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我国道路工程材料循环利用概况

2020-05-14 09:06:22

我国道路工程材料循环利用概况

有报告指出,全球已探明储量的石油、天然气和煤炭将分别在50年、70年和100年耗尽;以1997年《京都议定书》为标志,“保护地球——人类共同而惟一的家园”成为人类的共识;节能减排、保护环境、可持续发展一直是世界各国共同关注的热点;英国等欧洲国家提出2020年减排30%,2050年减排50%的目标。

我国“十一五”规划纲要指出:要落实节约资源和保护环境等基本国策,建设资源节约型、环境友好型社会;中国政府承诺到2020年单位GDP碳的排放比2005年降低40%~45%,到2030年降低60%~65%,CO2排放达到峰值;十八大强调要着力推进“绿色发展、循环发展、低碳发展”,努力建设“美丽中国”;交通部制定了《交通运输行业“十二五”节能减排规划》,颁布了《建设低碳交通运输体系指导意见》。2014年交通工作会议提出了建设“绿色交通”等“四个交通”的要求。

1 行业现状

公路建设与养护是高资源占用、高能源消耗、高碳排放行业,是国家节能减排的重点领域之一;每年消耗砂石等材料30~40亿t,其中优质集料10亿t;每生产1t热拌沥青混合料,需消耗7~9kg燃料油,排放约18kg的CO2以及大量沥青烟等有毒、有害气体。2017年我国实际使用沥青混合料约4.5亿t,仅拌制沥青混合料就消耗燃料油约360万t,排放CO2648万t,严重影响着资源节约型、环境友好型交通行业的建设。

根据近几年的统计以及公路网发展规划,我国沥青混合料的用量以每年10%左右的速度增长,到2020年混合料用量将达到5亿t左右,能耗和排放问题将会更加突出。

2 相关概念

(1)两型社会。
资源节约型社会指建立在节约资源的基础上,在生产、流通、消费等各领域各环节,通过采取技术和管理等综合措施,不断提高资源利用率,尽可能的减少资源消耗和环境代价,满足人们日益增长的物质文化需求的发展模式。环境友好型社会是一种人与自然和谐共生的社会形态,是人类生产和消费活动与自然生态系统的协调可持续发展。
(2)可持续发展。
可持续发展是一种注重长远发展的经济增长模式,既满足当代人的需求,又不损害后代人满足其需求构成危害的发展。
(3)循环经济。
传统经济是“资源-产品-废弃物”的单向直线过程,创造的财富越多,消耗的资源和产生的废弃物就越多,对环境资源的负面影响也就越大。循环经济则以尽可能小的资源消耗和环境成本,获得尽可能大的经济和社会效益,促进资源永续利用。循环经济是对“大量生产、大量消费、大量废弃”传统经济模式的根本变革,它将经济社会的发展从“摇篮到坟墓”的方式变革为从“摇篮到摇篮”的方式。循环经济发展模式见图1。

我国道路工程材料循环利用概况


循环经济要求以“3R原则”为经济活动的行为准则,包括:减量化(reduce)原则,要求用尽可能少的原料和能源来完成既定的生产目标。在源头上减少资源和能源的消耗,改善环境污染状况;再使用(reuse)原则,要求生产的产品和包装物能够被反复使用。在产品设计和生产中,尽可能使产品经久耐用和反复使用;再循环(recycle)原则,要求产品在完成使用功能后能重新变成可以利用的资源,同时也要求生产过程中所产生的边角料等能返回到生产过程中或是另外加以利用。
循环经济实施分3个层面:小循环(企业)、中循环(行业)和大循环(社会)。循环经济的实施必须有5大体系支撑:国家政策和法律法规的支撑;技术的支撑;资金的支撑;管理和监督的支撑;循环经济链条中的企业必须有经济效益的支撑,必须盈利。
(4)低碳经济。
在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。
(5)绿色技术。
绿色技术是指根据环境价值,利用现代科学技术全部潜力的无污染技术,要求企业在选择生产技术、开发新产品时,必须考虑减少从生产原料开始到生产全过程的各环节对环境的破坏,即必须作出有利于环境保护、有利于生态平衡的选择。
两型社会是社会发展的总目标,绿色发展、循环经济、绿色经济相辅相成,相互促进,构成了一个有机整体。绿色是发展的新要求和产业转型的主线,循环是提高资源效率的途径,低碳是能源战略的目标。核心是资源的高效利用和污染物排放的减少。
(6)绿色公路。
绿色公路是指通过技术创新和新材料、新设备、新工艺的利用,使公路在全寿命周期内建设与养护所消耗的资源、能源及排放显著降低的一种公路发展模式。绿色公路的核心是控制资源占用和材料使用,减少能源消耗和优化耗能结构,提高使用效率,降低碳排放。
绿色公路体系是系统工程,要以全寿命周期的视角进行分析(LCA)(见图2)。

