碳達峰碳中和形勢下石膏建材的發(fā)展趨勢

楊再銀

（建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所，北京 100024）

碳達峰碳中和理念發(fā)端于2016年4月簽訂的《巴黎協(xié)定》，現(xiàn)已成為國際共識，也是我國“十四五”期間乃至更長時間內(nèi)的重要政策導(dǎo)向。碳達峰是指一個組織或一個國家在某一個時點，二氧化碳的排放不再增長達到峰值，之后便逐步回落。碳中和是指一個組織或一個國家在一定時間內(nèi)，直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等途徑中和自身產(chǎn)生的二氧化碳排放，實現(xiàn)二氧化碳的“零排放”。

目前中國是世界最大的碳排放國，碳排放總量在2008年首次超過美國，2019年已接近美國的2倍，占全球總碳排放的27.2%，超過美國和歐盟的總和。人均碳排放量已超過歐盟，排名全球第二[1]。2020年9月22日，中國政府提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。探討碳達峰碳中和形勢下石膏建材的發(fā)展趨勢對我國石膏建材可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

1 我國建筑材料行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

經(jīng)中國建筑材料聯(lián)合會初步核算，2020年我國建筑材料工業(yè)二氧化碳排放量為14.8億t，同比增長2.7%。建筑材料工業(yè)萬元工業(yè)增加值二氧化碳排放量同比上升0.2%，比2005年下降73.8%。此外，2020年建筑材料工業(yè)電力消耗間接折算二氧化碳當量約1.7億t。

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2020年我國水泥產(chǎn)量為23.77億t，同比增長1.6%。經(jīng)中國建筑材料聯(lián)合會核算，水泥工業(yè)二氧化碳排放量為12.3億t，同比增長1.8%。此外，水泥工業(yè)的電力消耗間接折算二氧化碳當量約89.55 Mt。

2020年我國石灰工業(yè)二氧化碳排放量為1.2億t，同比增長14.3%。此外，石灰石膏工業(yè)的電力消耗間接折算二氧化碳當量約3.14 Mt。

我國石膏與水泥、石灰同屬膠凝材料，但在生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳量和能耗相差卻很大。從理論上講，石膏、石灰、水泥3種膠凝材料都是吸熱反應(yīng)，在生產(chǎn)過程中都會消耗大量煤、電等能源，同時不同程度地排放出二氧化碳。

2020年我國工業(yè)副產(chǎn)石膏排放量約2億t，其中磷石膏產(chǎn)生量為74 Mt，同比下降2.6%；火電廠脫硫石膏排放量約為78 Mt，鈦石膏的排放量位居第三位，約為28 Mt[2]。

2 3種膠凝材料的二氧化碳排放

水泥、石灰和石膏3種膠凝材料生產(chǎn)中二氧化碳排放量各不相同，差距也很大。煅燒1 t石灰約產(chǎn)生二氧化碳0.8 t，煅燒1 t水泥熟料產(chǎn)生二氧化碳0.8~0.9 t，而煅燒1 t建筑石膏只產(chǎn)生二氧化碳0.10~0.21 t[3]。在電耗上，石膏材料是水泥熟料的1/4；石灰大部分不粉磨，生產(chǎn)工藝簡單，故電耗也較低。3種膠凝材料中石膏膠凝材料是最節(jié)能的一種材料。

2015年以來，受水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化等因素影響，全行業(yè)二氧化碳排放量呈連續(xù)增長態(tài)勢。目前，水泥行業(yè)二氧化碳排放占全行業(yè)碳排放總量84.3%，其中燃料燃燒二氧化碳排放占全行業(yè)燃料燃燒二氧化碳排放總量的75.5%，生產(chǎn)過程二氧化碳排放占全行業(yè)生產(chǎn)過程二氧化碳排放總量的89.9%。水泥行業(yè)成為建筑材料工業(yè)全面實現(xiàn)碳達峰的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)。

通過對石灰、石膏、水泥3種膠凝材料能耗、二氧化碳排放的分析，石膏建材是能耗和二氧化碳排放最低的。石膏是一種綠色環(huán)保的膠凝材料，也是一種低碳經(jīng)濟的產(chǎn)品。

