【砂漿·功夫】基于生命周期理論的預(yù)拌砂漿綠色產(chǎn)品指標(biāo)分析與討論

引言推廣綠色建材是我國(guó)

“十四五”期間完善新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略、提升城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量的重要舉措之一,同時(shí)也是建材行業(yè)碳達(dá)峰行動(dòng)的組成部分之一。國(guó)務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中明確提出要加快推進(jìn)綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證和應(yīng)用推廣。

預(yù)拌砂漿作為建筑施工、家庭裝飾裝修不可或缺的一類材料,近年來(lái)隨著生產(chǎn)企業(yè)綠色發(fā)展意識(shí)的提升以及下游用戶對(duì)綠色建材需求的增長(zhǎng),行業(yè)內(nèi)綠色建材認(rèn)證等工作整體呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),綠色發(fā)展水平也取得了顯著提升。1、綠色產(chǎn)品認(rèn)證得到發(fā)展

1.1國(guó)內(nèi)外綠色產(chǎn)品體系

綠色產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)并沒有形成統(tǒng)一的概念與認(rèn)定方法。產(chǎn)品全生命周期環(huán)境影響的最小化是目前各國(guó)發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)中對(duì)綠色產(chǎn)品判定的基本原則。當(dāng)前國(guó)際主流的綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)方法包括采用生命周期評(píng)價(jià)、采用環(huán)境標(biāo)志認(rèn)證等方法[1],見表1。表

1

Ⅰ型標(biāo)志和Ⅱ型、Ⅲ型環(huán)境聲明的特點(diǎn)歐盟于2013年發(fā)布了《建立綠色產(chǎn)品單一市場(chǎng)》和《更好的促進(jìn)產(chǎn)品和組織環(huán)境績(jī)效信息》兩項(xiàng)提案,計(jì)劃通過開發(fā)產(chǎn)品環(huán)境足跡

(PEF)和組織環(huán)境足跡

(OEF)兩種全生命周期的評(píng)價(jià)環(huán)境影響的方法對(duì)現(xiàn)有的綠色產(chǎn)品體系進(jìn)行整合。2021年12月,經(jīng)過多年的驗(yàn)證與試點(diǎn),歐盟委員會(huì)修訂出臺(tái)《關(guān)于使用環(huán)境足跡方法的建議》,基于LCA理論,涵蓋了16種環(huán)境影響,包括氣候變化,以及與水、空氣、資源、土地利用和毒性相關(guān)的影響[2]。

1.2

我國(guó)綠色建材制度發(fā)展

2013年1月,國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委住房城鄉(xiāng)建設(shè)部綠色建筑行動(dòng)方案的通知》,此后,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等部位牽頭開始推動(dòng)綠色建材評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)等工作的開展。至2021年,

全國(guó)已經(jīng)發(fā)出三星級(jí)綠色建材評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)1157張,二星級(jí)標(biāo)識(shí)647張,一星級(jí)標(biāo)識(shí)38張[3]。

2016年,國(guó)務(wù)院發(fā)布

《關(guān)于建立統(tǒng)一的綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證、標(biāo)識(shí)體系的意見》,2017

年,GB/T33761—2017《綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)通則》正式發(fā)布實(shí)施,我國(guó)的綠色產(chǎn)品認(rèn)證體系啟動(dòng)實(shí)施,此后認(rèn)監(jiān)委陸續(xù)發(fā)布了12類產(chǎn)品的認(rèn)證目錄,至2021年,全國(guó)范圍已發(fā)出360余張證書。2021年,

由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等五部委牽頭,原有的綠色建材評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)也正式轉(zhuǎn)換為綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證,作為綠色產(chǎn)品認(rèn)證體系的補(bǔ)充正式上線。

無(wú)論是綠色產(chǎn)品還是綠色建材產(chǎn)品,GB/T33761當(dāng)中所明確的資源、能源、環(huán)境、品質(zhì)四個(gè)屬性所搭建的指標(biāo)體系是目前我國(guó)綠色產(chǎn)品認(rèn)證制度所遵循的基本框架。2、預(yù)拌砂漿產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)

2.1

預(yù)拌砂漿產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的范圍

1.功能單位的確定功能單位是進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的開始,其作用主要用來(lái)量化具體產(chǎn)品的功能。對(duì)于砂漿等產(chǎn)品,通常以單位產(chǎn)品數(shù)量作為其功能單位,如1t干混砂漿或1m3濕拌砂漿。

2.

