本文從生命周期評價方法出發(fā)，通過介紹美國綠色建材生命周期評價方法并引入環(huán)境成本與效益分析，旨在計算并驗證綠色建材的環(huán)境效益，最終提出我國建材綠色發(fā)展建議。
一、綠色建材的生命周期評價方法
生命周期評價(LCA)是世界上廣泛認同的環(huán)境負荷量化評價方法，最初被運用在美國可口可樂公司包裝瓶產(chǎn)品管理上。之后歐洲國家紛紛開展生命周期評價研究。英國BOUSTEAD模型根據(jù)生命周期評價加入臨界體積方法，瑞士聯(lián)邦材料測試與研究實驗室建立包括工藝數(shù)據(jù)和能源數(shù)據(jù)在內(nèi)的詳細清單數(shù)據(jù)庫。1990年，國際環(huán)境毒理學和化學學會(SETAC)首次召開生命周期評價的世界討論大會，歷史性提出生命周期評價具體內(nèi)涵:“對能量和物質(zhì)消耗及環(huán)境污染排放進行環(huán)境影響評價的方法，包括產(chǎn)品、工藝過程、行為過程的整個生命周期，即原材料的開采、加工和運輸，產(chǎn)品制造、運輸、銷售、使用、維護、循環(huán)利用和廢棄處理。”
雖然生命周期評價方法學種類繁多,但其核心與基本評價步驟大體相同?；诿绹G色評價標準體系(LEED)對建材全生命周期的影響有著明確的評估方式，包括建材來源和采購、建材成分分析、廢棄物管理以及可再生計劃等均有所涵蓋，且后續(xù)研究也均在此基礎(chǔ)之上進一步建立。因此本文主要沿用美國標準評估要求對綠色建材進行梳理總結(jié)。
建材來源和采購方面，LEED要求建材制造商需具有一定資質(zhì)，制造商需提供包括材料供應(yīng)商的開采位置、對土地進行長期使用的生態(tài)責任承諾、減少環(huán)境開采中的環(huán)境污染的承諾以及對采購標準負責的承諾。在評價報告可靠性時，相比于制造商的自我聲明的報告，由第三方認證的可持續(xù)性報告(CSR)將更易被接受及采納。而對于不同建材來源，LEED也發(fā)布具體規(guī)定，例如，生物基材料需滿足可持續(xù)農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)(SAN)的可持續(xù)農(nóng)業(yè)標準(SAS)；木材、木制品必須通過美國森林管理委員會(FSC)的標準認證。
建材成分方面，LEED要求制造商根據(jù)指定標準(包括GreenScreen基準、健康產(chǎn)品聲明標準、“從搖籃到搖籃”級別認證等)對材料成分進行公示。以GreenScreen基準為例，該標準旨在評估材料化學危害等級，以便尋找更安全的替代品。它根據(jù)國際政府機構(gòu)、非政府機構(gòu)召集的權(quán)威科學機構(gòu)所指定的打分計劃，可用于評估單個化學成分或者多重化學成分的聚合材料，對材料中可能存在的40多個有危害的化學成分進行打分。最終建材健康等級被分為四個等級，包括推薦使用的化學安全材料、可用但仍需改進的材料、可用但推薦尋找更安全的替代品、避免使用的化學危險材料。
對于建材使用后的處理方式，LEED評價則逐漸由采用傳統(tǒng)的“從搖籃到墳?zāi)?rdquo;的生命周期模式轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;從搖籃到搖籃”的生命周期模式。新模式提倡減少廢棄物的產(chǎn)生，將廢棄物轉(zhuǎn)化為可為自然被人類利用的產(chǎn)品。由于美國每年約產(chǎn)生超過5億噸建筑垃圾，合理利用這些材料、貫徹“從搖籃到搖籃”的建材生命周期理念也符合美國環(huán)境保護協(xié)會(EPA)的期望。LEED鼓勵回收再利用無害的拆建材料以減少填埋焚化廢棄建材。對于可進行轉(zhuǎn)化的建材將制定相應(yīng)的轉(zhuǎn)化策略，包括對尚可利用的建筑制定合理的改造方案、判斷是否對建筑材料進行分離或混合、材料將被運往何處以及回收材料方應(yīng)如何處置廢棄建材。
