散裝水泥是最主要的膠凝材料，與粉煤灰、礦渣粉、燒粘土(煤矸石)、火山灰、硅灰或超細石灰石粉等輔助性膠凝材料一起，將現代文明社會(huì )賴(lài)以生存的建筑和交通基礎設施等粘接起來(lái)。以散裝水泥為核心的膠凝材料，加之砂石骨料等輔助性材料構成的混凝土材料，是世界上僅次于水的最大的人類(lèi)消耗的材料。初步估算，我國目前每年生產(chǎn)的23億噸水泥，制成混凝土后的重量要接近200億噸，應該是最大的物流產(chǎn)業(yè)和資源型產(chǎn)業(yè)。
這樣巨大的物質(zhì)資源量，一旦建成的建筑和基礎設施廢棄，將形成同樣海量的建筑固廢。如何在散裝水泥的全生命周期，打造綠色循環(huán)型產(chǎn)業(yè)，實(shí)現低碳發(fā)展和可持續發(fā)展，盡快實(shí)現碳中和，是本文要進(jìn)行探討的一個(gè)核心問(wèn)題。也是中國散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì )(下稱(chēng)“中國散協(xié)”)的一項歷史使命。
國內外背景
全球矚目的大事件是落實(shí)巴黎氣候協(xié)議。依據該協(xié)議，爭取在2050年前，全球氣候變暖的溫度不超過(guò)2℃，最好是不超過(guò)1.5℃。為達此目的，發(fā)達國家紛紛制訂節能減排計劃，力爭到2050年實(shí)現絕對減排目標，二氧化碳排放達到碳中和的階段。
中國屬于發(fā)展中國家，沒(méi)有絕對減排義務(wù)，實(shí)施自主相對減排。絕對排放量的目標是到2030年實(shí)現排放峰值，力爭2025年前達峰;到2060年實(shí)現碳中和，比發(fā)達國家大幅度放寬。
在應對全球氣候變化和節能減排領(lǐng)域，我國雖然贏(yíng)得了較大的排放權空間，但是如果不注重低碳發(fā)展和能源轉換技術(shù)的進(jìn)步，很有可能會(huì )在新的一輪科技進(jìn)步過(guò)程中喪失知識更新的機遇，錯失新的歷史發(fā)展進(jìn)程。就和世界上所有的事物發(fā)展一樣，有一利必有一弊，務(wù)必提高警惕，意識到新的一輪節能減排科技競賽，絕不僅僅是一個(gè)排放和發(fā)展權博弈的問(wèn)題，同樣存在科技實(shí)力競爭的提升和優(yōu)化的問(wèn)題。
如果僅注重爭取排放權，重復走別人走過(guò)的老路，輕視節能減排和發(fā)展新能源，最終競爭的結果，很有可能是獲得了排放權，但是喪失了知識更新、能源轉換、環(huán)境提升和技術(shù)進(jìn)步的機遇。
先不管全球變暖的威脅是否是一個(gè)偽命題，僅從知識更新、能源安全、環(huán)境保護和科技進(jìn)步的角度來(lái)衡量，就可以看出節能減排、低碳發(fā)展是一項急迫而且具有重要現實(shí)和深遠歷史意義的大課題。
從世界水泥工業(yè)的發(fā)展現狀和未來(lái)發(fā)展趨勢來(lái)看，我國的水泥產(chǎn)業(yè)都存在著(zhù)諸多的不確定性和發(fā)展隱憂(yōu)。這些問(wèn)題包括：產(chǎn)能?chē)乐剡^(guò)剩;碳排放量居高不下;應用環(huán)節的深加工產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊;建筑和基礎設施壽命短、耗能高;再生環(huán)節循環(huán)率低、環(huán)境負荷巨大等問(wèn)題。
為了更清晰地了解水泥產(chǎn)業(yè)碳排放所處的國內外環(huán)境，可以比較一下國內外的碳排放形勢。
全球的碳排放、中國的碳排放，以及全球水泥工業(yè)碳排放和中國水泥工業(yè)碳排放分別見(jiàn)圖1、表1和表2。
在全球碳項目(Global Carbon Project)中，研究人員發(fā)布了一份全球二氧化碳排放總量的估計值。據該項目估計，2018年二氧化碳的排放量比2017年增加了2.1%。2019年的初步數據來(lái)自截至11月中旬的可用數據，增幅較小，預計為0.6%。
該研究包括2019年各種燃料的全球趨勢，其中煤炭使用量下降了約0.9%，石油上升了0.9%，天然氣上升了2.6%，水泥生產(chǎn)的直接排放量上升了約3.7%。數據還顯示，初步估計2019年中國的排放量增加了2.6%，比2018年的4.7%有所下降。在中國，煤炭的使用基本保持不變，但石油增長(cháng)了6.9%，天然氣增長(cháng)了9.1%。
為估算我國水泥工業(yè)碳排放形勢，本文的單位熟料碳排放系數采用每噸熟料約排放0.86 t CO2來(lái)測算。近3年全國水泥的熟料產(chǎn)量和相應的碳排放量計算結果，如表1所示。
