比水泥少九成碳排放，中国研发的低碳建材进入产业化

用自己的粘液将沙粒和贝壳碎片粘合在一起，沙塔蠕虫成为无脊椎动物中的建筑师代表。

 

用自己的粘液将沙粒和贝壳碎片粘合在一起，沙塔蠕虫成为无脊椎动物中的建筑师代表。受此启发，一个中国研究团队研制的低碳新型建筑材料的相关成果近日在国际学术期刊《物质》发表。

 

据界面新闻了解，中国科学院理化技术研究所王树涛研究员团队研制出一种天然基仿生低碳新型建筑材料（nLCBMs/±），该建筑材料的设计受沙塔蠕虫巢穴所启发。沙塔蠕虫可通过分泌复合有正电性蛋白与负电性蛋白的粘液粘结沙粒构筑坚固的巢穴。在低温常压条件下，可利用仿生粘结剂粘结沙粒、矿渣等多种固体颗粒制备nLCBMs/±。

 

“未来建筑行业的减碳重点和难点将会是建材生产阶段，即降低建筑隐含碳的总量与强度。”友绿智库创始人黄俊鹏告诉界面新闻。据中国建筑节能协会《2022中国建筑能耗与碳排放研究报告》，2020年全国建筑全过程碳排放总量为50.8亿吨，占全国碳排放的50.9%，其中建材生产阶段碳排放28.2亿吨，占全国碳排放总量的比重为 28.2%。

 

而这种天然基仿生低碳新型建筑材料，可以将建材的碳排放大幅降低。经王树涛研究员团队初步估算，每生产1吨天然低碳建筑材料的碳排放量约50至200千克，约为传统水泥建材的6%-25%。

 

“nLCBMs/±在实际建筑中有较大的应用潜力。” 王树涛研究员团队告诉界面新闻。nLCBMs/±不但具有优异的力学性能，可以达到实际建筑应用的力学标准，同时还具有较好的抗老化性能、大尺寸制备性能和独特的可循环性能。

 

不过，相比于传统建筑材料，新型低碳建筑材料在投入实际应用的过程中仍有一定的阻碍。

 

“由于天然高分子原料来源有限，价格较高，目前此天然低碳新型建筑材料成本仍高于传统水泥建材。”王树涛研究员团队告诉界面新闻。

 

为此，王树涛研究员团队近年来一直在探索价格低但性能更好的粘结剂，并尝试通过降低粘结剂用量，进一步降低新型低碳建材的成本。王树涛研究员团队表示，预计未来还需通过中试放大生产，运用工业级原料并对照国家标准进一步评估该天然低碳建筑材料的各项性能。

 

“低碳建筑材料在推广应用中面临的阻碍主要来源于政策、技术、标准、市场等方面。”黄俊鹏告诉界面新闻。建筑业目前还不是控排行业，对建筑隐含碳还缺乏限制性政策，不利于低碳建筑材料的应用。技术局限性，标准建设落后，价格较高等因素也制约着低碳建筑材料的应用。

 

此外，建筑材料碳排放核算的标准不明确、数据库不完善，也是影响创新建材走向市场的现实阻力。

 

依据国家标准《建筑碳排放计算标准》，建材生产阶段碳排放等于建材消耗量乘以建材的碳排放因子。

 

“当前建材行业碳排放面临标准不明确、基线与范围不统一、数据库不完善等一系列问题，建材行业碳排放体系亟需进一步建立健全。”黄俊鹏告诉界面新闻。“建材碳排放因子没有国家、行业层面公认的可靠数据。《建筑碳排放计算标准》附录中的碳排放因子由于过于陈旧，整体数据偏高，这会导致建筑整体隐含碳含量偏高。覆盖的建材种类也不够全面。”此外，不同型号、不同产品线、不同区域的建材碳排放数据也会产生较大差异。

 

“解决建材产品碳排放因子失真和缺失问题最有效的方法是鼓励房地产企业、建筑业主（如医院、学校等公共机构和政府部门）开展绿色采购，建立绿色供应链管理体系，要求供应商提供产品碳足迹数据。”黄俊鹏表示。

 

他指出，再生建筑材料，产能建筑材料，生物基建筑材料，固碳建筑材料，是其较为看好的四个方向。

 

采用新工艺对各类固体废弃物进行无害化处理后再利用的再生建筑材料有很多，这类材料不仅能够减少对新材料的需求，还能最大限度地降低生产成本、运输成本、废物处理成本。例如将建筑垃圾通过特殊的工艺流程转化为再生骨料，并将其与传统骨料按一定比例融合制成建筑垃圾资源化再生混凝土，目前此新型建筑材料已经广泛应用于工业厂房，道路等领域。

 

其他三大创新低碳建材前景广阔：产能建筑材料方面，随着BIPV（建筑一体化光伏）、智能电网、V2G（车电互联）等技术的成熟，建筑整体作为虚拟电厂的可能性逐渐增加；生物基建筑材料领域，比如使用秸秆、竹子等快速再生材料制成的板材，或使用稻草、棉秸、甘蔗渣等和工业大麻制造负碳建筑材料已经出现应用；固碳建筑材料领域，比如有CO2矿化混凝土，该产品可以使工业二氧化碳与混凝土中的钙镁组分之间发生化学反应，将气体转化固体矿物质镶嵌在混凝土中。此产品不仅能够减少碳排放，混凝土的强度也得到一定的提高。

 

据研究出版商《财富商业洞察》（Fortune Business Insights）预测，全球绿色建材市场预计将从2023年的4,222.7亿美元增长到 2030年的9,511.5亿美元，复合年增长率为12.3%。