苏格兰对天然石材“隐含碳”的研究

随着经济全球化和贸易自由化进程的加快，环境问题逐渐成为全球共同关注的问题。同时贸易与环境的相互影响也在加剧，有关气候变化等国际环境问题的探索日益成为理论与政策研究的热点，随着2009年哥本哈根第十五次缔约方大会的召开，CO2等温室气体的控制减排已不再是个纯科学议题，而成为国际政治经济关系的重要话题，贸易中隐含碳的排放成为研究的焦点。现在国外在天然石材生产、建筑应用与贸易上的碳影响也已成为科研的热门话题。为此，苏格兰SISTech研究所和Heriot-Watt University合作进行了一项相关研究，以了解用于建筑工程和苏格兰建筑物修复中所使用的天然石材的隐含碳（embodied carbon）（注1）问题。在这两个机构合作研究做出的最终报告中，将天然石材的隐含碳和其他建筑材料的隐含碳做了对比，并将使用天然石材对环保的优势做了量化。这里将研究结果介绍如下，以供业内人士参考。1研究方式研究工作使用的是苏格兰和英国矿山开采出的天然石材——砂岩、花岗石和板岩样品，内容是通过研究石材在开采、加工和运输过程中的碳排放量，以及将天然石材从西班牙、波兰、印度、中国运输到苏格兰和英国的碳影响，以确定各种天然石材在各个运作阶段的隐含碳量。所执行的标准是BSIPAS（Publicky Available Standard）2050。2研究结果21天然石材的隐含碳表1列出的是在英国石材矿山和加工厂生产出的砂岩、花岗石和板岩产品的隐含碳。为算出每一种石材全部数值，所调研的每一种运作的所有碳足迹数值，都是以这些石材吨位计。表1 石材产品生产过程和从产品生产到建筑施工过程中的隐含碳

表中“从原材料开采到生产出产品过程中”的数值反映的是石材开采和加工使用的能量，而“从开采、加工产品到建筑施工过程中”的数值则反映的是石材在苏格兰运输和在英国国内英国石材的运作量。所研究的3种石材中，板岩在两种过程中的碳足迹（注2）最高。“从原材料开采到生产出产品过程中”板岩的碳足迹高的原因是板岩在开采和加工过程中的废石材量非常大，大约占85%，产生这么大量的废板岩，其原因是矿床层状稀疏，并且板岩本身的性质是易碎的。而砂岩和花岗石的废石材产生量分别约占29%和47%。“从开采、加工产品到建筑施工过程中”的数值是主要在英国国内将石材运输到建筑工地的平均隐含碳。研究表明每一种石材的碳足迹的主要构成都集中在生命周期中的加工阶段，因为加工分为几个加工工序（初切、二次切割、终修研磨抛光），以及每一加工工序都使用着多种机械设备。驱动石材初切机器、石粉提取装置以及水泵机器所使用的电能是生命周期的加工阶段大量碳排放根源。22 和天然石材进口相关的隐含碳这里所分析的国家西班牙、波兰、印度和中国都是石材的主要出口国。根据从每一个国家内各个石材生产地区到苏格兰的假定目标的平均碳影响，得出对每一个国家的分析结果。表2列出了各种石材从各个原产国家进口运输对石材隐含碳的影响。表2 天然石材从各个原产国家运输时对“从开采、加工产品到建筑施工过程中”隐含碳数值增减百分比

