碳達峰碳中和形勢下石膏建材的發展趨勢

楊再銀

（建筑材料工業技術情報研究所，北京 100024）

碳達峰碳中和理念發端于2016年4月簽訂的《巴黎協定》，現已成為國際共識，也是我國“十四五”期間乃至更長時間內的重要政策導向。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，直接或間接產生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節能減排等途徑中和自身產生的二氧化碳排放，實現二氧化碳的“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年前實現碳中和”。探討碳達峰碳中和形勢下石膏建材的發展趨勢對我國石膏建材可持續發展有重要意義。

1 我國建筑材料行業碳排放現狀

經中國建筑材料聯合會初步核算，2020年我國建筑材料工業二氧化碳排放量為14.8億t，同比增長2.7%。建筑材料工業萬元工業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年建筑材料工業電力消耗間接折算二氧化碳當量約1.7億t。

根據國家統計局數據，2020年我國水泥產量為23.77億t，同比增長1.6%。經中國建筑材料聯合會核算，水泥工業二氧化碳排放量為12.3億t，同比增長1.8%。此外，水泥工業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，在生產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年我國工業副產石膏排放量約2億t，其中磷石膏產生量為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石灰約產生二氧化碳0.8 t，煅燒1 t水泥熟料產生二氧化碳0.8~0.9 t，而煅燒1 t建筑石膏只產生二氧化碳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能的一種材料。

2015年以來，受水泥產品結構變化等因素影響，全行業二氧化碳排放量呈連續增長態勢。目前，水泥行業二氧化碳排放占全行業碳排放總量84.3%，其中燃料燃燒二氧化碳排放占全行業燃料燃燒二氧化碳排放總量的75.5%，生產過程二氧化碳排放占全行業生產過程二氧化碳排放總量的89.9%。水泥行業成為建筑材料工業全面實現碳達峰的關鍵產業。

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。石膏是一種綠色環保的膠凝材料，也是一種低碳經濟的產品。

在今后我國的經濟發展中，在節能減排的巨大壓力下，二氧化碳減排任務非常艱巨，低碳經濟產品將會更有發展前景和競爭力。

水泥在基礎建設中是非常重要的、不可替代的，但又是一種高耗能、高排放的建材產品。在這樣的情況下，應該充分地發揮石膏建材的優勢和特點，在建筑過程中大力發展和推廣石膏建筑材料。在可替代領域，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材料等。石膏是一種綠色環保的膠凝材料，是一種低碳經濟的建材產品，也是綠色經濟大背景下水泥的優秀替代品。

國家實施低碳經濟，符合國際節能減排保護環境的大趨勢，同時也給石膏材料工業帶來發展的機會和商機。從事石膏研究開發生產的單位和企業應重視低碳經濟進展，關注國家實行低碳經濟政策，研究開發低碳的石膏產品，做好應對措施，抓住機遇，推動石膏產業更好更快地發展。

3 國外對石膏建材的利用現狀

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

歐洲目前的石膏工業增長率甚至高于北美。紙面石膏板在歐洲發展也很快，盡管歐洲的石膏板工廠平均產量只有2.9×107m2/a，但由于政府嚴格推進建筑節能，促進了石膏板的消費，所有工廠的生產能力利用系數都高于80%。歐盟對脫硫石膏有著嚴格的質量控制，明確了脫硫石膏是不必再加工而可直接用于工業生產的副產品，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建材產品。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，歐洲等發達國家在自流平砂漿領域和抹灰砂漿領域也大量采用石膏砂漿，產品性能穩定，綠色環保，經濟效益很高，對我國的石膏基自流平砂漿和石膏抹灰砂漿發展具有重要的借鑒作用。