在今后我國的經(jīng)濟發(fā)展中，在節(jié)能減排的巨大壓力下，二氧化碳減排任務(wù)非常艱巨，低碳經(jīng)濟產(chǎn)品將會更有發(fā)展前景和競爭力。

水泥在基礎(chǔ)建設(shè)中是非常重要的、不可替代的，但又是一種高耗能、高排放的建材產(chǎn)品。在這樣的情況下，應(yīng)該充分地發(fā)揮石膏建材的優(yōu)勢和特點，在建筑過程中大力發(fā)展和推廣石膏建筑材料。在可替代領(lǐng)域，盡可能使用石膏建材而非不假思索地選擇水泥，如用石膏砌塊，石膏條板，石膏砂漿等產(chǎn)品替代摻有水泥的GRC板、水泥抹灰、水泥基自流平砂漿和其他水泥膠結(jié)材料等。石膏是一種綠色環(huán)保的膠凝材料，是一種低碳經(jīng)濟的建材產(chǎn)品，也是綠色經(jīng)濟大背景下水泥的優(yōu)秀替代品。

國家實施低碳經(jīng)濟，符合國際節(jié)能減排保護環(huán)境的大趨勢，同時也給石膏材料工業(yè)帶來發(fā)展的機會和商機。從事石膏研究開發(fā)生產(chǎn)的單位和企業(yè)應(yīng)重視低碳經(jīng)濟進展，關(guān)注國家實行低碳經(jīng)濟政策，研究開發(fā)低碳的石膏產(chǎn)品，做好應(yīng)對措施，抓住機遇，推動石膏產(chǎn)業(yè)更好更快地發(fā)展。

3 國外對石膏建材的利用現(xiàn)狀

美國是世界最大的石膏生產(chǎn)和消費國，2015年石膏總產(chǎn)量約為37.8 Mt，天然石膏產(chǎn)量約為20 Mt，其中90%用于生產(chǎn)紙面石膏板和石膏制品，其余用于生產(chǎn)水泥緩凝劑和農(nóng)業(yè)等。我國正好相反，我國的石膏大多用于水泥中作為緩凝劑，產(chǎn)品附加值低。自2010年以來，美國工業(yè)副產(chǎn)石膏一直處于增長狀態(tài)，2015年后美國脫硫石膏產(chǎn)量達到20 Mt以上，供大于求。因此美國企業(yè)大力開拓石膏新的應(yīng)用領(lǐng)域，如石膏纖維板、石膏基自流平砂漿及作為鋼結(jié)構(gòu)的防火被覆層等新型產(chǎn)品。

歐洲目前的石膏工業(yè)增長率甚至高于北美。紙面石膏板在歐洲發(fā)展也很快，盡管歐洲的石膏板工廠平均產(chǎn)量只有2.9×107m2/a，但由于政府嚴格推進建筑節(jié)能，促進了石膏板的消費，所有工廠的生產(chǎn)能力利用系數(shù)都高于80%。歐盟對脫硫石膏有著嚴格的質(zhì)量控制，明確了脫硫石膏是不必再加工而可直接用于工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，并建立了使用脫硫石膏的申報制度，使其被大量用來替代天然石膏生產(chǎn)建材產(chǎn)品。目前歐洲天然石膏與脫硫石膏年耗用量之比大致是47∶53。此外，歐洲等發(fā)達國家在自流平砂漿領(lǐng)域和抹灰砂漿領(lǐng)域也大量采用石膏砂漿，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，綠色環(huán)保，經(jīng)濟效益很高，對我國的石膏基自流平砂漿和石膏抹灰砂漿發(fā)展具有重要的借鑒作用。