從表1中的初步計算數據可以看出，中國水泥工業(yè)直接排放的二氧化碳絕對排放量這幾年還在增長(cháng)。按照有些官方排放數據比較，全國的CO2絕對排放總量在100億噸左右，如果按照非官方的估算數據，要高達139.2億噸。水泥工業(yè)的CO2排放在全國排放的總量中所占的比例都在10%以上，國際上一般是5%左右，這從另一個(gè)側面說(shuō)明了中國的水泥產(chǎn)量仍處于高位狀態(tài)。中國的總排放和全世界的總排放比較，占比高達33%以上，也是一個(gè)不尋常的狀態(tài)。
中國的總排放和相對排放都處于非常高的狀態(tài)，但是為什么還可以持續一段時(shí)間?從表2可以看出，盡管中國已經(jīng)成為最大的排放國家，但是人均排放仍然比較低，累積排放也必然是比較低的，因此和印度等人口大國一樣，還可以爭得繼續排放一些年的權利，一直到2030年達到高峰，希望2025年達到高峰，而2060年必須實(shí)現碳中和。
圖2、圖3是1990年以來(lái)發(fā)達國家和發(fā)展中國家實(shí)施碳減排以來(lái)的發(fā)展過(guò)程。從中可以看出，發(fā)達國家的碳排放已經(jīng)在穩定的基礎上逐年遞減。發(fā)展中國家還在穩步上升之中，這對控制全球CO2排放和氣候變暖是一個(gè)挑戰。
從圖3中，可以更直觀(guān)地看出，歐美日等發(fā)達經(jīng)濟體的碳排放是絕對減少的;而發(fā)展中國家則是絕對量仍在持續上升，只是創(chuàng )造單位GDP的碳排放在相對減少。
對于發(fā)達國家實(shí)施絕對減排，發(fā)展中國家實(shí)施相對減排的利和弊，應該給以辯證的分析。一方面，實(shí)施不同的減排政策，體現了排放權的公平原則，成為現實(shí)選擇。但是，另一方面，畢竟時(shí)代已經(jīng)不一樣，發(fā)展中國家在獲得排放權的同時(shí)，也同樣面臨著(zhù)環(huán)境污染加重，人均壽命增長(cháng)緩慢;能源安全受到挑戰，新能源技術(shù)發(fā)展緩慢;是否應該重復或故意犯發(fā)達國家在相對落后時(shí)代犯的老錯誤?如果不能夠正確地認識到這一問(wèn)題，過(guò)分堅持走老路，或許也會(huì )犯一個(gè)十分愚蠢的錯誤?!
在保留爭取排放權的同時(shí)，也要注意減少或避免重復發(fā)達國家已經(jīng)被歷史證明的錯誤路線(xiàn)(假如是這樣)。如果能采取新技術(shù)或新的文明方式，沒(méi)有必要抱殘守缺，非要因循守舊。用別人犯的錯誤懲罰自己，那不一定是很好的辦法!如果充分利用后發(fā)優(yōu)勢，實(shí)現彎道超車(chē)，或許是聰明的選擇。
有鑒于此，有必要參考發(fā)達國家的理論、經(jīng)驗和做法，來(lái)考慮一下散裝水泥全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)鏈的低碳發(fā)展和可持續發(fā)展的戰略選擇問(wèn)題。
散裝水泥全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)布局
散裝水泥從礦山原料或二次資源制備的原料開(kāi)始，算作第一個(gè)階段;將原料輸送到水泥廠(chǎng)，再進(jìn)行各種原料配比、制備生料、煅燒熟料、粉磨水泥和發(fā)送產(chǎn)品，就完成了散裝水泥的全部生產(chǎn)過(guò)程，這是第二個(gè)階段;進(jìn)入第三個(gè)階段，發(fā)送散裝水泥，即散裝水泥產(chǎn)品的子流通過(guò)程(相對于散裝水泥的全生命周期大流通過(guò)程而言)。經(jīng)過(guò)一段子流通過(guò)程，散裝水泥開(kāi)始進(jìn)入第四個(gè)階段，也就是散裝水泥不同應用的前期加工階段或深加工階段(包括生產(chǎn)砂漿、混凝土、預制構件、混凝土制品、墻體材料、路橋材料、地下管廊、市政工程材料、隧道工程材料、道路材料、機場(chǎng)和海港等基礎設施的材料領(lǐng)域)。在第四階段，還不能說(shuō)是散裝水泥的終產(chǎn)品階段，說(shuō)是半成品或深加工產(chǎn)品階段，或許更確切些。因此，在第四個(gè)階段形成了一些中間產(chǎn)業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)到底歸屬于哪些行政部門(mén)管理，一直是眾說(shuō)紛紜、八仙過(guò)海，各顯神通。