二、綠色建材的環(huán)境效益
使用綠色建材可避免普通建材所導致的環(huán)境問題，同時有效減少環(huán)境成本。環(huán)境成本即耗用資源、恢復和補償環(huán)境所涉及到的所有費用，主要涵蓋以下兩類：資源耗費下降、環(huán)境改善所涉及的成本與為維護環(huán)境或補償環(huán)境所需要的成本。參考美國環(huán)境質(zhì)量委員會具有代表性的對環(huán)境成本的劃分，環(huán)境成本主要包括：
環(huán)境損耗成本。指環(huán)境污染本身導致的成本和支出，如環(huán)境污染而導致的健康損失，并由此引發(fā)的醫(yī)療費和損失勞動日而創(chuàng)造的價值；
環(huán)境保護成本。指這部分費用用在了將人與污染物進行隔離，如為提高城市環(huán)境質(zhì)量而將城區(qū)內(nèi)重工業(yè)遷出的成本；
環(huán)境事務(wù)成本。指為了對環(huán)境質(zhì)量進行管理而進行測算污染、收集數(shù)據(jù)、執(zhí)行相關(guān)政策等所支出的費用；
環(huán)境污染消除費用。指用于消除己經(jīng)產(chǎn)生的污染的費用，例如采用生物法、活性污泥法去除因垃圾堆積發(fā)酵而形成的滲濾液。
環(huán)境成本可分為實際成本跟虛擬成本兩部分。其中，實際成本即已經(jīng)發(fā)生的成本，包括污染治理過程中的固定資產(chǎn)折舊、藥劑費、人工費、電費等運行費用。虛擬成本則為排放到環(huán)境中的污染物按照現(xiàn)行的治理技術(shù)和水平全部治理所需要的支出。企業(yè)生產(chǎn)活動對環(huán)境造成破壞，雖然目前破壞可能不會完全顯現(xiàn)，但其始終存在于產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期內(nèi)，應(yīng)包含其中。
在對環(huán)境成本進行計量時,應(yīng)同時考慮實際成本和虛擬成本。若片面地將虛擬成本作為污染物造成的環(huán)境污染成本，與治理污染成本等同，將忽視污染物所造成的環(huán)境影響，無法體現(xiàn)出環(huán)境成本節(jié)約差額。從嚴格意義上來講，利用虛擬成本計算僅是防止環(huán)境功能退化所需的治理成本，為污染物排放可能造成的最低環(huán)境成本,并不是實際造成的環(huán)境成本。因此，環(huán)境成本的選取要結(jié)合實際成本和虛擬成本兩方面，本文采用的單位虛擬成本與污染物的實際單位成本相同。
由于再生綠色建材的大氣污染清單可以運用生命周期評價方法得出，因此環(huán)境成本的計算可以通過大氣污染物排放量與單位治理成本相乘計算得到，故下文將仍以建材單位排放量與消耗量來衡量計算。
(一)玻璃的環(huán)境效益
1、普通玻璃
我國玻璃生產(chǎn)采用的能源大多以原油為主，少部分采用天然氣生產(chǎn)，研究表明使用天然氣生產(chǎn)玻璃的環(huán)境影響最低，考慮到采用天然氣做能源的企業(yè)仍為少數(shù)，本文主要針對采用原油為燃料的玻璃生產(chǎn)。玻璃生產(chǎn)階段主要消耗電力、原油和煤這三種能源，生產(chǎn)1t玻璃消耗煤10155MJ、原油10395MJ、電力1092kwh。
2、再生玻璃