日本天然石膏的儲量小、質量差，利用副產石膏的積極性很大。日本的石膏產業呈現專業化、規模化的趨勢。日本石膏板產品的種類齊全，近年來裝飾石膏板、防潮石膏板、強化石膏板和硬質石膏板等發展迅速，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、脫硫石膏等副產石膏成為了石膏產業的主要原料。近年來隨著日本磷肥產量的下降，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，并進行產品出口。日本在環保方面形成了嚴格完善的法規體系，所有磷肥廠在新建廠之前必須要在附近建設好磷石膏綜合利用生產線，廢棄物綜合利用優先，杜絕先污染后治理。日本磷肥企業內部也沒有磷石膏堆場，新產生的磷石膏同步通過輸送管道運送到石膏廠，經水洗除雜的等工藝處理后直接用來生產紙面石膏板等產品。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無交叉反應。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定性。金標記生物膜干涉檢測技術具有良好的抗干擾能力，不同的樣品基質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 石膏建材產品的發展前景

目前石膏建材的產品種類很多，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，石膏板廣泛應用于吊頂裝飾，但在隔墻裝飾材料中應用尚少，目前國內的墻體材料主要使用黏土磚。隨著裝配式建筑發展不斷推進，石膏板在家裝隔墻領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化率在70%~80%，而我國建筑工業化率僅有5%。相比于發達國家，我國裝配式建筑的市場占有率低，仍處于起步發展階段。住建部發布的《“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，其中重點推進地區達到20%以上，積極推進地區達到15%以上，鼓勵推進地區達到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、綠色環保，兼具保溫、防火等優秀性能，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、應用技術已趨于完善，但是受制于水泥砂漿的低價競爭，在2013年以前石膏砂漿發展速度非常緩慢。2013年以后隨著機械噴涂抹灰石膏的發展，抹灰石膏砂漿因其優異的施工性能，以及不空鼓、不開裂的特性，開始被施工人員和房地產開發商接受，抹灰石膏砂漿在我國進入了較快速的發展階段。尤其是近10年的發展，國內抹灰石膏的用量已得到了非常快速的增長，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%。在房地產行業發展放緩及一些傳統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。

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點，因此其市場前景廣闊。目前，國內已有商品住宅工程實際應用石膏基自流平砂漿。我國石膏基自流平砂漿生產商從2017年的不足10家已發展到了百余家。整個行業增長趨勢迅猛，山東、江蘇等地市場表現突出，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年開始爆發式增長，2020年石膏基自流平砂漿產量已超過1 Mt。

根據國家統計局的數據，我國2019年住宅房屋竣工面積1.551×109m2，假設北方住宅面積占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品中，石膏基自流平砂漿是唯一一個沒有大規模產業化生產的產品，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品，是石膏行業關注的熱點和未來發展的重點產品之一。

5 石膏建材行業發展建議

從“十二五”時期開始，國家各部門和全國各省市就陸續頒布了多項引導綠色產業發展、促進傳統經濟向低碳節能經濟轉型的政策。2021年2月22日國務院發布《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》，指出到2025年，產業結構、能源結構、運輸結構明顯優化，綠色產業比重顯著提升，基礎設施綠色化水平不斷提高，清潔生產水平持續提高，生產生活方式綠色轉型成效顯著，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減少，碳排放強度明顯降低，生態環境持續改善。

采用工業副產石膏生產建筑石膏粉原料，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模化利用途徑，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，以工業副產石膏為原料生產高性能石膏膠凝材料，完全符合國家環境保護及循環經濟產業政策，具有廣闊的發展前景。但受傳統建筑結構及建材使用習慣、資源分布不均、優質資源匱乏、傳統天然石膏建材附加值和品味低、裝配式建筑發展滯后等因素影響，我國石膏使用在建材領域比例遠低于歐美發達國家，日本和西歐發達國家的水泥和石膏用量比是6∶1，而我國則為70∶1。

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

6 結語

實現碳達峰、碳中和既是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，也是持久而徹底的綠色革命。石膏建材行業必須要乘勢而上、順勢創新，抓住機遇、迎接挑戰，不斷創新發展理念，打造發展新格局，實現高技術高質量發展。