今天,对“ 绿色”的理解已从安全、健康、环保的概念发展为评价社会可持续发展的重要标识。我国绿色建材、绿色建筑的发展并不是从理念到实践的逐步有序推进,而是在学习发达国家的先进理念和经验的同时,以时不我待的迫切要求,以简单的拿来主义方式学习国际先进经验,在同一时期全面推进对绿色概念的探索和发展的实际操作。在一些国家主管部门进行各种绿色环境标志的评定授予的同时,另一些国家主管部门正在立项研究绿色环境材料的概念、评价理论和指标体系。社会上对于绿色环保建材的评价更是各行其是,概念混乱、不当甚至错误的做法屡见不鲜。本文试图就最近几年来“ 绿色建材”的发展所取得的进步和存在的一些误解或不正确的认识做一概要分析,供研究者和实践者参考。
关于定义与概念
发展循环经济和建设和谐社会是人类社会可持续发展所面临的挑战,发展绿色生态材料是实现社会可持续发展的重要内容。2 0 世纪9 0 年代以来,国内外的研究者对绿色生态建材( 以下简称绿色建材)的内涵和定义进行了深入的分析探讨。
绿色建材是材料科学的概念,绿色建材属于生态环境材料,其定义应该与生态环境材料的定义相同。对生态环境材料的定义,虽有不同的看法,但主要方面取得共识,例如,“ 生态环境材料是具有满意的使用性能和优良的环境协调性的材料。所谓优良的环境协调性是指在原料的采取制备、产品的生产制造、服役使用、废弃后的处置和循环再生利用的全过程中对资源和能源消耗少,对生态和环境污染小,循环再生利用率高”。由于对使用性能的要求与传统材料并无二致,生态环境材料定义区别于传统材料的主要是其环境协调性。应该指出的是,上述定义仍有不确定性,如“ 消耗少、污染小,利用率高”的要求没有确定的标准。关于定义的其他不同要求还有“ 舒适性”、“ 能够改善环境”、“ 有利于人体健康”、利用废弃物等。但是,这些附加的特征要求将更加局限生态环境材料的范畴。因此,从目前的发展水平来说,具有满意使用性能的任何材料,只要同时具有优异于传统材料的环境协调性,就应该视为生态环境材料,绿色建材同理。对于传统材料而言,只要经过改造后具有满意的使用性能和优良的环境协调性,就应该视为生态环境材料。
由于绿色建材的评价和检测最终都将具体到建材产品,必须根据绿色建材的定义对绿色建材产品的范畴进行界定,对材料产品的评价指标和方法有具体的要求,才具有可操作性。因此,有的研究者从绿色建材的定义出发提出了绿色建材产品的定义,把绿色建材的概念具体化为可操作的技术指标要求。例如,能源消耗指标、资源消耗指标、排污指标、使用安全性能、材料的性能和功能,废弃物的循环再生率等等。显然,这些关于绿色建材产品的标准或要求是基于现实的科技发展水平的,而且将随着科技水平和社会要求的提高而提高,即所谓动态的。
对绿色建材定义和内涵的研究使我们廓清了与过去提出的一些有关概念的区别,例如新型建材、传统建材、环保建材、健康建材、绿色建材产品等等,在许多方面取得了认识上的一致。例如,不能简单地以绿色使用性能作为评价材料产品的绿色标准,必须考查生产过程和废弃后的处置是否是绿色。即使是先进的现代化工业产品如建筑和卫生陶瓷、P V C 塑料制品等,也存在废弃后的循环回收利用或环保问题。绿色建材的研究工作由此而深入。
在定义和内涵方面,绿色建材与新型建材概念的不同在于,新型建材的提出是相对于传统建材在能源资源消耗、环境污染破坏和材料性能功能等方面的发展而提出的。绿色建材的提出是基于生态环境材料的理念,它超越了新型建材在生产过程节能、利废、环保的要求和使用功能上的创新与提高,上升到材料生命全周期和可持续发展的更高科学境界。
