建筑如何碳中和

一棟居民樓、一個(gè)工業(yè)園區(qū)、一座城市實(shí)現(xiàn)碳中和的基礎(chǔ)都是低碳建筑。建筑如何低碳乃至零碳——是碳中和時(shí)代每一位居民、每一家企業(yè)，每一個(gè)地方政府都需要掌握的常識(shí)。

 

從建筑全過(guò)程來(lái)看，建筑是全國(guó)碳排放量最高的行業(yè)。

 

最新的數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)建筑能耗與碳排放數(shù)據(jù)專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)：2020年，中國(guó)的建筑業(yè)全過(guò)程，即建材生產(chǎn)、建筑施工和建筑運(yùn)行三個(gè)階段的二氧化碳排放總量占全國(guó)碳排放的比重為 50.9% 。其中，建材生產(chǎn)碳排放占全國(guó)碳排放總量的 28.2% ，建筑運(yùn)行階段的碳排放量占全國(guó)的比重為 21.7% 。

 

新建建筑全生命周期要實(shí)現(xiàn)碳中和，至少要滿足兩大基本條件：一是建材須為低碳材料；二是建筑運(yùn)行過(guò)程中的碳排放量較低。

 

碳排放量高的建材是鋼鐵和水泥，占建材總排放量的95%以上。這兩類高碳排放產(chǎn)品預(yù)計(jì)將在一兩年內(nèi)納入全國(guó)碳市場(chǎng)，屆時(shí)將強(qiáng)制要求這些建材生產(chǎn)企業(yè)降低碳排放，否則將支付越來(lái)越高的碳排放成本。

 

對(duì)于數(shù)量更龐大的存量建筑來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)碳中和的難度較大，低碳化改造是經(jīng)濟(jì)可行的路徑。具體來(lái)說(shuō)，在建筑運(yùn)行階段的低碳化改造主要有兩種方式：一是改變建筑的用能結(jié)構(gòu)，新增清潔能源供應(yīng)；二是提高空調(diào)、暖通系統(tǒng)等建筑內(nèi)能耗大戶的用能效率，減少用能量。

 

低碳建筑的發(fā)展需要政策和市場(chǎng)兩只手同時(shí)推動(dòng)。低碳建材的生產(chǎn)，需要監(jiān)管部門出臺(tái)政策制定標(biāo)準(zhǔn)，督促企業(yè)轉(zhuǎn)型；而建筑運(yùn)行階段的低碳化改造，已經(jīng)是一樁熱門生意，甲方和乙方都樂(lè)見(jiàn)其成。

 

對(duì)新建建筑來(lái)說(shuō)，選擇低碳建材是全生命周期低碳的基礎(chǔ)。

 

根據(jù)中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)建筑能耗與碳排放數(shù)據(jù)專業(yè)委員會(huì)發(fā)布的《2022中國(guó)建筑能耗與碳排放研究報(bào)告》， 鋼鐵和水泥生產(chǎn)的碳排放占全國(guó)建材生產(chǎn)碳排放量的95%以上。其中，鋼鐵占52%，水泥占44%。

 

但是，降低碳排放量是一件增加成本的事情，需要強(qiáng)有力的政策來(lái)驅(qū)動(dòng)建材企業(yè)減碳。據(jù)《財(cái)經(jīng)十一人》了解，最快一到兩年內(nèi)，鋼鐵和水泥將納入全國(guó)碳市場(chǎng)，目前各地正在做碳排放數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作。

 

納入全國(guó)碳市場(chǎng)，意味著這兩個(gè)行業(yè)是強(qiáng)制性減排對(duì)象。 屆時(shí)，相關(guān)企業(yè)每年可獲得一定量的免費(fèi)碳排放配額，若企業(yè)的實(shí)際碳排放量超過(guò)配額量，則需要在碳市場(chǎng)購(gòu)入配額。自有加外購(gòu)，企業(yè)手里的配額和其實(shí)際排放量相等，即為完成履約。企業(yè)免費(fèi)獲得的配額量將逐年減少，企業(yè)的降碳?jí)毫⒃絹?lái)越大。

 

首先來(lái)看鋼鐵行業(yè)該如何降碳。鋼鐵降碳的方式主要有三種：改變生產(chǎn)工藝，改變化石燃料和原料的結(jié)構(gòu)，以及增加碳捕集與封存設(shè)施 （CCS） 。

 

據(jù)落基山研究所 （RMI） 測(cè)算，與傳統(tǒng)的化石燃料煉鋼相比，零碳鋼鐵有40%-100%的成本溢價(jià)。按照氫氣價(jià)格40元/千克計(jì)算，氫氣直接還原鐵 （DRI） 路線生產(chǎn)的粗鋼成本將會(huì)上升80%。按照0.6元/千瓦時(shí)的電價(jià)計(jì)算，碳捕集與封存 （CCS） 的煉鋼路線會(huì)帶來(lái)40%的成本溢價(jià)。而生物質(zhì)木炭煉鋼路線的成本溢價(jià)超過(guò)100%。

