业正在努力开发低碳混凝土。
技术方面出现了多项突破,包括将捕获的二氧化碳融入混合混凝土,或改用微生物赋予材料强度。
COP27的一项重要公告是,混凝土和水泥行业将加入致力于清洁技术的“先行者联盟”。
混凝土是地球上使用最广泛的材料之一,仅次于水。但长期以来,混凝土也一直对环境有害。根据一项研究于2019年发表的研究,混凝土生产过程中的煅烧(许多地方以煤或天然气作为主要热源)以及混凝土运输,是混凝土每年造成全球温室气体排放量超过7%的主要原因。
“如果水泥行业是一个国家,它将是全球第三大温室气体排放国。”埃里克·米勒(Eric Miller),自然资源保护委员会(NRDC)新泽西州能源政策主任表示。
混凝土已有超过5,000年的使用历史,而在这段漫长的时间里,其对环境的影响几乎没有变化。但混凝土的负面特性是否可能成为过去?
低碳混凝土
过去几年,“低碳混凝土”一词逐渐进入人们的词汇。这是建筑行业各领域整体转型的一部分:生产碳密集度更低的材料,同时降低建筑施工过程本身的碳排放。混凝土的方方面面都是这一转型的重要组成部分,因为它仍是地球上用途最广、强度高且价格实惠的材料之一。
低碳混凝土着眼于产品的整个生命周期。混凝土生产本身负担沉重,运输和其他环节也有影响。正如自然资源保护委员会在《州和地方政府低碳混凝土采购设计指南》中所述:
混凝土减排可以贯穿材料的整个生命周期逐步实现,而不只是依靠单一改变。这包括选择组成材料、制造、运输和施工过程,以及施工后的维护、维修、处置或再利用。
先行者联盟与立法
COP27的一项重要公告是,混凝土和水泥行业将加入“先行者联盟”。该联盟是一项倡议,拥有65家(企业)成员,承诺采用清洁技术。2022年,混凝土和水泥行业与铝业、航运、钢铁、卡车运输和航空业一同加入。通用汽车(GM)和百事公司等大型企业也已加入该联盟。
在COP27上,通用汽车国际业务高级副总裁兼总裁通用汽车国际业务(GM International)的希尔潘·阿明(Shilpan Amin)指出,通用汽车在田纳西州的一家工厂已开始在其电动汽车设施中使用碳捕集技术。气候投资基金首席执行官气候投资基金(Climate Investment Fund)的玛法尔达·杜阿尔特(Mafalda Duarte)指出,发展中国家是工业排放最高的一些地区。她说:“因此,我特别高兴混凝土和水泥行业加入先行者联盟,因为这些产品在发展中国家的需求很高。”
先行者联盟是一个由私营行业组成的联盟。此外,立法方面也有许多进展,有助于让混凝土领域更加环保。其中最重要的一些进展,是纳入《2022年通胀削减法案》的气候投资。法案拨款支持能源部(DOE)的一项新计划“先进工业设施部署计划”,将向企业发放补助,帮助其改造和升级运营设施。此外,备受关注的“清洁采购倡议”要求各机构为项目采购绿色建筑材料。
据《Construction Dive》报道,该法案的拨款包括:
21.5亿美元,用于在总务管理局所有的建筑中安装低碳材料。
20亿美元,用于低碳交通补助,以补偿并鼓励联邦公路管理局项目使用低碳材料。
2.5亿美元,用于制定并标准化建筑材料环境产品声明,并向制造商提供补助和技术援助。
1亿美元,用于识别和标注联邦资助的交通及建筑项目所用的低碳材料和产品。
作者写道:
虽然水泥有替代品,但其中许多仍处于研发早期阶段,传统波特兰水泥混合料依然有利可图。有了新的联邦资金,承包商便能以不增加成本的方式使用低碳材料,并积累绿色建筑方面的专业经验。
在更地方的层面,新泽西州等地也在鼓励使用低碳混凝土。新泽西州议会最近通过一项法案,“将向供应混凝土、且其产品因温室气体排放减少而适用于某些州资助项目的混凝土生产商提供企业营业税(CBT)抵免和个人总收入税(GIT)抵免。”
“这项法案是减少建筑行业排放的一项明智务实举措,同时也为新泽西州企业创造了有竞争力的市场。”埃德·波托斯纳克(Ed Potosnak),新泽西州保护选民联盟执行主任表示。
看看美国各州,就会发现各地已通过不同的低碳倡议。科罗拉多州现已实施《清洁采购科罗拉多法案》,纽约州也通过立法,为公共建设项目中的混凝土制定了低隐含碳采购标准。加利福尼亚州和其他州也在审议相关立法。
混凝土技术突破
在新技术方面,出现了多项突破,有望大幅降低混凝土生产过程的碳密集度。CarbonCure的技术将捕获的二氧化碳融入混合混凝土,使之转化为矿物质。这项技术已用于全国数十个项目,数十个项目,包括弗吉尼亚州阿灵顿的亚马逊第二总部(Amazon HQ2)。Sublime Systems生产的混凝土完全摒弃窑炉,改用电力工艺转化石灰石;该过程在室温下进行,无需窑炉内的高温。
另一项正在研究的技术称为生物胶结,它利用微生物生成碳酸钙,赋予混凝土理想的黏结和强度特性。
近期可能得到最广泛应用的技术是碳捕集:捕获生产过程中产生的碳,将其储存在地下,再回注混凝土以增强其强度,或留作其他用途。
《Ars Technica》最近发表了一篇详尽文章,介绍各种新型混凝土技术,例如窑炉电气化、原材料改良和替代水泥。
由此看来,混凝土行业向低碳未来转型才刚刚起步。行业多久才能实现这一转型,将在很大程度上决定它能以多快的速度削减那高达全球温室气体排放量7%的惊人数字,并将这种数百年来几乎没有太大变化的古老技术——混凝土生产——转变为有利于地球未来的行业。