我国道路工程材料循环利用概况


绿色公路以工程质量为前提,兼顾工程经济性,强调因地制宜,在全寿命周期内,最大限度地节约资源、保护环境、减少排放,为人们提供畅通、高效、舒适的出行服务,与自然和谐共生的公路(见图3)。

我国道路工程材料循环利用概况


绿色公路是建设“资源节约型、环境友好型”两型社会的必然,是“节能、减排、循环、环保”等概念在公路建设中的集成,需要技术创新和制度创新强有力的支撑。

3 道路工程材料循环利用的任务
近年来,我国公路每年新增里程超过10万km,沥青路面建设消耗优质砂石料近4.5亿t,整个道路结构消耗天然砂石料高达30~40亿t,对自然和生态环境造成严重破坏。我国每年道路的建设和维修养护消耗石油沥青2200~2400万t。每年拌制热拌沥青混合料需要消耗燃料油300~350万t。每年因道路维修养护产生废旧沥青混合料7000~9000万t。目前仅有约40%得到循环利用(发达国家超过90%)。养护产生的废旧水泥混凝土超过7000万t,产生的路面基层等其它废旧材料更是难以计量。每年仅拌制沥青混合料就要排放CO2约648万t,还会产生大量的苯可溶物、苯并[a]芘等致癌物和巨量的PM10及PM2.5。
我国建筑垃圾数量已占城市垃圾总量的30%~40%,每年产生建筑垃圾大约15~20亿t,大部分建筑垃圾未经处理,造成严重的环境污染。我国每年产生大量的钢渣、铁渣以及大量的铁尾矿,其数量约为钢铁产量的15%~20%,但有效利用率仅为15%左右。煤矸石是目前我国排放量最大的固体废弃物,占全国工业固体废弃物的20%以上。我国每年塑料制品废弃量约1600万t,形成大量的“白色垃圾”。我国的日用陶瓷产量约占世界陶瓷总产量的70%左右,废瓷的堆放与处理一直是困扰陶瓷行业的难题。每年产生废玻璃有1000多万t,其化学性质稳定,不腐烂、不燃烧、不降解,给环境产生了负荷。未来回收的油毡瓦也将越来越多,对环境的影响也将越来越大。此外,目前全国磷石膏的库存至少有10亿t以上,赤泥的储量预计也在10亿t以上。我国每年产生超过2.5亿条废旧轮胎,废旧轮胎的回收率和利用率都处于较低水平。
过去20多年,我国道路领域研究的重点是解决道路建设和维修养过程中的工程技术问题,对资源循环利用、节能降耗、环境保护关注度有所欠缺。
随着大规模的公路建设和维修养护的持续开展,优质集料短缺、石油沥青消耗及施工过程中的污染问题逐渐凸显,特别是在道路材料循环利用和节能减排、环境保护等领域还存在一些技术薄弱环节。面对日益严峻的资源形势和环境压力,将废旧材料循环利用应用于道路的建设和养护,变废为宝,形成一个符合循环经济模式的产业链,将引领道路工程行业的科学发展,符合“建设资源节约型、环境友好型交通行业”的需要。

4 循环利用的目标和任务
当前,我国道路工程材料循环利用以建设资源节约型、环境友好型交通行业为总目标,重点选择旧沥青路面、水泥路面、废旧轮胎、建筑垃圾(城市和公路构造物)、矿山固体废弃物、废旧塑料、废旧陶瓷、废旧玻璃、回收油毡瓦等量大面广和污染较大的废弃物,在集成以往研究成果的基础上,研究提出固体废弃物用于筑路时的分级方法和标准及处理技术,解决不同废弃物、不同再生循环利用技术的适用性,研究提升循环利用后产品品质和工程质量,解决废弃物筑路可能出现的二次污染问题,形成可指导工程应用的施工工艺、工法、指南、规范,开发具有自主知识产权的相关装备与材料,经工程示范和验证,最终形成具有差异化、高性能化、规范化等特点的废物循环利用技术。

5 近期开展的研究工作
道路铺面材料废物循环利用技术及示范(国家科技支撑计划项目,项目编号:2014BAC07B00;起止年限:2014-2017年)(见表1)。

我国道路工程材料循环利用概况

废旧材料的循环利用是绿色公路技术的重要内容,是两型社会建设的必然。废旧材料的循环利用需要技术创新和制度创新等强有力的支撑,绿色公路建设和废旧材料的循环利用任务艰巨,任重道远。

[关键词] 通路工程;废旧材料;循环利用


 

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