系統(tǒng)邊界的確定

確定系統(tǒng)邊界是生命周期評(píng)價(jià)的關(guān)鍵步驟。所謂系統(tǒng)邊界即確定哪些單元過程屬于產(chǎn)品系統(tǒng)的一部分[4]。在設(shè)定不同產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的系統(tǒng)邊界時(shí),通常分兩類情形考慮:一類是當(dāng)產(chǎn)品作為過程產(chǎn)品,用做下游生產(chǎn)或施工的原材料時(shí),重點(diǎn)關(guān)注從原材料獲取到產(chǎn)品出廠的過程

(搖籃到大門);另一類是當(dāng)產(chǎn)品直接進(jìn)入終端消費(fèi)市場(chǎng)時(shí),重點(diǎn)關(guān)注從原材料獲取到產(chǎn)品廢棄處置的全生命周期過程

(搖籃到墳?zāi)?。

目前我們所說(shuō)的預(yù)拌砂漿產(chǎn)品主要指以水泥、細(xì)骨料

(砂)為主要原材料生產(chǎn)的用于建筑物內(nèi)外表面施工的工程材料,除此之外,用于家庭裝飾裝修的部分非水泥基功能性產(chǎn)品有時(shí)也會(huì)納入預(yù)拌砂漿產(chǎn)品分類。圖1所示為目前三類主要砂漿產(chǎn)品通常采用的生命周期系統(tǒng)邊界。

圖

1

預(yù)拌砂漿產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的系統(tǒng)邊界圖2.3

不同類型砂漿產(chǎn)品的生命周期影響評(píng)價(jià)

(LCIA)

T/CBMF32—2018《產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范干混砂漿》和

T/CBMF33—2018《產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范預(yù)拌混凝土和濕拌砂漿》是中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)發(fā)布的兩項(xiàng)針對(duì)預(yù)拌砂漿產(chǎn)品種類規(guī)則

(PCR),當(dāng)中規(guī)定了不同類型預(yù)拌砂漿產(chǎn)品各生命周期階段所需考慮的必要環(huán)境影響類型包括全球變暖、顆粒物形成、人體毒性

(包括人體毒性-致癌損害和人體毒性-非致癌損害)、陸地生態(tài)系統(tǒng)酸化、礦產(chǎn)資源耗竭和化石能源耗竭。

選取部分國(guó)內(nèi)典型生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的三類砂漿產(chǎn)品

(以水泥基工程類砂漿為研究對(duì)象,均無(wú)烘砂過程,原料砂以尾礦機(jī)制砂類為主)的生命周期影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。從不同單元過程的環(huán)境影響占比來(lái)看,原材料生產(chǎn)階段是砂漿產(chǎn)品環(huán)境影響的最主要來(lái)源,砂漿產(chǎn)品生產(chǎn)通常以物理拌和為主,因此生產(chǎn)階段是相對(duì)環(huán)境影響最小的單元過程,如圖2~圖6所示。

圖

2

各單元過程礦產(chǎn)資源耗竭影響占比圖

3

各單元過程全球變暖影響占比圖

4

各單元過程化石能源耗竭影響占比

圖

5

各單元過程陸地生態(tài)系統(tǒng)酸化影響占比圖

6

各單元過程顆粒物形成影響占比圖

7

各單元過程人體毒性影響占比碳排放是全球氣候變暖的最主要原因,水泥生產(chǎn)受熟料生產(chǎn)階段能源消耗及碳酸鹽原料分解的影響,碳排放強(qiáng)度較高,因此,砂漿產(chǎn)品原材料中水泥所占比例越高,原材料生產(chǎn)階段對(duì)全球變暖的影響越突出,如圖3所示,其貢獻(xiàn)了砂漿產(chǎn)品生命周期80%以上的全球變暖影響,其中濕拌砂漿達(dá)到96%。

從圖4、圖5可以看出,化石能源耗竭和陸地生態(tài)系統(tǒng)酸化兩類環(huán)境影響具有明顯的相關(guān)性。在沒有烘砂工序的前提下,可以看出產(chǎn)品生產(chǎn)階段不存在化石能源耗竭影響,由于系統(tǒng)邊界的差異,造成三類產(chǎn)品化石能源耗竭及陸地生態(tài)系統(tǒng)酸化影響不同單元過程的分布有較明顯差異。顆粒物的形成是砂漿拌和過程較突出的環(huán)境影響類型。從圖6可以看出,干混砂漿產(chǎn)品各單元過程均有明顯顆粒物形成影響,濕拌砂漿則主要集中在原材料生產(chǎn)階段。

基于對(duì)不同類型砂漿生命周期影響評(píng)價(jià)結(jié)果,我們可以具體識(shí)別出在各單元過程中環(huán)境影響最突出的因素,從而可以針對(duì)性地提出相應(yīng)指標(biāo)綠色改進(jìn)的思路,這也是綠色產(chǎn)品、綠色建材等標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)過程中的基本思路。3、基于生命周期的預(yù)拌砂漿綠色產(chǎn)品指標(biāo)體系設(shè)計(jì)與應(yīng)用

3.1關(guān)鍵綠色化屬性指標(biāo)的構(gòu)建基于生命周期理論,國(guó)內(nèi)針對(duì)預(yù)拌砂漿產(chǎn)品綠色評(píng)價(jià)及認(rèn)證構(gòu)建起了較豐富的指標(biāo)體系。對(duì)比目前綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證采用的

T/CECS10048—2019《綠色建材評(píng)價(jià)預(yù)拌砂漿》,以及建材行業(yè)在研的《綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范預(yù)拌砂漿》和《綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)裝飾裝修用預(yù)拌砂漿》[5]等幾項(xiàng)主流標(biāo)準(zhǔn),不同標(biāo)準(zhǔn)基本遵循了

