高强石膏代替水泥的碳减排是零成本 山西 王永昌 2009年9月22日，**主席在联合国气候变化峰会开幕式上代表我国作出了一个“组合式”承诺，主要数据有：到2020年单位国内生产总值CO₂排放比2005年有显著下降（后来定为40％～45％），到2020年非化石能源占一次能源消费的比重达到15％左右，到2020年森林面积比2005年增加4000万公顷，森林蓄积量比2005年增加13亿立方米。但是，国际上只关心这个“组合承诺”中的CO₂排放量（由化石能源利用和水泥生产产生）；例如，根据美国橡树岭国家实验室公布的数据，2005年我国通过化石能源利用和水泥生产排放的CO₂总共为56.26亿吨；这说明水泥生产的碳排放是考核各国温室气体排放的两大参数之一。
高强石膏代替水泥的碳减排是零成本
山西 王永昌
2009年9月22日，**主席在联合国气候变化峰会开幕式上代表我国作出了一个“组合式”承诺，主要数据有：到2020年单位国内生产总值CO₂排放比2005年有显著下降（后来定为40％～45％），到2020年非化石能源占一次能源消费的比重达到15％左右，到2020年森林面积比2005年增加4000万公顷，森林蓄积量比2005年增加13亿立方米。但是，国际上只关心这个“组合承诺”中的CO₂排放量（由化石能源利用和水泥生产产生）；例如，根据美国橡树岭国家实验室公布的数据，2005年我国通过化石能源利用和水泥生产排放的CO₂总共为56.26亿吨；这说明水泥生产的碳排放是考核各国温室气体排放的两大参数之一。
据统计，2009年我国生产水泥16.5亿吨（为世界总量的60%），其CO₂排放量约13.8亿吨，占当年全国CO₂总排放量的20%，单位产值CO₂排放量属第一；这是因为水泥生产中CO₂的排放既有直接的，还有间接的；每生产一吨水泥（CaO占65%左右）、即由石灰石（CaCO₃）高温煅烧分解出CO₂、同时获到56%的CaO的直接排放就达到0.51吨；而间接排放则是水泥生产中燃煤和耗电所致。然而，尽管水泥生产有如此大碳排放量和排放比例，但却没有引起国家有关部门的重视，无论是《中国应对气候变化国家方案》，还是《中国应对气候变化科技专项行动》、《中国资源综合利用技术政策大纲》都没有提到水泥生产是我国仅次于燃煤发电外的第二大碳排放源、占我国碳排放总量的五分之一，当然也就没有针对水泥的碳减排技术指引；因此，至今也没有报道国家准备出台“发展水泥替代产品的规划及其资金投入计划”；而只有新能源的发展规划已上报到国务院进行审批，其中最具有实际意义的《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》则已在今年6月1日出台，使每辆电动汽车可受到补贴5万元；目前的形势就是我国温室气体的减排只依靠新能源这一条腿。
另外，石灰石既是生产水泥的主要原料，还是许多化工产品的重要原料；它虽是地球上贮量最丰富、最广泛的矿产，但也决非“取之不尽，用之不竭”。截止2007年全国已探明的石灰石基础贮量为750亿吨，其中具备经济开采条件的只有390亿吨；而2007年全国生产水泥16.5亿吨，耗用石灰石约20亿吨，照这样下去只要20年，具有经济价值的石灰石就开采完了，已探明的石灰石矿也只够开采约38年!
