到 2022 年，建筑業(yè)仍占地球上所有溫室氣體排放量的近 40%。必須馬上采取行動以盡可能地遏制氣候變化的影響。特別是檢查建筑物的能源消耗和碳足跡。

盡管該行業(yè)在過去幾年中取得了很大進(jìn)展，但要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》規(guī)定的到 2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)還有很長的路要走。在世界各地，建筑業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者正在考慮進(jìn)行廣泛的變革，以提供建設(shè)性的低碳解決方案：提高其材料的性能并使其制造過程脫碳。

三個(gè)挑戰(zhàn)

這個(gè)問題實(shí)際上涉及三個(gè)方面——環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和治理。通過 RE2020 環(huán)境法規(guī)，法國正在展示建筑行業(yè)脫碳的做法和方法，芬蘭、丹麥和瑞典緊隨其后，已經(jīng)計(jì)劃將低碳要求納入其法規(guī)，歐盟正在研究如何為其建筑產(chǎn)品法規(guī)和建筑能源性能建立低碳指標(biāo)。對于建筑公司來說，這些都是開發(fā)新的、更可持續(xù)、更有益的解決方案的機(jī)會。

以下是建筑材料行業(yè)努力降低碳排放以應(yīng)對氣候和環(huán)境挑戰(zhàn)的五個(gè)方法。

一、采用生物源粘合劑的生態(tài)設(shè)計(jì)玻璃纖維

使用玻璃纖維或石棉作為絕緣材料并不是什么新鮮事。在建筑領(lǐng)域，它們是一流的絕緣材料。但它們?nèi)匀豢梢赃M(jìn)行優(yōu)化，實(shí)際上研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在研究如何在降低環(huán)境足跡的同時(shí)提高性能。ISOVER 通過引入一種新型玻璃纖維提出了一個(gè)解決方案。這個(gè)獲得專利的生態(tài)設(shè)計(jì)版本是針對產(chǎn)品的生命周期評估 (LCA) 開發(fā)的。它采用從谷物和糖業(yè)的副產(chǎn)品中提取的新型生物源粘合劑。除了隔音和隔熱性能外，安裝更方便，比傳統(tǒng)版本的粉塵率更低。

零碳表現(xiàn)

該產(chǎn)品考慮了整個(gè)生命周期（從原材料的提取到使用后的產(chǎn)品回收），這種帶有生物源粘合劑的巖棉減少了能源消耗和溫室氣體排放。它的制造過程使用了至少 40% 的碎玻璃或來自工業(yè)或家用產(chǎn)品（如擋風(fēng)玻璃、瓶子等）的回收。使用碎玻璃有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，它節(jié)省了自然資源并大大降低了玻璃熔融過程中的能源消耗；其次，碎玻璃的回收不產(chǎn)生碳排放，這與原始原料的開采不同。

前景

除了在制造過程中使用碎玻璃外，ISOVER 還在法國建立了玻璃纖維回收系統(tǒng)。這些玻璃纖維每年產(chǎn)生近 90,000 噸廢物，主要是建筑或拆除現(xiàn)場的廢料，更多時(shí)候這些廢料會被掩埋。廢棄玻璃纖維在這個(gè)新的回收系統(tǒng)中進(jìn)行了重組，這有助于減少污染，同時(shí)減少原材料消耗。

二、混凝土脫碳

全球范圍內(nèi)每年澆注的混凝土高達(dá)60 億立方米，這并不奇怪，因?yàn)榛炷辆哂辛己玫奶匦?。其配方的核心是：骨料、水、外加劑和水泥。水泥（石灰石和粘土的混合物）的問題在于其制造過程會產(chǎn)生大量碳排放。在主要以化石燃料為動力的窯爐中高溫（1500°C / 2732°F）燒結(jié)，混合物在加熱時(shí)釋放二氧化碳，產(chǎn)生熟料。結(jié)果生產(chǎn)一噸傳統(tǒng)水泥會造成850 公斤/1874 磅二氧化碳排放。

基于這一問題，混凝土制造商正在越來越多地提供低碳混凝土。例如Weber，圣戈班的一家子公司，它正在研究新的低碳配方，使用礦物副產(chǎn)品和/或來自其他行業(yè)的廢棄混合物來代替水泥和沙子。另外一家公司Chryso 是建筑化學(xué)品的全球參與者，它設(shè)計(jì)的創(chuàng)新外加劑可以減少水泥和混凝土的碳足跡。