在区别于传统建材方面,绿色建材的理念使人们懂得了应全面和科学地评价传统建材,而不是简单的否定。例如,我们习惯于把有长期生产和使用历史的建筑材料当作传统建材,例如,木材、钢材、玻璃和混凝土等建筑材料,而且想当然地认为,这些传统建材因为不是新型建材,当然就不会是绿色建材。实际上,按绿色建材的要求,现在一些所谓的新型建材不一定能达到绿色建材的标准,而一些传统建材在很多方面的绿色度却很高。例如,从生态循环角度来看,生产过程资源和能源消耗高的钢材与玻璃等材料的能源和资源的循环再生利用率要大大高于一些新型建材或所谓的绿色建材,而一些相对能耗较低的建筑材料,例如,砖瓦、混凝土材料,废弃后其中高能耗组分难以回收,一般只能用于低价值和低性能的用途。
对生态环境材料的认识和评价应该站在更高的层面。作者曾构造了图1 所示的材料生命周期循环流程图。从图1 可以看到,在一般意义上,材料的生命周期全过程可以划分为资源开采与原材料制备、材料产品的生产与加工、材料产品的使用、材料产品废弃物的处置与资源化再生四个阶段,材料在每一阶段都有其不同的物质形态和对应于不同产业过程,在每个阶段都可能有废弃物的产生,都有废弃物的处置和资源化再生利用的问题。从图1 还可以理解,对某一具体的材料而言,其生命循环途径不一定是自循环式的。因为不可能对所有排放的废弃物都能做到完全回收利用,此外,一些过程产生的废弃物可能需要其他材料产业去利用。如果再考虑不同能源的利用(如可再生能源和可替代能源)和其他产业的废弃物的利用( 如冶金、化工、电力行业的固体废弃物),那么,材料生命周期的循环内涵和外延就扩大了,这更能科学和实际地反映材料的生态循环过程和社会生态化需求。
关于评价方法和指标体系
这是一个仍然颇有争议和正在发展的方面,有关研究工作正在进行中。国内最早开展有关绿色建材评定的是国家环保部门的环境标志认证。虽然认证要求考察材料生命周期,但其评价标准只能是将产品性能标准与环保标准进行简单组合。由于我国现行建材生产和产品标准存在许多不足,有些甚至远远落后于社会发展的要求和国际先进水平,因此,如果非工业主管部门简单地采用现行技术标准作为绿色材料评价标准,就不能科学合理地进行评价。作为环保标准的制定和执法者,政府环保主管部门对材料生产和使用过程的环境污染评价具有权威性,但是由于行业技术壁垒的客观存在,环保机构难以对材料生命周期中的制造、使用、循环利用等环节的环境协调性提出合理的符合我国生产力发展水平的评价方法。在对某种具体材料的生产过程中资源能源的消耗浪费、产品性能与质量的优劣,以及材料废弃后的可循环利用性的评价则缺乏技术权威性。例如,某一地方环保机构组织编写的《水泥工业清洁生产技术规范》就存在许多技术方面的问题,与国家发改委组织中国建材协会等单位编写的《水泥工业清洁生产技术规范》差距很大。所以,尽管这种环境标志认证对于引导企业和消费者重视环保方面起到了积极作用,但还是受到有关方面的批评。此外,不同主管部门(如国家环保总局和国家卫生部)的标准对一些建材产品的性能有不同的要求,造成对同一产品的绿色评价出现不一致的情况,也对绿色建材评价带来困难。
前述绿色建材定义方面存在的不确定性也反映在对评价指标认识的不一致。例如对环境协调性方面的评价,国家产业政策鼓励利废,建材产品中固体废弃物利用量超过3 0 % 时,企业可享受税收优惠政策。但是在绿色建材产品的评价中,一些专家认为材料是否利废不应成为绿色建材产品的判据,他们认为,能否利废不完全取决于生产企业的愿望,也不是所有废弃物都能被安全利用,技术上还存在许多制约因素,利废还有经济性问题,即利用废物是否增加成本,降低产品的市场竞争能力等等。这些意见有一定道理。简单地以是否利废作为绿色建材产品的判据可能出现误判情况,因为没有考虑利废的生产过程是否会产生更多的能源和其他资源消耗和环境污染,以及产品使用的安全性等问题。由此看来,利废问题关键在于对利废的效果进行全面和科学的评价。对于某一具体的材料产品,如果科学评价的结果证实利废确实带来资源能源的节约、生态环境的改善,那么利废就是材料绿色的特征,如果没有或适得其反,那么利废就成为绿色的反面。
