比水泥少九成碳排放，中國研發(fā)的低碳建材進入產(chǎn)業(yè)化

用自己的粘液將沙粒和貝殼碎片粘合在一起，沙塔蠕蟲成為無脊椎動物中的建筑師代表。

 

用自己的粘液將沙粒和貝殼碎片粘合在一起，沙塔蠕蟲成為無脊椎動物中的建筑師代表。受此啟發(fā)，一個中國研究團隊研制的低碳新型建筑材料的相關成果近日在國際學術期刊《物質(zhì)》發(fā)表。

 

據(jù)界面新聞了解，中國科學院理化技術研究所王樹濤研究員團隊研制出一種天然基仿生低碳新型建筑材料（nLCBMs/±），該建筑材料的設計受沙塔蠕蟲巢穴所啟發(fā)。沙塔蠕蟲可通過分泌復合有正電性蛋白與負電性蛋白的粘液粘結沙粒構筑堅固的巢穴。在低溫常壓條件下，可利用仿生粘結劑粘結沙粒、礦渣等多種固體顆粒制備nLCBMs/±。

 

“未來建筑行業(yè)的減碳重點和難點將會是建材生產(chǎn)階段，即降低建筑隱含碳的總量與強度。”友綠智庫創(chuàng)始人黃俊鵬告訴界面新聞。據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會《2022中國建筑能耗與碳排放研究報告》，2020年全國建筑全過程碳排放總量為50.8億噸，占全國碳排放的50.9%，其中建材生產(chǎn)階段碳排放28.2億噸，占全國碳排放總量的比重為 28.2%。

 

而這種天然基仿生低碳新型建筑材料，可以將建材的碳排放大幅降低。經(jīng)王樹濤研究員團隊初步估算，每生產(chǎn)1噸天然低碳建筑材料的碳排放量約50至200千克，約為傳統(tǒng)水泥建材的6%-25%。

 

“nLCBMs/±在實際建筑中有較大的應用潛力。” 王樹濤研究員團隊告訴界面新聞。nLCBMs/±不但具有優(yōu)異的力學性能，可以達到實際建筑應用的力學標準，同時還具有較好的抗老化性能、大尺寸制備性能和獨特的可循環(huán)性能。

 

不過，相比于傳統(tǒng)建筑材料，新型低碳建筑材料在投入實際應用的過程中仍有一定的阻礙。

 

“由于天然高分子原料來源有限，價格較高，目前此天然低碳新型建筑材料成本仍高于傳統(tǒng)水泥建材。”王樹濤研究員團隊告訴界面新聞。

 

為此，王樹濤研究員團隊近年來一直在探索價格低但性能更好的粘結劑，并嘗試通過降低粘結劑用量，進一步降低新型低碳建材的成本。王樹濤研究員團隊表示，預計未來還需通過中試放大生產(chǎn)，運用工業(yè)級原料并對照國家標準進一步評估該天然低碳建筑材料的各項性能。

 

“低碳建筑材料在推廣應用中面臨的阻礙主要來源于政策、技術、標準、市場等方面。”黃俊鵬告訴界面新聞。建筑業(yè)目前還不是控排行業(yè)，對建筑隱含碳還缺乏限制性政策，不利于低碳建筑材料的應用。技術局限性，標準建設落后，價格較高等因素也制約著低碳建筑材料的應用。

 

此外，建筑材料碳排放核算的標準不明確、數(shù)據(jù)庫不完善，也是影響創(chuàng)新建材走向市場的現(xiàn)實阻力。

 

依據(jù)國家標準《建筑碳排放計算標準》，建材生產(chǎn)階段碳排放等于建材消耗量乘以建材的碳排放因子。

 

“當前建材行業(yè)碳排放面臨標準不明確、基線與范圍不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)庫不完善等一系列問題，建材行業(yè)碳排放體系亟需進一步建立健全。”黃俊鵬告訴界面新聞。“建材碳排放因子沒有國家、行業(yè)層面公認的可靠數(shù)據(jù)?！督ㄖ寂欧庞嬎銟藴省犯戒浿械奶寂欧乓蜃佑捎谶^于陳舊，整體數(shù)據(jù)偏高，這會導致建筑整體隱含碳含量偏高。覆蓋的建材種類也不夠全面。”此外，不同型號、不同產(chǎn)品線、不同區(qū)域的建材碳排放數(shù)據(jù)也會產(chǎn)生較大差異。

 

“解決建材產(chǎn)品碳排放因子失真和缺失問題最有效的方法是鼓勵房地產(chǎn)企業(yè)、建筑業(yè)主（如醫(yī)院、學校等公共機構和政府部門）開展綠色采購，建立綠色供應鏈管理體系，要求供應商提供產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)。”黃俊鵬表示。

 

他指出，再生建筑材料，產(chǎn)能建筑材料，生物基建筑材料，固碳建筑材料，是其較為看好的四個方向。

 

采用新工藝對各類固體廢棄物進行無害化處理后再利用的再生建筑材料有很多，這類材料不僅能夠減少對新材料的需求，還能最大限度地降低生產(chǎn)成本、運輸成本、廢物處理成本。例如將建筑垃圾通過特殊的工藝流程轉(zhuǎn)化為再生骨料，并將其與傳統(tǒng)骨料按一定比例融合制成建筑垃圾資源化再生混凝土，目前此新型建筑材料已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)廠房，道路等領域。

 

其他三大創(chuàng)新低碳建材前景廣闊：產(chǎn)能建筑材料方面，隨著BIPV（建筑一體化光伏）、智能電網(wǎng)、V2G（車電互聯(lián)）等技術的成熟，建筑整體作為虛擬電廠的可能性逐漸增加；生物基建筑材料領域，比如使用秸稈、竹子等快速再生材料制成的板材，或使用稻草、棉秸、甘蔗渣等和工業(yè)大麻制造負碳建筑材料已經(jīng)出現(xiàn)應用；固碳建筑材料領域，比如有CO2礦化混凝土，該產(chǎn)品可以使工業(yè)二氧化碳與混凝土中的鈣鎂組分之間發(fā)生化學反應，將氣體轉(zhuǎn)化固體礦物質(zhì)鑲嵌在混凝土中。此產(chǎn)品不僅能夠減少碳排放，混凝土的強度也得到一定的提高。

 

據(jù)研究出版商《財富商業(yè)洞察》（Fortune Business Insights）預測，全球綠色建材市場預計將從2023年的4,222.7億美元增長到 2030年的9,511.5億美元，復合年增長率為12.3%。