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「活动回顾」建筑废弃物可持续可循环技术交流

第三期的国际建筑建材低碳减碳技术交流论坛线上网络研讨会直播在上周三结束,最后一期,我们的专家围绕循环经济和建筑废弃物可持续可循环技术展开了各自领域的介绍,讨论和交流。感谢本次论坛活动的合作主办方:中国建筑材料联合会生态环境建材分会,以及RECONMATIC项目,感谢本次论坛活动的赞助方:深圳市广田科学技术发展研究院。


第三期直播,专家们向大家全面、系统地介绍了中外循环经济的现状以及建筑废弃物可持续可循环技术的发展,也介绍了A&C目前在参与的欧洲地平线项目:RECONMATIC ,既建筑垃圾增值自动化工具开发项目。直播的最后,专家们与听众进行了积极的问答互动。今天先为大家介绍前三位演讲嘉宾的演讲内容。


中国循环经济协会-赵凯

中国循环经济的整体现况介绍

赵会长从循环经济的概念开始,介绍了循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以低消耗、低排放、高效率为基本特征,符合可持续发展理念的经济增长模式,是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。


赵凯详细向大家展示了中国循环经济发展的过程和成效。中国自十八大以来,不断开展循环经济试点示范建设,推动园区循环化改造,加强大宗固废综合利用,努力实现资源节约集约高效利用。


  • 2021年,我国大宗固废综合利用率达到56.8%,比2012年提高了近16个百分点;

  • 与2012年相比,2021年我国重点电器电子产品年处理量增加了7300万台,规范处理率提高了44个百分点;

  • 2021年我国废钢铁、废有色金属、废塑料、废纸等9类主要再生资源回收利用量达到3.85亿吨,是2012年的2倍以上。


除此之外,中国也在努力推进塑料污染治理,完善全链条治理体系,降低塑料垃圾环境泄漏风险。深入推进快递包装“绿色革命”,加快构建与绿色理念相适应的快递包装法律、标准和政策体系等等。


但是推动循环经济发展对于我国来说任重道远,我们的目标是落实全面节约战略,推进能源、水、粮食、土地、矿产、原材料一体化节约、全过程管理和全链条节约。积极构建资源循环型产业体系,加快构建废旧物资循环利用体系,并深化农业循环经济发展。发展循环经济是提高资源利用效率的必由之路,全中国都应树立节约集约高效利用的资源观。循环利用是转变经济发展模式的要求,更是我们保护生态的必经之路。



Jan Valentin

RECONMATIC项目 - 建筑垃圾回收过程自动化

RECONMATIC项目的负责人,来自捷克理工大学的Jan教授,则向我们简要介绍了RECONMATIC项目规划,该项目汇集了来自世界三个地区的众多合作伙伴,他们来自欧盟 英国 还有中国。Jan表示,我们与中国的循环经济协会以及其他技术合作伙伴公司有着良好的合作,我们将一起实现RECONMATIC项目的目标和使命,力求在未来30年内实现建筑垃圾的全面回收。项目在欧洲有23个合作伙伴,计划6个示范项目去实地展示我们的解决方案。项目覆盖了欧洲各地不同的国家,包括英国、西班牙、意大利、希腊和塞浦路斯,以及来自亚洲的国家,也就是中国。


RECONMATIC项目成员

建筑行业的活动消耗了大量的能源和天然不可再生材料,然而建筑物不会永恒存在,当它们寿命终结时,则会占据很大一部分的垃圾填埋场,他向我们展示了不同地区垃圾填埋场被建筑和拆除废物所占据的情况。RECONMATIC项目的使命,则是把循环经济的原理和更高效的建筑和拆除废物管理结合在一起,从而更好地去管理建筑物的整个生命周期,这意味着几十年未变的建筑行业面临巨大的产业转型,而这不仅是真对发展中国家,对发达国家也是很大的挑战。