除了环保部门的努力之外,建材行业的有关单位在国家科技等部门的支持下开展生态建材产品的检测技术和评价体系的研究,取得一些进展,在执行国家有关环保标准的基础上,参照国际先进水平提出了关于产品的质量、性能和生态功能要求、产品的环保指标、单位产品能耗、生产过程中的废水、废气、废渣排放、噪声、使用中的维护、废弃后的原料再生性、处置时的能耗等评价指标。中国建材工业协会提出了绿色建材产品评价指标体系,开展了绿色建材产品的评定工作。
目前在评价和认定绿色建材产品的工作中,亟待发展的是对材料清洁生产的考核评价指标体系和方法,没有材料清洁生产技术规范和评价方法,绿色建材的评价就不可能做到真正科学合理。目前,由于缺乏统一的检测评价标准体系,社会各相关部门和行业的各行其是给这项工作带来很多负面影响,从一个侧面说明我们缺乏一种合作的文化。发展绿色建材是一个系统工程,涉及材料制造业、建筑业、环保和卫生部门,没有合作,发展循环经济和绿色建材就会困难重重。不论对谁而言,制定科学合理的清洁生产技术规范、评价指标体系和评价方法,无论在理论和实践方面都是极具挑战性的课题。
建材产业的绿色化
从生态环境材料或绿色建材的定义可以理解,传统材料的绿色化取决于传统材料产业绿色化进程。从根本上说,绿色建材不是评出来的,没有建材产业的绿色化就不会有绿色建材产品。目前建材产业绿色化的发展主要集中在以下一些方面:
1 . 与其他产业建立生态化产业关联。在发展循环经济的推动下,建材产业正在成为一些生态工业链不可或缺的一环。建材企业不仅对自身产出的各种废渣废水进行循环利用,而且在国家产业政策的推动下,积极利用和消纳其他工业的废渣作为原燃料,发展出了如煤- 电-建材( 粉煤灰、脱硫石膏的利用)联产模式,钢铁- 建材( 高炉矿渣、钢渣的利用)联产模式,煤炭- 建材( 煤系高岭土的利用)联产模式等。
2 . 正在向环保产业发展。最近,国家环保总局、挪威大使馆、德国技术合作公司及国际水泥工业组织联合在北京召开了“ 水泥窑处置危险废物环境管理研讨会”,介绍国外发达国家利用水泥窑炉处理城市生活垃圾和危险废物的经验和水泥工业向生态产业和都市产业方向的发展。我国北京水泥厂在处置工业危险废物方面也积累了许多经验,处理的工业危险废物涵盖了《国家危险废物名录》中列出的4 7 类中的2 8 类,为我国水泥工业处理危险废物提供了令人信服的范例。由于具有利用工业废渣的功能,一些建材产业如水泥、石膏等胶凝材料及其建筑制品正在向环保产业方向发展。
3 . 绿色建材的生态设计。发展循环经济和节能省地型建筑的政策正在引导绿色建材的生态设计发展。生态设计要求建材产品的开发要考虑产品生命周期的所有阶段的环境因素,建立一个更具有可持续性的资源保障、产品生产、消费和再生利用系统。材料的生态设计不仅包括保护环境方面的安全、节能、节约资源、减少污染等清洁生产技术,还包括材料的使用功能和重复再生利用的设计,以及降低成本、提高竞争力的商业要求。建筑材料的开发、生产和使用在生态设计的指导下,将突破目前的生产和使用节能、利废,环保、质量、性能等方面的绿色化发展思路,开拓新的视野。例如,根据建筑工业化要求实施建筑材料部品化,按循环经济发展要求推进建筑部品标准化、可拆卸和重复使用要求,按绿色建筑要求从居室环境生态化等方面发展绿色建材等新的思路。
4 . 以清洁生产为动力实施传统产业的技术升级与改造。节能、节约资源、建设节约型社会的要求正在逐步转化为国家政策的各个方面,国家工业和环保主管部门重视和推进清洁生产,正在制定重要产业的清洁生产技术规范,国家环保部门也正在开展清洁生产审核的培训工作。只有把发展绿色建材的基础工作纳入国家法律法规体系建设内容,绿色建材的发展才有长效的促进机制。
作者:徐永模,中国建筑材料科学研究院副院长