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随着政策制定者争相避免气候危机，转向水泥和钢铁的“低碳”替代品的压力越来越大。露西·巴纳德 (Lucy Barnard) 找出了方法。位于英国南德文郡海岸 Dawlish 的新海堤作为一条长长的灰白色线与金色的沙滩和蓝色的大海相映成趣，有一项重要的工作要做。

在先前的墙被风暴摧毁之后，铁路公司 Network Rail 正在沿着脆弱的海岸线建造 775m 的海上防御。Network Rail 和承包商 BAM Nuttall 的建造比之前的墙高 2.5m，承诺新的屏障不仅可以保护重要的铁路连接，而且通过使用替代材料，它还将减少建筑中的碳排放，并试图帮助防止海浪全球水平不断上升。

新墙不是由传统混凝土建造的，因为这种材料占全球碳排放量的 7%，而是使用低碳替代品建造。

BAM Nuttall 的现场代理 Jack Brookes 说，制造商Hanson使用来自南威尔士塔尔伯特港高炉的炉渣代替水泥来制造 9,100m3混凝土浇注在墙的预制面板后面，节省了 1,130ｔ二氧化碳进入大气层。

达利什海堤的环境影响

“从这个项目的初阶段，我们就考虑了这个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，”他说。

“我们将低碳混凝土确定为一种创新产品，可以帮助我们将碳影响减少三分之二，同时保持传统混凝土的强度。”

随着各国试图避免气候危机并根据《巴黎气候协议》减少碳排放，减少建筑和基础设施中的所谓“隐含碳”正成为世界范围内越来越重要的问题。

建筑业产生多少碳？

据世界绿色建筑委员会称，建筑和施工共同造成了全球 39% 的碳排放。

由世界上 96 个城市组成的联盟 0的一份报告估计，制造用于建筑的水泥、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并提率，到 2050 年，建筑物的终生排放量可以减少 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被占用后更加节能。

但是，随着政策制定者将建筑业作为主要污染源进行审查，他们开始更加认真地看待建造它们时排放的碳量——尤其是用于提取原材料和制造的能源其中使用的组件。

水泥很容易成为严重的违规者之一，因为它的使用如此普遍。 

水泥制造过程中会产生多少二氧化碳？

伦敦帝国理工学院估计，全世界每年生产约 35 亿吨普通波特兰水泥，排放 28 亿吨二氧化碳——仅略低于中国和美国的排放总量（见下面的方框故事）。根据世界钢铁协会的数据，钢铁也是地球上另一种污染严重的材料，占全球二氧化碳排放量的 8% 左右。

制造商如何减少碳排放？

为了减少对环境的影响，制造商正在投资数十亿美元用于低碳替代品。

水泥制造商的举措包括总部位于瑞士的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 年将其二氧化碳强度降低 20% 的承诺的一部分。

澳大利亚公司Wagners Holding Co正在生产自己的新型水泥版本，为“Earth Friendly Concrete”，墨西哥制造商Cemex表示已推出新型熟料，可在其部分水泥厂中减少高达 30% 的排放量.

材料公司DB Group使用火山灰材料，例如来自钢厂的磨碎粒状高炉矿渣或来自发电站的粉煤灰来制造其混凝土，它声称与普通波特兰水泥相比，生产的混凝土中的隐含碳含量多可减少 80%。

它目前正在与 Mace、钢铁承包商 Hare 和结构设计师 AK II 合作，制造预制的无水泥卡匣，希望可以取代预制混凝土板。

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 年普通波特兰水泥的。我们必须试用这种创新的解决方案，以便大规模部署它，”技术总监 Peter Goring说梅斯科技。

“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。”

碳捕获和储存

钢铁制造商也在寻找减少碳足迹的方法，方法是捕获和使用钢铁制造过程中产生的二氧化碳，使用氢气代替煤炭来净化铁矿石，或者使用电解将铁矿石转化为钢铁。

另一种解决方案是寻找使用更少钢材或其他材料（如层压木）的方法。

到目前为止，包括结构工程师学会和英国特许建筑服务工程师学会在内的机构已经制定了关于评估隐含碳的方法的指南，其中包括寻找减少建筑中水泥用量或使用不含水泥的替代品的方法.

世界各国政府也在寻找限制建筑中使用的碳量的方法。

自 2018 年以来，荷兰的隐含碳排放量一直受到限制。丹麦、瑞典、法国和芬兰计划在 2023 年至 2027 年之间引入限制。

在英国，新的伦敦计划将要求对英国首都的一些全生命周期碳排放进行评估。而在美国，加利福尼亚州、明尼苏达州和俄勒冈州都引入了州级碳排放要求。

低碳建筑材料的缺点是什么？

但工程师指出，尽管取得了这些进步，但低碳建筑材料通常比碳密集型替代品更昂贵，更难获得，有时更难获得使用许可。

Jacobs 可持续发展总监 Lynsey Clark 表示：“在一些大型项目所需的规模上确保低碳材料、产品和工厂的供应可能具有挑战性。”

“尽管总体上脱碳可以提率或节省成本，但一些低碳选择和材料可能会以高价出售，并且与固定资本预算的一致性可能与终生受益相冲突。”

“虽然许多交付机构都要求方法创新，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，并带来了变革管理和风险方面的挑战， ”她补充道。

“例如，减碳混凝土产品尚未获得设计标准的批准。”

克拉克指出，虽然有些材料在纸上的碳排放量似乎较少，但承包商还必须考虑这些产品本身是如何制造的，以及它们需要走多远才能到达现场。

“正确的选择并非非黑即白，”克拉克说。

“需要更加明智地理解选择的影响——水泥替代品，如碎粒高炉矿渣 (GGBS) 和粉煤灰 (PFA)，依赖于钢铁生产和燃煤行业的废物输出。

“而钢铁等高回收含量的材料可能难以为建筑项目采购，而且如果在国际上采购，碳含量也不会那么低。”

但是，除非找到现成的廉价替代品并尽快投入使用，否则许多人担心，整个发展中的大量建筑项目的影响可能证明是毁灭性的。

水泥在发展中的使用

根据国际能源署的一份报告，随着世界上一些贫穷的继续城市化，到本世纪中叶，水泥产量可能会增长 12% 至 23%。

“在东南亚、印度和非洲，大多数将于 2050 年建成的建筑物尚未建成，”0 研究经理 Markus Berensson 说。

“这是许多城市和应该开始考虑的[通过使用更环保的建筑材料减少碳排放]的关键机会。”