RECONMATIC项目任务

项目希望寻求新的解决方案和新的技术,通过采用数字孪生及BIM技术,整合建筑数据和信息,了解建筑的材料和特性,从而帮助优化或减少最后进入垃圾填埋场的废弃物。通过使用机器人和训练人工智能的自动化处理,从而更好地分拣和处理废料来得到更清洁的材料,最终给废弃材料增值,并用废弃材料创造出高收益的产品,帮助它们进入循环再利用中。最终的目的就是能交付一个能将所有的利益相关者联系在一起并加强相互之间合作的数字信息管理系统,从最开始提供废物材料到废物回收利用的全阶段数据。


我们已经设定了一些关键性能指标,比如通过采用项目最终研发出的解决方案,使得建筑产品的可重复使用率提高50%,以及就新标准或更新后的标准向欧盟委员会提出意见和建议,当新的技术和环境可持续性结合起来的时候,我们也需要有新的标准来支持技术的发展和应用。同时,我们也会制作辅助的教育工具和材料,并针对不同的利益相关者进行系统地培训,开展研讨会,也就是说,我们不仅提供解决方案和创新成果,我们也会帮助将这些解决方案有效地应用于行业和社会中去。



刘敬疆

中国建筑固废循环利用的重要性及现状

刘处长从三个方面,中国建筑垃圾资源化利用现状、中国建筑垃圾资源化利用处理机制以及中国建筑垃圾资源化利用发展前景为大家介绍了中国建筑固废循环利用的重要性及现状。


2019年,中国35个建筑垃圾试点城市产生量为 13.69亿吨,推算全国建筑垃圾产生量在35亿吨以上,其中工程渣土(泥浆)的产生量占建筑垃圾总产生量的70%以上。目前中国建筑垃圾资源化的主要对象仍是以废混凝土、废砖石为主的拆建类垃圾,其总量约占建筑垃圾总量的30%-40%左右。但截至到2020年,中国城市建筑垃圾资源化处理率还仅约10%,远低于欧美国家的90%和日韩的95%。中国建筑垃圾资源化的行业空间远远还未发挥,若中国的建筑垃圾资源化可达到欧美、日韩水平,将这些建筑垃圾进行资源化再利用,可创造万亿元价值。因此加快提高建筑垃圾资源化设施处理能力也就显得十分必要。


2020年,中华人民共和国《固体废物污染环境防治法》(修订)将建筑垃圾单列组章,明确了污染担责原则,规定了政府、企业和社会个人的主体责任,提出规划先行、用地保障、源头减量、设施建设、全过程管理、推动产品应用等要求和提高了违法处罚标准。国家、地方相关政策法规纷纷出台,全国多地地方标准的颁布,也为当地建筑垃圾资源化工作提供了支持。但由于建筑垃圾资源化涉及部门较多,监管难度较大,特许经营模式方便政府监管。所以中国建筑垃圾回收行业一般是特许经营模式,各地方政府在推进建筑垃圾治理工作时,偏向于将新建建筑垃圾资源化利用项目交由地方国企运营,因此存在较高的政策壁垒。


建筑垃圾处置流程

中国目前的建筑垃圾资源化处理技术采用全封闭作业无焚烧的纯物化处理工艺,除先进的工艺设备外、还包含除尘设备,并使噪声、粉尘和污水排放来满足环境要求。


建筑垃圾处理
建筑垃圾处理

我国城镇化建设还远未完成,基础设施投资仍存在较大潜力,据中国砂石协会预期砂石骨料需求将持续保持约200亿吨的高位,为满足建设需求,及快速消纳建筑垃圾,只有将建筑垃圾用于代替骨料一途。在工程建设用原材料短缺的问题越来越突出,建筑垃圾产生量急剧增长的大背景下,市场也给再生材料提供更大的空间,使得再生产品类型越来丰富,应用领域也越来越多样。此外,中国新建改建高速公路2.5万公里,近100万公里道路要求维护修缮。建筑垃圾满足路用建材的基本要求,所以中国公路网的快速发展又为建筑垃圾的市场扩展提供了广阔的发挥空间。所以,提高建筑垃圾的回收,是我国资源、环境、经济,三方的需求。