零碳表現(xiàn)

Weber的脫碳水泥是通過使用生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的揮發(fā)性灰燼獲得的（當(dāng)有機(jī)材料，如木材或植物性農(nóng)業(yè)廢物被燃燒時(shí)）。這種生態(tài)粘合劑使生產(chǎn)可持續(xù)材料成為可能，該材料可將碳足跡減少多達(dá) 70%，與傳統(tǒng)水泥一樣有效并提供相同水平的性能。

Chryso 的 EnviroMix? 外加劑技術(shù)允許將“補(bǔ)充膠凝材料”整合到混凝土混合物中，例如礦渣（冶金和燃燒的副產(chǎn)品）、粉煤灰、火山灰（一種火山巖）甚至煅燒粘土。更多的補(bǔ)充膠凝材料意味著減少混凝土的碳足跡。CHRYSO?EnviroMix 可將混凝土的二氧化碳排放減少多達(dá) 50%。

材料運(yùn)輸也是二氧化碳生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵因素，因此 Chryso 憑借其 CHRYSO?Quad 解決方案，讓工業(yè)客戶能夠更輕松地使用其場地所在的可用沙子，哪怕他們只可以接觸到難以加工的沙子。此外，該解決方案能夠?qū)⒔鈽?gòu)回收的骨料加工后整合到混凝土中。

減少與運(yùn)輸相關(guān)的二氧化碳排放也是一種支持低碳經(jīng)濟(jì)的方法，在自然資源保護(hù)方面實(shí)現(xiàn)真正的環(huán)境效益。

展望

未來，制造商已經(jīng)在構(gòu)想新的可持續(xù)配方，拓寬創(chuàng)新范圍。由石灰、礦渣（冶金和燃燒的副產(chǎn)品）、灰燼、火山灰（一種火山巖）或煅燒粘土制成的新水泥可以顯著減少二氧化碳排放，還有其他即將推出的更可持續(xù)的新配方，例如由塑料廢料制成的砂漿，或基于胡蘿卜或甜菜微粒的混凝土，以增強(qiáng)其機(jī)械性能?？梢赃@么說，具有多種口味的砂漿。

（注：蘭卡斯特大學(xué)的工程師啟動了一個(gè)旨在徹底改變混凝土的新項(xiàng)目。該大學(xué)正在與可持續(xù)材料制造商CelluComp合作，研究如何通過添加從根菜纖維中提取的“納米血小板”來加強(qiáng)混凝土混合物并使其更加環(huán)保。概念驗(yàn)證研究表明，添加塊根植物納米片可以使每立方米混凝土節(jié)省 40 公斤普通波特蘭水泥，在相同體積的情況下，可以節(jié)省 40 公斤二氧化碳。這是因?yàn)楦嘶旌衔锏膹?qiáng)度越高，意味著建筑物中需要的混凝土截面越小。）

三、外墻和輕質(zhì)結(jié)構(gòu)

在建筑領(lǐng)域，輕質(zhì)材料是脫碳追求的新重量。無論是干墻、玻璃窗還是絕緣材料，研發(fā)部門都在努力降低材料的密度，力求確定能夠?qū)崿F(xiàn)廣受歡迎的性能的材料的最小比例。更少的資源浪費(fèi)意味著更少的能源消耗和受控的碳足跡。

除了節(jié)省材料外，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)還具有靈活性和適應(yīng)性。例如ISOVER和 Placo?的 F4 外墻與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，這些新一代戶外墻體材料除了提供快速安裝和減少碳足跡外，還可以輕松拆除來調(diào)整空間。

零碳表現(xiàn)

F4 立面在工廠預(yù)切割并使用干法組裝，非常節(jié)能。它的耗水量和二氧化碳排放量僅為傳統(tǒng)混凝土外殼的一半。從 120 kg / 265 lbs CO2/m2 到 60 kg / 132 lbs CO2/m2。這種易于“解構(gòu)”的系統(tǒng)改善了產(chǎn)品的整個(gè)生活方式，因?yàn)樗纸獬煽梢栽诟鱾€(gè)行業(yè)中重復(fù)使用的材料。