 

以氫氣為燃料和原材料的鋼鐵生產(chǎn)將是鋼鐵脫碳的主要路徑。 根據(jù)RMI的分析，如果氫氣成本低于20元/千克，到2050年，基于氫氣的直接還原鐵煉鋼將是比碳捕集更經(jīng)濟(jì)的選擇。如果氫氣的成本低于10元/千克，那么新建項(xiàng)目基于氫氣直接還原鐵的粗鋼成本，甚至可能低于傳統(tǒng)的長(zhǎng)流程煉鋼成本。

 

所謂長(zhǎng)流程煉鋼，就是用鐵礦石來(lái)煉鋼，短流程則是溶解廢鋼制造新鋼，省去了煉鐵環(huán)節(jié)。

 

水泥生產(chǎn)流程大致分為生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨三個(gè)階段。據(jù)RMI測(cè)算，熟料煅燒環(huán)節(jié)的碳排放占比95%以上，其中化石燃料燃燒以及碳酸鹽原料在煅燒過(guò)程中分解產(chǎn)生的二氧化碳稱過(guò)程排放，約占60%左右，燃燒排放約占35%。中國(guó)目前的水泥工藝水平，每生產(chǎn)一噸水泥，要排放0.58噸二氧化碳。

 

水泥行業(yè)的脫碳主要也有三種路徑： 一是替換現(xiàn)有的工藝技術(shù)，二是改變以煤炭為主體的燃料結(jié)構(gòu)，三是利用CCS技術(shù)在混凝土制品內(nèi)吸附碳、固碳。

 

目前鋼鐵和水泥的頭部企業(yè)已經(jīng)在積極減碳。例如，寶鋼湛江鋼鐵零碳示范工廠百萬(wàn)噸級(jí)氫基豎爐項(xiàng)目預(yù)計(jì)2023年底建成，投產(chǎn)后相比同等規(guī)模的傳統(tǒng)高爐煉鐵，每年可減少二氧化碳排放50萬(wàn)噸以上。寶武鋼鐵集團(tuán)計(jì)劃2023年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2025年具備減碳30%的工藝技術(shù)能力、2035年減碳30%、2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。

 

華新水泥于2021年底運(yùn)行世界首條吸碳制磚自動(dòng)化生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線采用水泥窯尾煙氣吸碳養(yǎng)護(hù)混凝土磚工藝，突破了二氧化碳不能快速進(jìn)入混凝土制品內(nèi)部進(jìn)行遷移和反應(yīng)的技術(shù)瓶頸。以年產(chǎn)1億塊蒸養(yǎng)磚生產(chǎn)線為例，每年固碳2.6萬(wàn)噸。

 

一些建筑商開(kāi)始嘗試做全生命周期的碳中和建筑。中國(guó)建筑國(guó)際集團(tuán)旗下中建香港承建的香港有機(jī)資源回收中心第二期 （O PARK2） 項(xiàng)目，在建筑的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)階段都以低碳為宗旨，力爭(zhēng)做到碳中和。

 

該項(xiàng)目是香港規(guī)模最大的廚余回收中心，日處理量300噸，自2019年開(kāi)始建設(shè)，2024年初投入使用。在建材選擇上，中建香港采用含60%高爐礦渣粉（GGBS）混凝土、100%循環(huán)成分的鋼筋、二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土預(yù)制磚等一系列低碳建材。與普通砂磚和蒸壓粉煤灰磚相比，二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土預(yù)制磚減碳潛力達(dá)78%，每立方米的固碳磚可封存61千克二氧化碳，相當(dāng)于3棵樹(shù)一年吸收的二氧化碳量。

 

運(yùn)營(yíng)期間，該項(xiàng)目以生物氣發(fā)電提供可再生能源，減少化石能源發(fā)電的比重。同時(shí)，減少棄置于堆填區(qū)的有機(jī)廢物，減少碳排放。對(duì)于不可避免的碳排放，通過(guò)自愿認(rèn)證減排的方式階段性地購(gòu)買碳信用，實(shí)現(xiàn)碳中和。

 

總的來(lái)說(shuō)，低碳建材尚處于發(fā)展初期，相關(guān)技術(shù)和工藝還不具備經(jīng)濟(jì)性。在“雙碳”目標(biāo)面前，建材行業(yè)減碳?jí)毫薮蟆?/div> 【版權(quán)聲明】本網(wǎng)為公益類網(wǎng)站，本網(wǎng)站刊載的所有內(nèi)容，均已署名來(lái)源和作者，僅供訪問(wèn)者個(gè)人學(xué)習(xí)、研究或欣賞之用，如有侵權(quán)請(qǐng)權(quán)利人予以告知，本站將立即做刪除處理（QQ：51999076）。