如何减少建筑材料的碳排放

位于英国南德文郡海岸德力士的新防波堤，在金色的沙滩和蓝色的大海映衬下，像一条长长的灰白色的线，肩负着重要的任务。

这堵775米长的海上防御墙是由铁路公司Network Rail在一段脆弱的海岸线上建造的，之前的一堵墙被风暴摧毁了。

网络铁路公司和承包商BAM Nuttall承诺，新屏障不仅将保护重要的铁路连接，而且通过使用替代材料，还将减少建筑过程中的碳排放，并试图帮助防止全球海平面上升。

新墙不是用传统的混凝土建造的，这种材料产生了全球7%的碳排放，而是用低碳替代品建造的。

BAM Nuttall的现场代理人杰克·布鲁克斯(Jack Brookes)说，南威尔士塔尔伯特港(Port Talbot)的高炉炉渣已被制造商使用汉森而不是水泥来建造9100米^3.在墙的预制面板后面浇筑混凝土，减少了1130吨二氧化碳进入大气。

达利什海堤对环境的影响

他说:“从该项目的最初阶段开始，我们就考虑了该方案如何在不影响结构强度和弹性的情况下限制其对环境的影响。”

“我们认为低碳混凝土是一种创新产品，可以帮助我们减少三分之二的碳影响，同时保留传统混凝土的强度。”

随着各国试图根据《巴黎气候协定》避免气候危机并减少碳排放，减少建筑和基础设施中所谓的“隐含碳”正成为全球越来越重要的问题。

建筑业产生多少碳?

根据世界绿色建筑委员会在美国，建筑和建筑业的碳排放量占全球碳排放总量的39%。

一份报告C40是由96个世界最大城市组成的联盟，据估计，制造建筑中使用的水泥、钢铁和橡胶的排放量占建筑物总排放量的60%。

据计算，通过改用更环保的版本和提高效率，到2050年，建筑物的终身排放量可以减少44%。

全生命周期碳评估

到目前为止，大多数政府都专注于使建筑物在使用后更加节能。

但是，随着政策制定者们将建筑业视为主要污染源，他们开始更加认真地考虑建筑过程中排放的碳量，尤其是用于提取原材料和制造部件的能源。

水泥很容易成为最严重的违法者之一，因为它的使用无处不在。

水泥生产过程中产生了多少二氧化碳?

伦敦帝国理工学院据估计，全球每年生产约35亿吨普通硅酸盐水泥，排放28亿吨二氧化碳——仅略低于中国和美国的排放总量(见下文框故事)。

钢铁也是地球上另一种污染最严重的材料，根据该组织的数据，钢铁占全球二氧化碳排放量的8%左右世界钢铁协会．

制造商如何减少碳排放?

为了减少对环境的影响，制造商们在低碳替代品上投入了数十亿美元。

水泥制造商的举措包括瑞士的水泥制造商LafargeHolcim该公司表示，它正在扩大煅烧粘土的使用，并开发新型水泥和新型粘合剂，这是其到2030年将二氧化碳强度降低20%的承诺的一部分。

澳大利亚公司瓦格纳控股公司该公司正在生产自己的新型水泥版本，名为“地球友好型混凝土”，以及总部位于墨西哥的制造商Cemex据说他们已经引进了新型熟料，在一些水泥厂可以减少高达30%的排放。

材料公司DB集团该公司使用火山灰材料，如炼钢厂磨碎的高炉炉渣或发电厂的粉煤灰粉来制造混凝土，据称这种材料生产的混凝土比普通硅酸盐水泥的含碳量少80%。

目前使用权杖、钢铁承包商野兔和结构设计师AK II,生产预制cement-free磁带希望能取代预制的混凝土板。

无水泥混凝土

“无水泥混凝土是一项开创性的技术，它将改变建筑行业，类似于1824年普通硅酸盐水泥的专利。我们必须试验这一创新解决方案，以便大规模部署。彼得·戈林，梅斯科技的技术总监．

“我们在开发无水泥混凝土盒方面的工作是梅斯追求可持续世界之旅的重大飞跃。”

碳捕获与储存

钢铁制造商也在寻找减少碳足迹的方法，比如捕捉和利用炼钢过程中产生的二氧化碳，用氢代替煤提纯铁矿石，或者用电解将铁矿石转化为钢铁。

另一个解决方案是找到减少使用钢材或其他材料(如层压木材)的方法。

到目前为止，专业机构，包括结构工程师学会和英国特许建筑服务工程师学会(Chartered Institution of Building Services Engineers)共同制定了评估隐含碳的指南，其中包括寻找减少建筑中水泥用量的方法或使用无水泥替代品。

世界各国政府也在寻找限制建筑碳排放量的方法。

自2018年以来，荷兰的隐含碳排放一直受到限制。丹麦、瑞典、法国和芬兰计划在2023年至2027年期间实施限制。

在英国，新的伦敦计划将要求一个评估英国首都整个生命周期的碳排放在美国，加利福尼亚州、明尼苏达州和俄勒冈州已经出台了州级碳排放要求。

低碳建筑材料的缺点是什么?

但工程师们指出，尽管有这些进步，低碳建筑材料往往比它们的碳密集型替代品更贵，更难获得，有时更难获得使用它们的批准。

雅各布斯可持续发展主管林西•克拉克(Lynsey Clark)表示:“在一些大型项目所需的地点，确保低碳材料、产品和设备的供应是一项挑战。”

“尽管整体上的脱碳可以提高效率或节约成本，但一些低碳选择和材料可能会以高价出售，而固定资本预算可能与终身效益相冲突。”

她补充说:“虽然许多交付机构要求在方法上进行创新，但在关键时刻，相同的交付机构可能不愿意在实践中采用创新材料或新方法，因为这些偏离了传统规范，并围绕变更管理和风险带来挑战。”

“例如，低碳混凝土产品尚未通过设计标准的批准。”

克拉克指出，尽管有些材料在纸上排放的碳似乎更少，但承包商也必须考虑这些产品本身是如何制造的，以及它们必须走多远才能到达现场。

克拉克说:“一个人总是正确的选择，这并不是非黑即白。

“理解这些选择的意义需要更加智能——水泥替代品，如磨碎矿渣(GGBS)和粉煤灰(PFA)，依赖于钢铁生产和燃煤工业的废物产出。

“钢铁等高回收含量的材料对建筑项目的采购具有挑战性，如果从国际上采购，也不会那么低碳。”

但是，许多人担心，除非找到现成的廉价替代品并很快投入使用，否则发展中国家大量建设项目的影响可能是毁灭性的。

水泥在发展中国家的使用

根据美国经济研究机构的一份报告，到本世纪中叶，水泥产量可能会增长12%至23%国际能源机构随着一些世界上最贫穷的国家继续城市化。

C40研究经理马库斯•贝伦松表示:“在东南亚、印度和非洲，到2050年将存在的大多数建筑还没有建成。”

“这是一个关键的机会(通过使用更环保的建筑材料来减少碳排放)，许多城市和国家都应该开始考虑。”