本文從生命周期評(píng)價(jià)方法出發(fā)，通過介紹美國(guó)綠色建材生命周期評(píng)價(jià)方法并引入環(huán)境成本與效益分析，旨在計(jì)算并驗(yàn)證綠色建材的環(huán)境效益，最終提出我國(guó)建材綠色發(fā)展建議。
一、綠色建材的生命周期評(píng)價(jià)方法
生命周期評(píng)價(jià)(LCA)是世界上廣泛認(rèn)同的環(huán)境負(fù)荷量化評(píng)價(jià)方法，最初被運(yùn)用在美國(guó)可口可樂公司包裝瓶產(chǎn)品管理上。之后歐洲國(guó)家紛紛開展生命周期評(píng)價(jià)研究。英國(guó)BOUSTEAD模型根據(jù)生命周期評(píng)價(jià)加入臨界體積方法，瑞士聯(lián)邦材料測(cè)試與研究實(shí)驗(yàn)室建立包括工藝數(shù)據(jù)和能源數(shù)據(jù)在內(nèi)的詳細(xì)清單數(shù)據(jù)庫。1990年，國(guó)際環(huán)境毒理學(xué)和化學(xué)學(xué)會(huì)(SETAC)首次召開生命周期評(píng)價(jià)的世界討論大會(huì)，歷史性提出生命周期評(píng)價(jià)具體內(nèi)涵:“對(duì)能量和物質(zhì)消耗及環(huán)境污染排放進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)的方法，包括產(chǎn)品、工藝過程、行為過程的整個(gè)生命周期，即原材料的開采、加工和運(yùn)輸，產(chǎn)品制造、運(yùn)輸、銷售、使用、維護(hù)、循環(huán)利用和廢棄處理。”
雖然生命周期評(píng)價(jià)方法學(xué)種類繁多,但其核心與基本評(píng)價(jià)步驟大體相同。基于美國(guó)綠色評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系(LEED)對(duì)建材全生命周期的影響有著明確的評(píng)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(jì)劃等均有所涵蓋，且后續(xù)研究也均在此基礎(chǔ)之上進(jìn)一步建立。因此本文主要沿用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估要求對(duì)綠色建材進(jìn)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(duì)土地進(jìn)行長(zhǎng)期使用的生態(tài)責(zé)任承諾、減少環(huán)境開采中的環(huán)境污染的承諾以及對(duì)采購標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)的承諾。在評(píng)價(jià)報(bào)告可靠性時(shí)，相比于制造商的自我聲明的報(bào)告，由第三方認(rèn)證的可持續(xù)性報(bào)告(CSR)將更易被接受及采納。而對(duì)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(biāo)準(zhǔn)(SAS)；木材、木制品必須通過美國(guó)森林管理委員會(huì)(FSC)的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。
建材成分方面，LEED要求制造商根據(jù)指定標(biāo)準(zhǔn)(包括GreenScreen基準(zhǔn)、健康產(chǎn)品聲明標(biāo)準(zhǔn)、“從搖籃到搖籃”級(jí)別認(rèn)證等)對(duì)材料成分進(jìn)行公示。以GreenScreen基準(zhǔn)為例，該標(biāo)準(zhǔn)旨在評(píng)估材料化學(xué)危害等級(jí)，以便尋找更安全的替代品。它根據(jù)國(guó)際政府機(jī)構(gòu)、非政府機(jī)構(gòu)召集的權(quán)威科學(xué)機(jī)構(gòu)所指定的打分計(jì)劃，可用于評(píng)估單個(gè)化學(xué)成分或者多重化學(xué)成分的聚合材料，對(duì)材料中可能存在的40多個(gè)有危害的化學(xué)成分進(jìn)行打分。最終建材健康等級(jí)被分為四個(gè)等級(jí)，包括推薦使用的化學(xué)安全材料、可用但仍需改進(jìn)的材料、可用但推薦尋找更安全的替代品、避免使用的化學(xué)危險(xiǎn)材料。
對(duì)于建材使用后的處理方式，LEED評(píng)價(jià)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(guó)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(guó)環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)(EPA)的期望。LEED鼓勵(lì)回收再利用無害的拆建材料以減少填埋焚化廢棄建材。對(duì)于可進(jìn)行轉(zhuǎn)化的建材將制定相應(yīng)的轉(zhuǎn)化策略，包括對(duì)尚可利用的建筑制定合理的改造方案、判斷是否對(duì)建筑材料進(jìn)行分離或混合、材料將被運(yùn)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(dǎo)致的環(huán)境問題，同時(shí)有效減少環(huán)境成本。環(huán)境成本即耗用資源、恢復(fù)和補(bǔ)償環(huán)境所涉及到的所有費(fèi)用，主要涵蓋以下兩類：資源耗費(fèi)下降、環(huán)境改善所涉及的成本與為維護(hù)環(huán)境或補(bǔ)償環(huán)境所需要的成本。參考美國(guó)環(huán)境質(zhì)量委員會(huì)具有代表性的對(duì)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(dǎo)致的成本和支出，如環(huán)境污染而導(dǎo)致的健康損失，并由此引發(fā)的醫(yī)療費(fèi)和損失勞動(dòng)日而創(chuàng)造的價(jià)值；