日本天然石膏的儲量小、質(zhì)量差，利用副產(chǎn)石膏的積極性很大。日本的石膏產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)專業(yè)化、規(guī)?；内厔?。日本石膏板產(chǎn)品的種類齊全，近年來裝飾石膏板、防潮石膏板、強化石膏板和硬質(zhì)石膏板等發(fā)展迅速，同時石膏板的厚度也逐漸增厚，2016年后日本12.5 mm及以上厚度的石膏板占總產(chǎn)量的70%。日本自1985年起停止了天然石膏的開采，磷石膏、脫硫石膏等副產(chǎn)石膏成為了石膏產(chǎn)業(yè)的主要原料。近年來隨著日本磷肥產(chǎn)量的下降，脫硫石膏占石膏原料的比例增加，不足部分通過進口石膏補充，并進行產(chǎn)品出口。日本在環(huán)保方面形成了嚴格完善的法規(guī)體系，所有磷肥廠在新建廠之前必須要在附近建設(shè)好磷石膏綜合利用生產(chǎn)線，廢棄物綜合利用優(yōu)先，杜絕先污染后治理。日本磷肥企業(yè)內(nèi)部也沒有磷石膏堆場，新產(chǎn)生的磷石膏同步通過輸送管道運送到石膏廠，經(jīng)水洗除雜的等工藝處理后直接用來生產(chǎn)紙面石膏板等產(chǎn)品。這些措施對于處理我國長江流域的磷石膏堆積問題有很好的指導(dǎo)和借鑒意義。

該方法還具有良好的特異性，與牛乳中常見的其他小分子物質(zhì)無交叉反應(yīng)。不同人員采用筆者所建立的方法檢測氟甲喹加標牛乳樣品，靈敏度無顯著差異，說明該方法具有良好的穩(wěn)定性。金標記生物膜干涉檢測技術(shù)具有良好的抗干擾能力，不同的樣品基質(zhì)對于檢測的靈敏性的干擾并不明顯，檢測不同牛乳中氯霉素的靈敏性均達到2.0 ng/mL。

4 石膏建材產(chǎn)品的發(fā)展前景

目前石膏建材的產(chǎn)品種類很多，但以紙面石膏板、抹灰砂漿、石膏基自流平砂漿和石膏條板等為主。隨著近年來綠色建材概念和裝配式建筑的興起，石膏建材的發(fā)展很快，興起了一股石膏砂漿和裝配式墻板熱潮，石膏板隔墻市場滲透率有望得到進一步提升。

在我國家居裝修中，石膏板廣泛應(yīng)用于吊頂裝飾，但在隔墻裝飾材料中應(yīng)用尚少，目前國內(nèi)的墻體材料主要使用黏土磚。隨著裝配式建筑發(fā)展不斷推進，石膏板在家裝隔墻領(lǐng)域也有望迎來新的機遇。當前，法國、美國、日本等國的建筑工業(yè)化率在70%~80%，而我國建筑工業(yè)化率僅有5%。相比于發(fā)達國家，我國裝配式建筑的市場占有率低，仍處于起步發(fā)展階段。住建部發(fā)布的《“十三五”裝配式建筑行動方案》明確，到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區(qū)達到20%以上，積極推進地區(qū)達到15%以上，鼓勵推進地區(qū)達到10%以上。2016年該比例僅為4.9%，未來增長空間巨大。

石膏砂漿由于施工快捷簡單、綠色環(huán)保，兼具保溫、防火等優(yōu)秀性能，廣泛受到建筑用戶、施工單位、政府主管部門的支持與認可，備受市場青睞。進入21世紀以來，抹灰石膏砂漿和自流平石膏砂漿的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用技術(shù)已趨于完善，但是受制于水泥砂漿的低價競爭，在2013年以前石膏砂漿發(fā)展速度非常緩慢。2013年以后隨著機械噴涂抹灰石膏的發(fā)展，抹灰石膏砂漿因其優(yōu)異的施工性能，以及不空鼓、不開裂的特性，開始被施工人員和房地產(chǎn)開發(fā)商接受，抹灰石膏砂漿在我國進入了較快速的發(fā)展階段。尤其是近10年的發(fā)展，國內(nèi)抹灰石膏的用量已得到了非?？焖俚脑鲩L，2019年我國抹灰石膏的用量已達到4.5 Mt，近兩年抹灰石膏的年平均增長率為28.5%。在房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展放緩及一些傳統(tǒng)建筑材料增速普遍減慢的大背景下，抹灰石膏有著非常好的表現(xiàn)。