由石膏生产的高强胶凝材料（强度相当于325#水泥，标准JC/T—2007待批），完全可以替代水泥用于建筑物墙体内表面抹灰砂浆和地面找平砂浆，没有如何技术障碍，并且石膏可调节空气干湿度的呼吸特性、决定了它是最适合人类健康生活的内墙材料，这在发达国家已完全普及。利用化学石膏生产高强胶凝材料所产生的碳排放仅为生产水泥的五分之一，而化学石膏是一种工业弃物，主要包括火电厂排放的脱硫石膏和磷肥厂排放的磷石膏；2009年我国排放了4000多万吨脱硫石膏,其利用率仅为30%；根据我国能源规划预测，2020年发电用煤将达到20亿吨，届时脱硫石膏的排放量将达到一亿吨左右。另外，我国每年还要排放磷石膏5000多万吨，其利用率更低；如果这些化学石膏不能进行综合利用，必然会造成二次污染。目前利用化学石膏生产高强度胶凝材料技术早已成熟，并且国内技术在世界上还处于领先地位，完全能够用（化学）高强石膏砂浆代替水泥砂浆。
我国每年新增建筑面积近20亿平方米，大约需要4.4亿吨内墙抹面和地面找平水泥砂浆，约消耗水泥1.1亿吨；如果都用化学石膏高强胶凝材料代替水泥，就可以减少8790万吨的CO₂排放量,同时节约标煤611.3万吨，并将1.13亿吨的化学石膏变废为宝。但是，由于目前我国还没有制约化学石膏废弃排放和鼓励、支持其生产高强度胶凝材料代替水泥的政策法规；同时我国现有的石膏胶凝材料生产企业规模较小，没有领军企业，缺少新产品的开发和推广能力，导致一方面大量生产CO₂排放量大的水泥，另一方面却将可以生产成低碳排放、可代替水泥的、高强度胶凝材料的大量化学石膏废弃，而在废弃填埋的过程中又产生了碳排放，这种粗放经营两次重复增加碳排放的作法很不科学，不利于我国节能减排目标的实现。如果我国的化学石膏能够被充分利用，生产成高强石膏砂浆替代水泥砂浆，这将是除燃煤发电外的、各行各业中CO₂减排量最大的项目。
我国还是世界上天然石膏储量最多的国家，已探明的各类石膏总储量约为570亿吨；在研究开发新型胶凝材料方面，可浇筑、高耐久高强石膏是目前国际上建筑材料研究的热点和方向。水泥生产需要消耗大量的石灰质原料和能源，水泥混凝土作为建筑材料在废弃后难以回收利用；而可浇筑、高耐久高强石膏的生产，不仅CO₂排放量小，而且废弃的石膏经简单加工后还可重复使用。目前，国际上研究的高强石膏其强度已超过60MPa，并具有抗侵蚀、耐气候等良好的耐久性能；采用可浇筑、高耐久高强石膏替代水泥混凝土，还具有原料来源广、价格低廉、建筑的住房更为舒适等优点。因此，发展高强石膏替代水泥是我国减少温室气体排放的重要一环，不可顾此失彼。
高强石膏砂浆替代水泥砂浆还是减排量与资金投入之比最大的碳减排项目，由于等量的水泥生产线投资高于高强石膏的，因此这种方法的碳减排是零成本；特别是采用化学石膏生产高强度胶凝材料代替水泥用于建筑物内的抹面和找平水泥砂浆，每年CO₂的减排总量就可达近9000万吨，相当于2020年我国规划的风力发电一半产能（5千万KW,需投资5千亿元）的碳减排量,但其投资仅为风力发电的20分之一；还有每辆电动汽车相对汽油车每年（行驶3万公里）仅减排CO₂2.8吨，减排9000万吨CO₂需要3000千多万辆电动汽车,而目前国家对每辆电动汽车补贴5万元，这个碳减排投入为1.5万亿元，是减排等量CO₂时、高强石膏砂浆所需投资的60倍。
当前我国正处于城市化快速发展期，旧城改造的任务也十分艰巨，西部大开发、铁路、高速公路等基建工程更加浩大，由此可见近20年内我国的水泥需求量不会大幅度减少；所以，建议国家出台高强石膏砂浆代替水泥砂浆的强制应用政策，严格限制水泥新增产能，投入相当于新能源投入的万分之一引导示范资金，在5至15年内发展高强石膏代替5亿吨水泥，每年的碳减排量就能达到3亿多吨，并减少能耗3000多万吨标煤。
为了更好地利用高强石膏胶凝材料，还应该充分“因地制宜”；例如：代替水泥（砂浆）用于墙体抹面和地面找平的高强石膏(砂浆)就需要保持原有的气硬性胶凝材料的呼吸功能，并且由于高强石膏用于建筑砂浆时，一吨可以抵两吨建筑石膏用，从节约资源的角度考虑，应限制建筑石膏用于砂浆。另外，我国化学石膏排放量巨大，但利用率很低，而不利用它又污染环境，因此建议首先提倡用化学石膏生产高强石膏；而针对化学石膏含有附着水、并且为细粉状的特点，则应推广采用“直接搅拌蒸压和干燥的高强石膏生产工艺”，严禁采用发明于上世纪70年代的、“化学石膏加粘结剂搅拌并压制成石膏砖、然后蒸压和干燥、最后再破碎粉磨的高强石膏生产工艺”。
总之，减排温室气体不能仅靠新能源一条腿走路，要因地制宜发展低碳经济，节能减排也要计算投入产出比，而高强石膏代替水泥减少碳排放是一条多快好省的捷径。
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