從這些中間深加工產(chǎn)業(yè)，又過(guò)渡到下一個(gè)階段，也就是第五個(gè)階段，散裝水泥經(jīng)過(guò)深加工做成各種建材產(chǎn)品后，提供給建筑行業(yè)或基礎設施行業(yè)來(lái)使用，變成最終的產(chǎn)品：建筑或基礎設施。這時(shí)，才能明確能看出是屬于建筑還是屬于交通部門(mén)的業(yè)務(wù)管轄范圍了。當然，交通范圍也比較廣泛，諸如公路、鐵路、隧道、橋梁、機場(chǎng)或碼頭，也是分屬于不同的行政管轄范圍，而只有散裝水泥的原料、生產(chǎn)、流通和使用才是從頭到尾的一條主線(xiàn)。當這些散裝水泥在應用行業(yè)用過(guò)之后，散裝水泥制品就到了廢棄的階段，也就是變成建筑垃圾或工程拆除的固廢階段，也是再次變成再生建材或水泥原料的開(kāi)始階段了，這是散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第六個(gè)階段，同時(shí)也是散裝水泥再生原料的開(kāi)始階段，又回到了散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)的第一階段了。
由此看來(lái)，散裝水泥從原料或出生開(kāi)始，到最終廢棄或再次新生，整個(gè)全生命周期，至少要經(jīng)歷五個(gè)階段或六個(gè)階段。這五個(gè)或六個(gè)階段，就是所要討論的散裝水泥全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展和可持續發(fā)展的核心內容。
只有這六個(gè)階段的每個(gè)階段排放的二氧化碳降到最低，整個(gè)散裝水泥全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈的溫室氣體的加和才會(huì )最小化或趨于碳中和，這才是真正的綠色產(chǎn)品或綠色發(fā)展最重要的評價(jià)指標之一。
散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)全生命周期發(fā)展大循環(huán)示意圖(圖4)。
散裝水泥在其全生命周期里，如何做到低碳發(fā)展、綠色發(fā)展，在第三節里詳細討論它們各自的發(fā)展重點(diǎn)或發(fā)展方向。
在討論之前，參考一下歐盟水泥工業(yè)2050年實(shí)現碳中和的技術(shù)路線(xiàn)圖(圖5)。
參照歐洲水泥工業(yè)的低碳發(fā)展路線(xiàn)圖，結合中國散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際，首先來(lái)定性或半定量地分析和研討一下全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的碳中和與發(fā)展路線(xiàn)。有關(guān)的定量分析，限于時(shí)間和篇幅，放在另外的專(zhuān)題研究中詳細討論。
散裝水泥全產(chǎn)業(yè)鏈綠色發(fā)展方向
從圖5可以看到，散裝水泥在生產(chǎn)階段，歐盟2019年每噸水泥的二氧化碳排放量是670 kg;初步估算一下，我國的噸水泥排放近三年大約是567—606 kg之間;數量比歐洲少60多kg。分析原因可能和我國的熟料系數比較低有關(guān)，該項減排潛力在歐洲還有70kg的數額。也可能是和選取的排放因子估算有關(guān);由于統計數據缺乏，形成差異的原因可能是多方面的。也有比較口徑不一樣的原因，還不好進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷和比較。此處只作為定性分析比較，不涉及到技術(shù)先進(jìn)與否的判斷問(wèn)題(注：本文采用汪瀾教授提供的每噸熟料的排放因子為0.86，來(lái)推算噸水泥的二氧化碳排放量;在電力排放因子的選擇方面，采用了國家有關(guān)部門(mén)提供的綜合數據：592g—CO2/kWh;在水泥綜合電耗數據計算時(shí)，采用了國內比較先進(jìn)廠(chǎng)家的電耗數據)。
不管怎么說(shuō)，無(wú)論是歐洲發(fā)達國家，還是我國的水泥工業(yè)，從現在(2020年)開(kāi)始，到今后2050或2060年，都要通過(guò)全生命周期的每個(gè)環(huán)節的節能減排，把水泥工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放的二氧化碳，不管是670kg也好，還是606 kg, 都將通過(guò)各種措施，最終全部實(shí)現零排放或碳中和。
(下轉7版)