石膏基自流平砂漿作為地面找平層具有其他材料無法比擬的優(yōu)點，因此其市場前景廣闊。目前，國內(nèi)已有商品住宅工程實際應(yīng)用石膏基自流平砂漿。我國石膏基自流平砂漿生產(chǎn)商從2017年的不足10家已發(fā)展到了百余家。整個行業(yè)增長趨勢迅猛，山東、江蘇等地市場表現(xiàn)突出，市場接受度及使用情況良好。2016年我國石膏基自流平砂漿銷量不到20 kt，而在2018年開始爆發(fā)式增長，2020年石膏基自流平砂漿產(chǎn)量已超過1 Mt。

根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，我國2019年住宅房屋竣工面積1.551×109m2，假設(shè)北方住宅面積占50%，若其中50%的地面采用石膏基自流平砂漿，需求量按70 kg/ m2估算，每年就有約27 Mt的石膏基自流平砂漿市場需求量。

在我國建材市場上所有石膏產(chǎn)品中，石膏基自流平砂漿是唯一一個沒有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，石膏基自流平砂漿作為替代水泥砂漿和細石混凝土的重要產(chǎn)品，是石膏行業(yè)關(guān)注的熱點和未來發(fā)展的重點產(chǎn)品之一。

5 石膏建材行業(yè)發(fā)展建議

從“十二五”時期開始，國家各部門和全國各省市就陸續(xù)頒布了多項引導(dǎo)綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進傳統(tǒng)經(jīng)濟向低碳節(jié)能經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的政策。2021年2月22日國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》，指出到2025年，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、運輸結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，綠色產(chǎn)業(yè)比重顯著提升，基礎(chǔ)設(shè)施綠色化水平不斷提高，清潔生產(chǎn)水平持續(xù)提高，生產(chǎn)生活方式綠色轉(zhuǎn)型成效顯著，能源資源配置更加合理、利用效率大幅提高，主要污染物排放總量持續(xù)減少，碳排放強度明顯降低，生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善。

采用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)建筑石膏粉原料，進而降低建筑物中水泥和石灰用量，是一條行之有效的固廢規(guī)?；猛緩?，同時也是減少二氧化碳排放、促進碳達峰碳中和工作的有效措施。從長遠來看，以工業(yè)副產(chǎn)石膏為原料生產(chǎn)高性能石膏膠凝材料，完全符合國家環(huán)境保護及循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)政策，具有廣闊的發(fā)展前景。但受傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)及建材使用習慣、資源分布不均、優(yōu)質(zhì)資源匱乏、傳統(tǒng)天然石膏建材附加值和品味低、裝配式建筑發(fā)展滯后等因素影響，我國石膏使用在建材領(lǐng)域比例遠低于歐美發(fā)達國家，日本和西歐發(fā)達國家的水泥和石膏用量比是6∶1，而我國則為70∶1。

目前我國工業(yè)副產(chǎn)石膏的累積堆存量已超過8億t，并以每年新增2億t的速度持續(xù)增長。工業(yè)副產(chǎn)石膏的大量堆存，既占用土地又浪費資源，其中含有的酸性及其他有害物質(zhì)若處置不當將會對周邊水系、土壤及環(huán)境造成污染。工業(yè)副產(chǎn)石膏的大量堆存不僅掣肘長江經(jīng)濟帶的良性發(fā)展，更成為我國燃煤發(fā)電和磷肥等相關(guān)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展最重要的制約因素。因此，大力發(fā)展石膏建材，降低溫室氣體排放，推動建材行業(yè)早日實現(xiàn)碳達峰迫在眉睫。

6 結(jié)語

實現(xiàn)碳達峰、碳中和既是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，也是持久而徹底的綠色革命。石膏建材行業(yè)必須要乘勢而上、順勢創(chuàng)新，抓住機遇、迎接挑戰(zhàn)，不斷創(chuàng)新發(fā)展理念，打造發(fā)展新格局，實現(xiàn)高技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展。