如何减少建筑材料的碳排放

由露西巴纳德2021年8月19日

在政策制定者竭力避免气候危机之际,要求他们转向水泥和钢铁的“低碳”替代品的压力也越来越大。露西·巴纳德将找出原因。

作为金色沙子和蓝色的海洋的长灰白线,英国南德郡海岸Dawlish的新海墙有一个重要的工作。

在之前的一堵墙被风暴摧毁后,铁路网公司正沿着脆弱的海岸线建造775米长的海上防御工事。

德力士海堤的建设工作 Dawlish海堤施工工程-照片©BAM Nuttall

比以前的墙,网络铁路和承包商Bam Nuttall建立了2.5米,这是新的障碍不仅可以保护重要的铁路连接,而且,通过使用替代材料,还将减少施工的碳排放并试图帮助防止海洋全球范围内的水平上升。

新墙正在使用低碳替代方案建造新墙,而不是由传统混凝土构建的负责生产7%的材料。

杰克布鲁克斯,Bam Guttall的网站代理说,来自南威尔士州塔尔巴托特港的高炉的矿渣已被制造商使用汉森而不是用水泥来制造9100米3.混凝土浇筑在墙的预制面板后,减少了1130吨进入大气的二氧化碳。

达利什海堤对环境的影响

“从该项目的最早阶段来看,我们考虑了该计划如何限制其环境影响,而不会影响结构的强度和恢复性,”他说。

“我们将低碳混凝土确定为一种创新产品,可以帮助我们减少三分之二的碳冲击,同时保持传统混凝土的实力。”

杰克·布鲁克斯,BAM的现场代理 BAM现场代理Jack Brookes-照片©BAM

随着各国努力避免气候危机,并按照《巴黎气候协议》减少碳排放,削减建筑和基础设施中的所谓“隐含碳”正成为世界各地越来越重要的问题。

建筑业产生多少碳?

根据世界绿色建筑理事会美国、建筑业和建筑业的碳排放量占全球总量的39%。

报告C40,由96个世界最大城市组成的联盟,据估计,用于建筑的水泥、钢铁和橡胶的制造过程中产生的排放占建筑总排放的60%。

据计算,通过转向更环保的版本和提高效率,到2050年,建筑物的寿命排放量可以减少44%。

全生命周期碳评价

到目前为止,大多数政府都将重点放在让建筑物在被占用后更加节能上。

但是,随着政策制定者将建筑业视为主要污染源,他们开始更加认真地审视建造过程中排放的碳量——特别是用于提取原材料和制造组件的能源。

水泥很容易成为最严重的罪犯之一,因为它的使用非常普遍。

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,全世界每年生产约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总排放量(见下面的方框故事)。

巴西正在生产一块钢板 巴西正在制造一块钢板-照片©WorldSteel.org

钢材也是地球上最具污染的材料,占全球二氧化碳排放量的约8%世界钢铁协会

制造商如何减少碳排放?

为了减少环境影响,制造商正在降低碳替代品数十亿美元。

来自水泥制造商的倡议包括瑞士的Lafargeholcim该公司表示,它正在扩大煅烧粘土的使用,并开发具有新粘合剂的新型水泥,作为其到2030年将二氧化碳浓度降低20%的承诺的一部分。

澳大利亚公司瓦格纳斯控股公司该公司正在生产其自己的新型水泥,品牌为“地球友好混凝土”,总部位于墨西哥西麦克斯该公司表示,它已经引进了新型熟料,在一些水泥厂,这种熟料的排放量可减少30%。

材料公司数据库组该公司使用火山灰材料,如炼钢厂磨碎的高炉矿渣或发电厂磨碎的飞灰,来制作混凝土。该公司声称,与普通硅酸盐水泥相比,这种材料生产的混凝土所含碳最少可达80%。

它目前正在使用MACE,钢铁承包商野兔和结构设计师AK II,制造预制的无缝磁带,希望能够取代Pre-Spolite Slabs。

水泥自由混凝土

“无水泥混凝土是一项将改变建筑业的开创性技术,类似于1824年普通硅酸盐水泥的专利。我们必须对这种创新解决方案进行试验,以便大规模部署。Peter Goving,Mace Tech技术总监

“我们开发无水泥混凝土盒式磁带的工作是Mace追求可持续发展世界之旅中的一个重大飞跃。”

水泥和钢铁的碳排放

通过碳密集型方法制造弥补约10-15%的混凝土,其中石灰石将石灰石加热至1,450摄氏度,以便将氧化钙与二氧化碳分离。

国际能源机构据估计,水泥约占世界碳排放量的7%。根据全球混凝土与水泥协会在美国,每吨水泥会产生大约半吨的二氧化碳。

世界钢铁协会据估算,钢铁制造业的二氧化碳排放量约占全球总量的8%,每生产一吨钢铁,就会排放1.85吨二氧化碳。钢铁生产过程中会产生很多二氧化碳,但最重要的是在高炉中将铁从矿石中提取出来,高炉加热至1000摄氏度以上。

碳捕获和储存

钢铁制造商也在寻找减少碳足迹的方法,通过捕获和利用钢铁生产过程中产生的二氧化碳,用氢气代替煤炭净化铁矿石,或用电解法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。

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

世界各地的政府也在寻找限制建筑建造中使用的碳量的方法。

自2018年以来,荷兰一直在限制隐含碳排放。丹麦、瑞典、法国和芬兰计划在2023年至2027年间引入限制。

在英国,新的伦敦计划将要求评估英国资本的一些整个生命周期碳排放量。在美国,加利福尼亚州,明尼苏达州和俄勒冈州推出了国家级碳要求。

低碳建筑材料有哪些缺点?

但工程师们指出,尽管有这些进步,低碳建筑材料通常比碳密集型的替代品更贵,更难获得,有时更难获得使用许可。

雅各布可持续发展总监林西·克拉克(Lynsey Clark)表示:“在需要的地方,确保一些大型项目所需的低碳材料、产品和工厂的供应规模是一项挑战。”。

“虽然脱碳总体可以对齐效率或储蓄,但一些低碳选项和材料可以以优质的价格出现,固定资本预算的一致性可能与整个生活中的冲突。”

Holcim在法国里昂的研发中心 位于法国里昂的豪瑞研发中心-照片©豪瑞

她补充道:“虽然许多交付机构都要求在方法上进行创新,但在关键时刻,同样的交付机构可能不愿意在实践中采用创新材料或新方法,因为它们偏离了传统规范,并带来了变更管理和风险方面的挑战。”。

“例如,减少的碳混凝土产品尚未通过设计标准批准。”

克拉克指出,虽然一些材料似乎在纸上发出较少的碳,但承包商也必须考虑这些产品本身如何以及他们必须旅行到达现场的距离。

克拉克说:“不是黑人和白人总是正确的选择。”。

“了解选择的含义需要更加智能 - 水泥替代品,如地面颗粒高炉炉渣(GGB)和粉碎的燃料灰(PFA)依赖于钢铁生产和燃煤行业的废物输出。

“而钢材等高回收含量的材料在建筑项目中很难找到,如果在国际上采购,其碳含量就不会那么低。”

但许多人担心,除非能找到现成的廉价替代品并迅速投入使用,否则发展中国家大量建设项目的影响可能是毁灭性的。

发展中国家的水泥使用情况

根据一份报告,水泥产量可能上涨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·贝伦森(Markus Berensson)说:“在东南亚、印度和非洲,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[减少碳排放通过使用绿色建筑材料]许多城市和国家都应该开始考虑。”

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