Navigation

水泥产业为何需要实现绿色低碳发展

位于圣加仑州的Buechen小学。该建筑荣获瑞士水泥协会授予的2017年建筑奖。 Giuseppe Micciché /Architekturpreis Beton 17

水泥生产所排放的二氧化碳比空中交通造成的污染更为严重。瑞士是全球使用水泥最多的国家之一,其推出的一些解决方案可能会令建筑领域更加环保。

此内容发布于 2021年03月10日 - 09:00

中国、美国而后是……水泥。假如水泥工业是一个国家,那么这个工业就会成为全球第三大温室气体排放国,每年生产40多亿吨水泥所排放的二氧化碳,约占全球温室气体总排放量的8%,水泥造成的污染甚至超过航空及商船污染的总和。

swissinfo.ch

如同交通运输一样,建筑行业也被呼吁减少对环境造成的负面影响。鉴于新兴国家与发展中国家建筑业的蓬勃发展,尤其是在亚洲,水泥工业生产突飞猛进,这都使得水泥生产向环保型过渡绝非易事。

为何水泥会排放二氧化碳?

水泥是一种灰色粉末,与水和骨料(比如说沙子或砾石)混合在一起制成混凝土,水泥的主要成分是水泥熟料,该材料通过煅烧富含石灰石和粘土的岩石来获取。

水泥排放的废气中,三分之二是在生产熟料发生化学反应过程中产生的,三分之一源于加热熔炉煅烧岩石所使用的化石燃料排出的温室气体。事实上,熟料需要在大约1450摄氏度的高温下才会烧成。

价格低廉且用途广泛

中国和印度是全球主要水泥生产大国,两国在水泥市场上所占份额分别为53% 与8%(2018年数据)。中国在2011-2013年期间消费的水泥比美国在整个20世纪(英)外部链接用掉的还要多。

洛桑联邦理工学院(EPFL)教授兼建筑材料实验室主任Karen Scrivener指出,混凝土价格便宜,在任何地方都可以就地生产,不仅工序简单,而且用途极其广泛。

瑞士每年人均使用584公斤水泥

旅游宣传手册的美景不应蒙蔽我们的双眼:瑞士并非处处绿地与自然,全球第三大水泥生产厂家(英)外部链接、跨国企业拉法基霍尔希姆集团(LafargeHolcim)总部就设在瑞士,瑞士也是按人均比例使用水泥最多的国家之一,瑞士水泥工业协会(cemsuisse)发言人David Plüss透露。

“瑞士水泥消耗相对较高,这与其基础设施发展和养护密不可分,混凝土在水、天然气与电力设施建设中都必不可少,比如说,水力电站、大坝及垃圾处理都要用到混凝土,”他向瑞士资讯swissinfo.ch解释说。

瑞士每年人均584公斤水泥的用量是了美国、巴西或者法国的两倍多。

swissinfo.ch

如何实现水泥工业碳减排?

瑞士的6家水泥生产厂家排放的二氧化碳约占瑞士全国温室气体总排放量的5%。最为简单的碳减排方案是为加热熔炉所使用的化石燃料找到替代品。

在熟料生产过程中,必要的化学反应也会产生温室气体,要想减少这部分碳排放则十分困难,David Plüss解释:“除了减少水泥中熟料所占百分比、混凝土中水泥的数量或者混凝土的使用之外别无他法。”混凝土可以无限循环使用,他补充说,一旦将混凝土碾碎,就可以替代砾石在新的混凝土中被重新利用,然而,回收水泥却还没有可能。

David Plüss估计,如果各级部门都采取行动,碳排放很可能减少80%。要想在业内实现气候中和,水泥厂家必须采用碳收集和存储技术,他肯定地表示。

在哥伦比亚与科特迪瓦生产瑞士水泥

在瑞士,熟料百分比高达95%、全球最广泛使用的波特兰水泥(Portland cement,又称硅酸盐水泥)正逐步被二氧化碳排放量较少的其他类型水泥(意)外部链接所取代,瑞士水泥工业协会发言人介绍说:“瑞士水泥熟料的平均百分比为74%,我们的目标是到2050年将其减至60%,然而,在减少水泥熟料方面,我们面临的挑战是如何保持产品的性能,即水泥的稳定性与抗压强度。”