再生玻璃主要由回收的廢棄碎玻璃在高溫下熔化后制成，回收的廢棄碎玻璃經(jīng)分類、磁選、清洗后，一部分可以直接重新熔化應(yīng)用，一部分需要經(jīng)粉碎加工后才能使用。因此生產(chǎn)熔化玻璃，采用電力和原油，而不采用煤炭，更為穩(wěn)定且易于管理。本文以生產(chǎn)1t再生玻璃為功能單位，生產(chǎn)lt再生玻璃需要油耗0.24t、電耗171.4kwh，每千克油釋放的熱量為42.6MJ，因此生產(chǎn)1t再生玻璃需要油耗10224MJ、電耗171.4kwh。
通過對比，可顯著發(fā)現(xiàn)，相比于普通玻璃，再生玻璃電力消耗明顯下降，油耗也有一定程度下降，圍繞落實我國2030年前碳達峰與2060年前碳中和目標，有助于促進完成既有建筑節(jié)能改造面積3.5億平方米以上的目標，實現(xiàn)城鎮(zhèn)新建居住建筑能效水平提升30%，對環(huán)境具有友好效益。
(二)粘土磚的環(huán)境效益
1、普通粘土磚
本部分功能單位為1t的粘土磚，生產(chǎn)粘土磚的過程包括制坯、燒制等工序，采用真空磚機、自動切條機、切坯機等機械設(shè)備。對環(huán)境的影響主要來自于挖掘粘土的機械設(shè)備的柴油能耗、生產(chǎn)粘土磚的機械設(shè)備電力能耗。因此生產(chǎn)1t粘土磚的物質(zhì)輸入為電耗8.37kwh、煤耗2436.21MJ、油耗0.13kg，輸出粉塵0.37kg、固廢0.11t。其中電耗跟油耗數(shù)量較小，因此本文只考慮煤耗的環(huán)境影響。
2、再生粘土磚
1t再生粘土磚的建筑垃圾替代率可達到85.6%，生產(chǎn)1t再生粘土磚消耗的電力包括兩部分:一部分是再生骨料破碎的電耗為2.29kwh(占比85.6%)，一部分是天然骨料開采的能耗(占比14.4%)為電耗1.205kwh、煤耗350.814MJ、油耗0.019kg，輸出粉塵0.053kg、固廢0.016t，因此生產(chǎn)1t再生免燒免蒸磚塊消耗總共為電耗 3.495kwh、煤耗350.814MJ、油耗0.019kg，輸出粉塵0.053kg、固廢0.016t。生產(chǎn)階段污染物排放量計算結(jié)果見上表。
通過對比，再生粘土磚煤耗僅350.814MJ,系普通粘土磚煤耗的近八分之一，燃料消耗與污染下降明顯。
三、總結(jié)
綠色建材在降低整體能耗與減少污染排放方面，相比傳統(tǒng)的建材可產(chǎn)生更優(yōu)的環(huán)境績效，是建材業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。建筑業(yè)各主體應(yīng)當加大再綠色建材的利用率，達到節(jié)約成本、保護環(huán)境的目的。為了推動我國建筑材料綠色化進程，我們提出如下建議：
一是推動建材工業(yè)制造綠色化，在再生建材生產(chǎn)設(shè)備及工藝研發(fā)上加大投入力度，竭力提高再生建材生產(chǎn)過程中的技術(shù)水平，提升再生建材產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量。
二是推進綠色玻璃制品廣泛應(yīng)用，努力推動高性能玻璃的廣泛應(yīng)用。推進電力應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，提升高性能玻璃應(yīng)用技術(shù)水平。
三是推廣再生粘土磚。在工業(yè)建筑、公共建筑及基礎(chǔ)設(shè)施中積極推廣采用粘土磚。在磚混結(jié)構(gòu)建筑地區(qū)重點宣傳推廣再生粘土磚，探索再生粘土磚新型公共建，推動建筑綠色材料的多樣化，帶動綠色建材的發(fā)展。(注：原文有刪改)
原標題：IIGF觀點 | 綠色建材生命周期與環(huán)境效益分析