在荷蘭，光伏建筑一體化（BIPV）立面是“零能耗建筑”趨勢的代表。外墻板作為光伏板，這種類型的戶外墻在實(shí)現(xiàn)能源性能、機(jī)械阻力、防風(fēng)雨和隔音功能的同時(shí)，可以自己發(fā)電。另一項(xiàng)創(chuàng)新是可調(diào)立面，可以在天氣需要時(shí)自動關(guān)閉窗戶和百葉窗。

四、涂層

智能玻璃是建造零能耗凈零碳建筑的解決方案之一，致力于減少能量損失。一種解決方案是低輻射雙層玻璃，旨在阻擋紅外線以提高隔熱性。由圣戈班開發(fā)的ECLAZ ONE 是一種低輻射玻璃，可用作防護(hù)罩。在夏天，它會將太陽光線反射到外部。在冬天，它將熱量保持在室內(nèi)。玻璃的秘密是一層精細(xì)、透明的金屬氧化物層，可根據(jù)波長選擇性地對熱紅外線作出反應(yīng)。

零碳表現(xiàn)

“零碳”性能并非來自玻璃本身，而是來自其制造工藝。圣戈班已對其浮法玻璃工廠進(jìn)行了全面現(xiàn)代化改造，以減少其制造過程中的二氧化碳排放量。這些超高效生產(chǎn)線配備的窯爐可將能耗損失降低 19%。此外，在生產(chǎn)玻璃時(shí)添加碎玻璃（玻璃碎片）可限制其二氧化碳排放量。使用新原材料生產(chǎn)一噸玻璃會排放500 公斤/1,102 磅的二氧化碳，而使用碎玻璃生產(chǎn)的相同數(shù)量的玻璃僅產(chǎn)生 200 公斤/441 磅。這就是玻璃的品質(zhì)之一：它可以無限循環(huán)利用，不會失去其化學(xué)、機(jī)械和美學(xué)特性，從而保護(hù)自然資源。

展望

SageGlass

可持續(xù)且節(jié)能的低排放玻璃為智能玻璃打開了創(chuàng)新視野。玻璃工業(yè)肯定會跳出框框思考，他們現(xiàn)在正在設(shè)計(jì)“動態(tài)”玻璃（例如圣戈班 的SageGlass玻璃），它能根據(jù)陽光照射的程度改變顏色。其他創(chuàng)新應(yīng)該會在未來幾年變得普遍，例如輕質(zhì)三層玻璃，其碳足跡相當(dāng)于雙層玻璃，以提高隔熱性。還有玻璃的磁控管涂層，無論氣候帶如何，與它們?yōu)椴Ａ淼男阅芟啾?，它們的碳影響都很低?/p>

五、制造工藝

除了材料有助于減少溫室氣體排放，還有另一個(gè)值得關(guān)注的創(chuàng)新領(lǐng)域：工業(yè)流程，也需要不斷改進(jìn)以減少能源消耗。為了優(yōu)化生產(chǎn)線以在 2050 年實(shí)現(xiàn)“零碳”目標(biāo)，圣戈班致力于實(shí)現(xiàn)流程電氣化。集團(tuán)最近在位于挪威的石膏板生產(chǎn)基地投資 2500 萬歐元，使其成為世界上第一個(gè)碳中和工廠。

零碳表現(xiàn)

過去，弗雷德里克斯塔德工廠一直使用天然氣供電，未來綠色能源將占據(jù)主導(dǎo)地位，采用挪威的水力發(fā)電。這個(gè)零碳項(xiàng)目將于 2023 年初完成，每年可減少 20,000 多噸二氧化碳排放量，同時(shí)減少能源消耗。到 2025 年，圣戈班集團(tuán)計(jì)劃將這種類型的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型擴(kuò)展到其他地區(qū)（在幾個(gè)大洲），并在更多工廠使用工廠所在地的可用可再生能源：綠色電力、生物質(zhì)、沼氣、綠色氫等。

建筑業(yè)的脫碳需要從產(chǎn)業(yè)鏈的上游到下游進(jìn)行大膽創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)“零碳”飛躍的三個(gè)主要驅(qū)動力是：開發(fā)新材料和新配方、制造工藝的現(xiàn)代化以及建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)。這些更可持續(xù)、更良性的“凈零碳”方法將減少碳足跡，為明天的建筑行業(yè)減碳奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。