隨著政策制定者爭相避免氣候危機，轉向水泥和鋼鐵的“低碳”替代品的壓力越來越大。露西·巴納德 (Lucy Barnard) 找出了方法。位于英國南德文郡海岸 Dawlish 的新海堤作為一條長長的灰白色線與金色的沙灘和藍色的大海相映成趣，有一項重要的工作要做。

在先前的墻被風暴摧毀之后，鐵路公司 Network Rail 正在沿著脆弱的海岸線建造 775m 的海上防御。Network Rail 和承包商 BAM Nuttall 的建造比之前的墻高 2.5m，承諾新的屏障不僅可以保護重要的鐵路連接，而且通過使用替代材料，它還將減少建筑中的碳排放，并試圖幫助防止海浪全球水平不斷上升。

新墻不是由傳統混凝土建造的，因為這種材料占全球碳排放量的 7%，而是使用低碳替代品建造。

BAM Nuttall 的現場代理 Jack Brookes 說，制造商Hanson使用來自南威爾士塔爾伯特港高爐的爐渣代替水泥來制造 9,100m3混凝土澆注在墻的預制面板后面，節省了 1,130ｔ二氧化碳進入大氣層。

達利什海堤的環境影響

“從這個項目的初階段，我們就考慮了這個方案如何在不影響結構強度和彈性的情況下限制其對環境的影響，”他說。

“我們將低碳混凝土確定為一種創新產品，可以幫助我們將碳影響減少三分之二，同時保持傳統混凝土的強度。”

隨著各國試圖避免氣候危機并根據《巴黎氣候協議》減少碳排放，減少建筑和基礎設施中的所謂“隱含碳”正成為世界范圍內越來越重要的問題。

建筑業產生多少碳？

據世界綠色建筑委員會稱，建筑和施工共同造成了全球 39% 的碳排放。

由世界上 96 個城市組成的聯盟 0的一份報告估計，制造用于建筑的水泥、鋼鐵和橡膠的排放量占建筑物總排放量的 60%。

據計算，通過改用更環保的版本并提率，到 2050 年，建筑物的終生排放量可以減少 44%。

全生命周期碳評估

到目前為止，大多數政府都專注于使建筑物在被占用后更加節能。

但是，隨著政策制定者將建筑業作為主要污染源進行審查，他們開始更加認真地看待建造它們時排放的碳量——尤其是用于提取原材料和制造的能源其中使用的組件。

水泥很容易成為嚴重的違規者之一，因為它的使用如此普遍。 

水泥制造過程中會產生多少二氧化碳？

倫敦帝國理工學院估計，全世界每年生產約 35 億噸普通波特蘭水泥，排放 28 億噸二氧化碳——僅略低于中國和美國的排放總量（見下面的方框故事）。根據世界鋼鐵協會的數據，鋼鐵也是地球上另一種污染嚴重的材料，占全球二氧化碳排放量的 8% 左右。

制造商如何減少碳排放？

為了減少對環境的影響，制造商正在投資數十億美元用于低碳替代品。

水泥制造商的舉措包括總部位于瑞士的LafargeHolcim，該公司表示，它正在擴大煅燒粘土的使用并開發具有新粘合劑的新型水泥，作為其到 2030 年將其二氧化碳強度降低 20% 的承諾的一部分。

澳大利亞公司Wagners Holding Co正在生產自己的新型水泥版本，為“Earth Friendly Concrete”，墨西哥制造商Cemex表示已推出新型熟料，可在其部分水泥廠中減少高達 30% 的排放量.

材料公司DB Group使用火山灰材料，例如來自鋼廠的磨碎粒狀高爐礦渣或來自發電站的粉煤灰來制造其混凝土，它聲稱與普通波特蘭水泥相比，生產的混凝土中的隱含碳含量多可減少 80%。

它目前正在與 Mace、鋼鐵承包商 Hare 和結構設計師 AK II 合作，制造預制的無水泥卡匣，希望可以取代預制混凝土板。

無水泥混凝土

“無水泥混凝土是一項開創性的技術，它將改變建筑行業，類似于 1824 年普通波特蘭水泥的。我們必須試用這種創新的解決方案，以便大規模部署它，”技術總監 Peter Goring說梅斯科技。

“我們在開發無水泥混凝土盒方面的工作是梅斯追求可持續世界之旅的重大飛躍。”

碳捕獲和儲存

鋼鐵制造商也在尋找減少碳足跡的方法，方法是捕獲和使用鋼鐵制造過程中產生的二氧化碳，使用氫氣代替煤炭來凈化鐵礦石，或者使用電解將鐵礦石轉化為鋼鐵。

另一種解決方案是尋找使用更少鋼材或其他材料（如層壓木）的方法。

到目前為止，包括結構工程師學會和英國特許建筑服務工程師學會在內的機構已經制定了關于評估隱含碳的方法的指南，其中包括尋找減少建筑中水泥用量或使用不含水泥的替代品的方法.

世界各國政府也在尋找限制建筑中使用的碳量的方法。

自 2018 年以來，荷蘭的隱含碳排放量一直受到限制。丹麥、瑞典、法國和芬蘭計劃在 2023 年至 2027 年之間引入限制。

在英國，新的倫敦計劃將要求對英國首都的一些全生命周期碳排放進行評估。而在美國，加利福尼亞州、明尼蘇達州和俄勒岡州都引入了州級碳排放要求。

低碳建筑材料的缺點是什么？

但工程師指出，盡管取得了這些進步，但低碳建筑材料通常比碳密集型替代品更昂貴，更難獲得，有時更難獲得使用許可。

Jacobs 可持續發展總監 Lynsey Clark 表示：“在一些大型項目所需的規模上確保低碳材料、產品和工廠的供應可能具有挑戰性。”

“盡管總體上脫碳可以提率或節省成本，但一些低碳選擇和材料可能會以高價出售，并且與固定資本預算的一致性可能與終生受益相沖突。”

“雖然許多交付機構都要求方法創新，但在關鍵時刻，同樣的交付機構可能不愿意在實踐中采用創新材料或新方法，因為它們偏離了傳統規范，并帶來了變革管理和風險方面的挑戰， ”她補充道。

“例如，減碳混凝土產品尚未獲得設計標準的批準。”

克拉克指出，雖然有些材料在紙上的碳排放量似乎較少，但承包商還必須考慮這些產品本身是如何制造的，以及它們需要走多遠才能到達現場。

“正確的選擇并非非黑即白，”克拉克說。

“需要更加明智地理解選擇的影響——水泥替代品，如碎粒高爐礦渣 (GGBS) 和粉煤灰 (PFA)，依賴于鋼鐵生產和燃煤行業的廢物輸出。

“而鋼鐵等高回收含量的材料可能難以為建筑項目采購，而且如果在國際上采購，碳含量也不會那么低。”

但是，除非找到現成的廉價替代品并盡快投入使用，否則許多人擔心，整個發展中的大量建筑項目的影響可能證明是毀滅性的。

水泥在發展中的使用

根據國際能源署的一份報告，隨著世界上一些貧窮的繼續城市化，到本世紀中葉，水泥產量可能會增長 12% 至 23%。

“在東南亞、印度和非洲，大多數將于 2050 年建成的建筑物尚未建成，”0 研究經理 Markus Berensson 說。

“這是許多城市和應該開始考慮的[通過使用更環保的建筑材料減少碳排放]的關鍵機會。”