通过绿色采购政策提高对低碳水泥的市场需求

2022-04-08 作者: 潘支明

本文由周雅婧编译自NRDC城市项目专家Veena Singla和能源项目专家Sasha Stashwick的博客。 

随着全球气候行动的加速,各国政府逐渐将注意力转向水泥行业这一更难脱碳的工业部门。混凝土是使用最广泛的人造材料,而水泥是混凝土的重要成分,而且很难替代。水泥生产过程中会产生大量的碳排放:尽管水泥仅占混凝土重量的 10-15%,但水泥排放的温室气体却占混凝土温室气体排放的 90%(图 1)。 

图1:左图为混凝土制造过程,右图为混凝土产生的温室气体排放比例,其中 90% 来自水泥,10% 来自其他原料的开采、运输和制备。 来源: Carbon 180 

如果将全球水泥行业看作一个国家,它将是仅次于中国、美国和印度的第四大温室气体排放国,其二氧化碳排放约占全球的 7-8%。 如果我们不采取措施使水泥行业脱碳,随着对混凝土需求的持续增长,水泥行业排放的占比可能会持续增长。 

水泥行业清洁生产对于气候目标的达成至关重要, 但水泥没有现成的、可以迅速扩大规模以应对气候紧急状态的替代品。随着城镇化发展和基础设施的更新,我们对硅酸盐水泥的依赖不仅会继续,而且在未来几十年也就是气候行动最关键的时间段内,这种依赖可能还会加剧。 因此,支持创新以确保水泥生产商转向清洁未来是至关重要的。 

水泥生产的碳足迹 

硅酸盐水泥生产过程的碳足迹主要来自两个方面:燃料燃烧和石灰石煅烧。 大多数情况下,水泥是通过在水泥窑中燃烧煤炭、石油焦等化石燃料,将石灰石(水泥生料)加热到非常高的温度(约1500oC)制成的。 热量引发的化学反应将石灰石转化为熟料,熟料与石膏一起研磨形成水泥。 燃料燃烧产生的排放约占水泥全生命周期二氧化碳排放的40%(通常称为隐含排放)(图 2), 其余约 60% 是石灰石加热过程中发生的化学反应(煅烧)的结果,煅烧会使石灰石中的碳酸钙分解释放出二氧化碳。 

图2:2015年加州水泥行业碳排放来源 来源: Global Efficiency Intelligence 

实现水泥脱碳的关键所在 

实现水泥脱碳的关键之一是减少各类物质的燃烧排放。NRDC建议: 

1. 减少水泥用量,如减少混凝土中超规格的水泥用量,鼓励使用玻璃粉末、火山灰等辅助胶凝材料替代混凝土中的部分水泥; 

2. 提高水泥窑能效,减少燃料消耗; 

3. 最终过渡到使用更清洁的燃料—如在条件允许的情况下,使用可再生能源和绿氢对水泥生产进行电气化。 

此外,NRDC 支持制定相关政策,以确保水泥厂获得先进技术来实现零排放。这些技术包括碳捕获、利用和储存等。需要强调的是,因为水泥难以替代,所以我们支持通过碳捕获技术来平衡和抵消水泥生产中的碳排放,而不是支持利用碳捕获技术来延长化石燃料的使用。 

纽约州推动水泥行业低碳转型 

在美国,由于州和联邦政府是混凝土的主要采购方之一,制定相关公共采购政策将有力拉动对低碳混凝土的需求,进而减少高碳水泥的使用。加利福尼亚、纽约、新泽西、科罗拉多和弗吉尼亚等州的立法机构已通过或正在积极商讨针对政府出资的建设项目制定低碳混凝土采购法规。 

纽约州于2021年通过了《低碳混凝土领导力法案》(Low Embodied Carbon Concrete Leadership Act ,简称LECCLA法案),推动制定相关法规,要求政府出资的建设项目采购低碳混凝土。 

如果做得好,LECCLA可以成为美国其他州和联邦政府的复制样板。 

NRDC 认为相关的政策中应包括以下要素: 

1. 建立一个气候表现的最低标准(即投标方案的温室气体排放必须低于规定的最高限值) LECCLA法案应建立一个最低标准,希望获得政府业务的混凝土公司必须达到这一标准。此外,LECCLA法案还应逐步提高该标准。 

2. 通过竞争性招标机制来鼓励创新 

LECCLA法案应为所用混凝土隐含碳排放最低的投标方案加分,以鼓励生产商超越最低标准。在这样的体系下,生产商将自愿通过“环境产品声明”(EPD)记录其产品的碳强度。排放最低的投标方案将获得一定折扣,因而将更具竞争力,更有可能赢得纽约州的业务。 EPD是国际标准化组织ISO发布的环境标志之一,披露了某一产品或某项服务从原材料获取、生产、运输、消费到最终的报废处理整个生命周期过程中对不可再生资源、生态系统、人体健康等方面的环境影响。 

为最环保的混凝土提供折扣将为生产商的创新带来强大动力。这个折扣和温室气体排放的最低标准可以带来良性循环,即:折扣的激励让生产商有动力用更低排放的方案来投标,最终成为提高最低标准的基础。 

3. 支持实现零排放所需的突破性技术 

除了排放最低的竞标折扣之外,LECCLA法案还应对具有碳捕获和利用、碳矿化或其他技术突破的投标报价给予更多的折扣。这种对创新的激励是很有效的,因为与混凝土相关的减碳机会不仅仅局限于减少眼前的工艺排放。混凝土的特质及其在建筑环境中的广泛使用意味着混凝土有朝一日可能成为全球的碳库。为了达成这一目标,就需要对目前的行业低碳解决方案进行投资。 

总而言之,这样的竞标折扣不仅会促使生产商尽快采用和匹配现有的可行方案(例如提高能效、使用熟料占比较少的水泥混合物、在混凝土中用玻璃粉末等替代部分水泥),也能激励长期投资,以解决硅酸盐水泥生产中的工艺排放问题。 

4. 确保为政府项目采购的混凝土性能达到最高标准 

LECCLA法案不应要求混凝土使用特定工艺或使用特定比例的水泥和其他组成材料进行生产,而应要求为政府项目采购的混凝土在性能上达到一些标准——比如强度、耐用性、渗透性等方面的标准。使用这些标准将确保混凝土质量更好、更便宜和更清洁,同时也不会忽视安全性问题。 

5. 支持州内生产商采用EPD并参与政府合同的竞标 

LECCLA法案应为州内混凝土和水泥生产商提供 EPD税收减免,以帮助他们支付开发 EPD的成本并鼓励整个行业采用 EPD。虽然 EPD并不完美,但纽约州及其他在气候危机中发挥领导作用的州如果能更多使用 EPD,将是加速整个行业和政府学习并改进这一工具的可靠方法。即使纽约州的每个混凝土生产商都享受这一税收减免,对州预算的总体影响也不会太大。 

通过绿色采购政策提高低碳水泥的市场需求,有利于激励水泥行业尽早、尽快地采取减碳技术实现技术创新,最终推动水泥行业的低碳乃至净零发展。 

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