*这里的数值是这项研究中使用的将石材运到假定建筑工地的数值。由此可以得出结论，进口石材运输的碳影响的增长是随着离原产地的距离增大而增长的：从印度和中国进口石材时，从中国进口砂岩的碳足迹增长了550%，碳的影响非常大。而从西班牙进口，石材的隐含碳，板岩的和花岗石的只分别增长了7%和2%，只相当于从英国一端运到另一端的增长量。在从西班牙和波兰进口石材时，大部分运输碳足迹产生于在每个国家内从料场到港口的道路行程中，在某些情况下虽然海运的行程最多是陆路行程的4?5倍，但碳影响还是低的，因为海运的（吨-公里）碳影响非常低。而从印度和中国进口石材，则是特别漫长的海运行程造成了大比例的碳足迹。3 结论31 天然石材是最低碳建材研究表明，和其他建筑材料相比，天然石材是低碳建筑材料。在英国和石材有关的碳影响，与石材加工、石材运输到建筑工地、废石材产生量相关联。和其他建筑材料—如粘土砖和混凝土—相比，砂岩和花岗石的开采和加工不是能耗密集产品。从表3可以看出，与石材相关的碳排放要低于其他建材。而板岩的碳足迹的这么大，原因是板岩矿山和料场产生的废石料量非常大。有时候，这一废石料的吨量远远超过这种作业所生产出的成品建筑板岩量，这样在加工大量板岩毛料以生产出规格板岩产品时所使用的能耗当然是很高的。表3 天然石材与普通建材的隐含碳对比

注：表中所有数字都是“从原材料开采到生产出产品过程中”的数字。如果使用再生能源电能还会有进一步降低石材生产中的碳排放潜力。例如砂岩“从原材料开采到生产出产品过程中”的隐含碳（64KgCO2e/吨），包含了大约为116kWh/吨的电能。当前英国电网排放因数为052公斤CO2e/kWh。如果这些都换成低排放因数的再生能源，砂岩的碳足迹可降低到15公斤CO2e/吨。关于石材废料，英国现在已经找到了利用的途径。 例如用大块废石料生产当地农田围挡墙砖，而用小块的生产混凝土骨料。而板岩废料则可以用来生产景观材料等等。32 进口石材的碳影响在进口石材上，如前所述，石材碳足迹是随着从进口国家运输的距离增大而增长的，也就是说进口来源国家越远，碳足迹量越大。例如从印度和中国运输石材到苏格兰，碳足迹分别增长90%到550%。即使石材“从原材料开采到生产出产品过程中”隐含碳排放会降低到零，运输到苏格兰的碳影响还是很大的。还有一种情况值得注意：向中国出口石材荒料的国家主要有意大利、埃及、伊朗、巴西和印度。这些石材在中国加工后，再回头出口到欧盟国家和美国。这种出口石材荒料到远东只为进行加工，然后进口加工石材成品到欧盟和美国，这种特殊走势在全球石材贸易中长期以来是非常稳定的，这种趋势结果就是大大增加了与进口石材相关的碳影响。研究所得出的结论是英国当地天然石材也是低碳的，可替代高隐含碳的建筑材料 — 如粘土砖和混凝土 —以及从印度和中国进口的石材。总之可以说，石材只要是当地或国内产的，其碳排放量是低于其他建筑材料的。但板岩的碳足迹则与粘土砖和混凝土的一样。而使用绿色能源作为加工石材的能量，石材工业会进一步降低碳足迹，这种情况如果扩大到整个建筑工业，还会降低整个国家的碳足迹。（本文编译自英国《天然石材专刊》2010年第6期“天然石材是绿色建材”和苏格兰研究报告“苏格兰天然建筑石材的隐含碳”。）注1：丹麦“国际贸易和可持续发展中心”出版的报告“气候变化和贸易— 通往哥本哈根之路”中，给隐含碳下的定义是“产品生产过程中的碳排放”。《中国人口、起源与环境》杂志2008年第18卷第3期中齐晔等文章“中国进出口贸易中的隐含碳计算”中的定义是“为了得到某种产品，在整个生产链中所排放的二氧化碳，称之为“隐含碳””，也就是说，为在一种产品的制造过程中，由原材料开采到最终产品的运作消费各阶段所排放的二氧化碳。注2：《联合国气候变化框架公约》将碳足迹定义为：衡量人类活动中释放的或是在产品或服务的整个生命周期中累计排放的二氧化碳和其它温室气体的总量。碳足迹通过全球变暖潜值GWP（Global Warming Potential）来量化。

来源：石材杂志