在洛桑理工,Karen Scrivener及其研究团队开发出一种新型水泥,由于大量使用粘土和石灰石,水泥熟料的百分比被控制在50%,被命名为LC3(英)外部链接(石灰石煅烧粘土水泥)的这种水泥可在保持波特兰水泥特性的同时,实现40%的碳减排。

“在减少水泥熟料方面,我们面临的挑战是如何保持产品的性能,即水泥的稳定性与抗压强度。”

David Plüss,瑞士水泥工业协会

End of insertion

目前,LC3水泥在哥伦比亚和科特迪瓦的两家工厂投产,Karen Scrivener告诉瑞士资讯swissinfo.ch:“我们与不同国家的众多公司携手合作。比如说,埃及、马拉维和其他非洲国家都表现出极其浓厚的兴趣,几家大型公司也打算在欧洲进行试点。”

这位研究人员预测,与古巴和印度的大学联合开发的水泥可以减少向大气中排放温室气体,减少的数量约为瑞士年碳排放量的10倍。

瑞士联邦材料测试与开发研究所(Empa)正在开发一种以镁为主要成分的替代性水泥产品(多语)外部链接,其独特之处不仅在于减少碳排放,而且甚至可以吸附大气中的二氧化碳。

无水泥混凝土

Oxara是苏黎世联邦理工学院(ETHZ)的衍生公司,它正致力于研发一种采用粘土材料与特殊化学添加剂制成的无水泥混凝土(多语)外部链接(Cleancrete),有志在建筑领域掀起一场革命。

Oxara公司的创始人Gnanli Landrou表示,他们的目标是在全世界,包括南半球国家推出一种可持续发展并且物美价廉的建筑材料,无水泥混凝土比传统混凝土在价格上低出20%,碳排放减少约25倍。

在下面的视频中,Landrou展示了无水泥混凝土的生产方法:

Oxara 公司的创始人指出,无水泥混凝土的缺点是抗压缩性较弱,因此无法用于高层建筑。

相当于印度国土面积1.5倍的森林

毫无疑问,我们可以使用其他材料进行建造,隶属“瑞士气候保护罢工/罢课组织” (Grève pour L’avenir)的“展望未来的建筑师”(Architetti per il futuro)团体提醒说,比水泥更为环保的方法比比皆是,例如木材、麦秸或泥土。

作为可持续发展“ Pi项目”(Projekt Pi)的一部分,楚格市建成了瑞士第一座80米高的木制高层建筑。 Architektur: Duplex Architekten, Visualisierung: Filippo Bolognese

但是,对Karen Scrivener而言,混凝土仍然是一种不可或缺的建筑材料。她表示,采用其他材料不仅增加成本,而且温室气体排放量也更大。

她解释说:“我不反对使用木材,反而十分倡导。然而,如果认为木材可以在全球范围内取代混凝土,这种想法太不现实,仅仅用木材来替代25%的混凝土,我们就需要相当于印度国土面积1.5倍的森林。”

然而在某些建筑上,可以减少混凝土的使用甚至节省多达一半的用料。她强调:“近几年来,人们的态度已经发生了很大变化,建筑行业也力求达到气候中和。通常,障碍不在技术,而在物流环节:生产链上的参与者如此众多并且相互联系,以致于各方各面在创新产品沟通上困难重重。”

问题不在于各方缺乏意愿,这位专家指出:“人们只是习惯以某种方式做事,改变需要时间。”

(译自意大利语:薛伟中)

这篇文章下方的评论区已失效。您可以在这里找到读者与我们记者团队正在讨论交流的话题。

请加入我们!如果您想就本文涉及的话题展开新的讨论,或者想向我们反映您发现的事实错误,请发邮件给我们:chinese@swissinfo.ch

分享此故事

加入对话

开设一个SWI帐户,您就有机会在我们的网站上发表评论和留言。

请在此登陆注册