環(huán)境保護(hù)成本。指這部分費(fèi)用用在了將人與污染物進(jìn)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(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行管理而進(jìn)行測(cè)算污染、收集數(shù)據(jù)、執(zhí)行相關(guān)政策等所支出的費(fèi)用；
環(huán)境污染消除費(fèi)用。指用于消除己經(jīng)產(chǎn)生的污染的費(fèi)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(shí)際成本跟虛擬成本兩部分。其中，實(shí)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(fèi)、人工費(fèi)、電費(fèi)等運(yùn)行費(fèi)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(dòng)對(duì)環(huán)境造成破壞，雖然目前破壞可能不會(huì)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(duì)環(huán)境成本進(jìn)行計(jì)量時(shí),應(yīng)同時(shí)考慮實(shí)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(yán)格意義上來講，利用虛擬成本計(jì)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(shí)際造成的環(huán)境成本。因此，環(huán)境成本的選取要結(jié)合實(shí)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(shí)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(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)方法得出，因此環(huán)境成本的計(jì)算可以通過大氣污染物排放量與單位治理成本相乘計(jì)算得到，故下文將仍以建材單位排放量與消耗量來衡量計(jì)算。
(一)玻璃的環(huán)境效益
1、普通玻璃
我國(guó)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(duì)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(duì)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(shí)我國(guó)2030年前碳達(dá)峰與2060年前碳中和目標(biāo)，有助于促進(jìn)完成既有建筑節(jié)能改造面積3.5億平方米以上的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)新建居住建筑能效水平提升30%，對(duì)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(jī)、自動(dòng)切條機(jī)、切坯機(jī)等機(jī)械設(shè)備。對(duì)環(huán)境的影響主要來自于挖掘粘土的機(jī)械設(shè)備的柴油能耗、生產(chǎn)粘土磚的機(jī)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(dá)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(jì)算結(jié)果見上表。
通過對(duì)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(jī)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(dāng)加大再綠色建材的利用率，達(dá)到節(jié)約成本、保護(hù)環(huán)境的目的。為了推動(dòng)我國(guó)建筑材料綠色化進(jìn)程，我們提出如下建議：
一是推動(dòng)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(jìn)綠色玻璃制品廣泛應(yīng)用，努力推動(dòng)高性能玻璃的廣泛應(yīng)用。推進(jìn)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(diǎn)宣傳推廣再生粘土磚，探索再生粘土磚新型公共建，推動(dòng)建筑綠色材料的多樣化，帶動(dòng)綠色建材的發(fā)展。(注：原文有刪改)
原標(biāo)題：IIGF觀點(diǎn) | 綠色建材生命周期與環(huán)境效益分析