GB/T33761—2017給出的一級(jí)指標(biāo)體系框架,不過在二級(jí)指標(biāo)設(shè)置上有較明顯的差異。

表2所示為綠色建材

(3星級(jí))、綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品

(標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿)和綠色產(chǎn)品

(標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿)

三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)干混砂漿類產(chǎn)品

(包括普通工程類砂漿以及特殊功能砂漿)的綠色化指標(biāo)設(shè)置,指標(biāo)設(shè)置具有如下特點(diǎn):

(1)資源屬性、能源屬性下,三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)設(shè)置重點(diǎn)均在原材料獲取和產(chǎn)品生產(chǎn)兩個(gè)單元過程,固體廢物摻加率、單位產(chǎn)品生產(chǎn)能耗等指標(biāo)是共性關(guān)注的方面。對(duì)于包裝類砂漿產(chǎn)品

(特殊功能砂漿),綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定了單獨(dú)的包裝材料降解率指標(biāo),進(jìn)一步細(xì)化了原材料獲取的類型;

(2)環(huán)境屬性下最明顯的區(qū)別是綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相比其他兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)增加了產(chǎn)品使用階段

TVOC和甲醛的釋放量指標(biāo),這兩項(xiàng)指標(biāo)的增加將綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)范圍進(jìn)一步延伸到了產(chǎn)品使用這一單元過程;

(3)品質(zhì)屬性下,綠色建材和綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)置了較具體的耐久性、抗壓、抗?jié)B等具體指標(biāo),

體現(xiàn)了其服務(wù)于工程施工領(lǐng)域所關(guān)注的更為嚴(yán)格的性能要求,綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)則僅對(duì)有害物質(zhì)限制使用方面提出了更高要求,額外規(guī)定了TVOC和甲醛的含量?jī)身?xiàng)指標(biāo),也側(cè)面體現(xiàn)了該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在指標(biāo)設(shè)置原則上的差異化要求。表

2

綠色建材、綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品和綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)設(shè)置3.2現(xiàn)行預(yù)拌砂漿產(chǎn)品綠色相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與局限通過表2可以看出,目前的指標(biāo)體系的關(guān)注重點(diǎn)主要在產(chǎn)品生產(chǎn)及使用兩個(gè)單元過程,如圖8所示,31項(xiàng)指標(biāo)中,與產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品使用相關(guān)的指標(biāo)占比達(dá)到74%,原材料獲取相關(guān)的指標(biāo)占比在20%。指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)上基本涵蓋了生命周期的各單元過程,體現(xiàn)了我國(guó)綠色產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的綜合性與全面性。

不過對(duì)于預(yù)拌砂漿產(chǎn)品

“搖籃到大門”的系統(tǒng)邊界內(nèi),生產(chǎn)過程是其全生命周期環(huán)境影響最低的單元過程,將大量指標(biāo)聚焦于此,標(biāo)準(zhǔn)焦點(diǎn)產(chǎn)生了模糊。指標(biāo)的面面俱到則讓不同產(chǎn)品的差異化屬性難以得到突出體現(xiàn)。

此外,對(duì)于使用過程的指標(biāo)設(shè)置,由于目前國(guó)內(nèi)對(duì)于預(yù)拌砂漿產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)很少延伸至

“搖籃到墳?zāi)埂边^程,因此,就裝飾裝修類砂漿產(chǎn)品為代表的一大類直接面向終端消費(fèi)者的砂漿產(chǎn)品而言,為更綜合客觀地分析其環(huán)境影響,在生命周期評(píng)價(jià)的過程中應(yīng)延伸其系統(tǒng)邊界,進(jìn)一步為綠色產(chǎn)品的指標(biāo)設(shè)置提供依據(jù)。

圖

8

預(yù)拌砂漿產(chǎn)品綠色相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)分布情況4、小結(jié)與討論

本文從典型預(yù)拌砂漿產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果出發(fā),對(duì)影響預(yù)拌砂漿產(chǎn)品的綠色化指標(biāo)進(jìn)行了研究與探討,結(jié)合我國(guó)的綠色產(chǎn)品認(rèn)證相關(guān)指標(biāo)體系的構(gòu)建,分析了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與局限。

原材料生產(chǎn)階段是砂漿產(chǎn)品全生命周期環(huán)境影響的最主要來(lái)源,砂漿產(chǎn)品生產(chǎn)通常以物理拌和為主,因此生產(chǎn)階段是相對(duì)環(huán)境影響最小的單元過程。目前國(guó)內(nèi)預(yù)拌砂漿產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)研究以及綠色指標(biāo)體系設(shè)計(jì)方面仍然有很多需要解決的問題。一是相關(guān)指標(biāo)的

“面面俱到”,讓不同產(chǎn)品的差異化環(huán)境影響難以得到突出體現(xiàn);二是對(duì)于預(yù)拌砂漿產(chǎn)品基本以

“搖籃到大門”的半生命周期評(píng)價(jià)為主流,對(duì)