Vitalij Tetervov

BIM与建筑拆除废弃物管理

Vitalij所在的BIMBox公司为客户提供战略支持、3D建模及应用技术、BIM协调、模型验证、研究BIM信息管理标准ISO 19650系列的实施,从而帮助客户最大化地利用建筑行业的数据,因此他在研讨会中为大家介绍了建筑信息建模,BIM的基础以及它与建筑垃圾之间的联系。

BIMBox

BIM,可以是建筑信息模型,或建筑信息建模,或建筑信息管理,虽然有不同的定义,但有一点是不变的,那就是信息管理。人们利用这些数据来提供更好的决策,进行营销,设计,冲突检测,协调,用于结构分析或太阳光照分析等,由于BIM有非常多不同的用途,人们多半用BIM来提高建筑施工效率,但没有一个主要针对垃圾减量化,而我们希望能够利用BIM现成的优点来为绿色减碳建筑行业做贡献。虽然BIM和建筑垃圾之间没有非常多的联联系,但是已经有很多人在研究BIM在建筑垃圾减量中的潜力了,因为设计可能是减少垃圾最好的办法。


BIM

如果我们把BIM的使用分散到不同的阶段,我们可以看到能通过设计来消除垃圾,比如使用云检测工具来确保我们最小化现场的错误;在采购阶段,用工程估算来看看实际使用和购买的比较;利用数字化制造来减少浪费,使得原料出现在现场的时候是精确的;在施工过程中,利用施工序列、场地利用计划、工程估算规划;在拆除过程中,使用点云扫描来确保我们能准确地描述现场的情况以及预期产生的垃圾类型等等。所有这些都是由电子文档管理系统来支持的,从而确保我们能够管理这些信息。


BIM

我们在RECONMATIC项目中的任务,是定义一个开放的BIM方法,一个能在不同的软件包之间交换信息的方法,从而减少你花在映射属性上的时间,和传递信息时的数据丢失。通过创建一个共同的主线,使我们在交换信息时,可以信任这些信息。它是一个标准格式,它定义所有的建筑产品,并定义其包含的属性,从而能够被不同的软件应用程序读取。所以我们要观察建筑废物的整个生命周期,了解它们如何被运输,如何被设计,在设计阶段、施工阶段和拆除阶段分别需要什么信息,从而使废物信息管理更加有效。



Alfonso Arevalillo Román

建筑拆除前的废物审计

Alfonso介绍内容的第一部分讲了拆除和翻新活动前审计的指导方针;然后介绍了在CE标志下,如何用最好的方法引入一个循环的建筑产品;最后,讨论了如何让这些程序发展至数字化和自动化。


审计过程旨在提供业主可以提交拆除或翻新许可证申请并公开招标的文件,废物审计结果将支持相关部门批准计划工作的决定,这也是统计报告的一个要点,包括定义回收材料或回收材料的总量。这不仅是欧洲的目标,也是任何国家的目标。所以我们不仅要考虑法律要求,还要考虑其他可能的要求,以找到这些废料的最佳管理方法,最后,提交信息报告,并能为不同的利益相关者所使用,包括建筑所有者、有关部门等等,而这所有的步骤都要遵循质量体系,都需要有一个质量保证机制。


审计过程不仅是要列出所有的元素和材料清单,还需要预测有害物质的存在,确定哪些材料被污染了,是否可重复利用,并确定后期需要的运输容器,也就是为建筑废物管理做计划,有助于确定执行拆除活动或翻新活动的方式,确保所有的材料都以最好的方式进行分类,从而最大化利用和回收建筑废物。这也要求审核员要有足够的教育背景,对执行活动的工作人员也要进行特定的培训。作为审核员,他们也需要是独立自主的,能够遵循道德规范,承担专业责任,并有保险担保。


建筑拆除前的废物审计

如果我们要确认某种材料符合标准,我们就必须看到这个CE标志,但许多标准不包括新材料或者再生材料,比如用建筑垃圾做的骨料。这时就需要欧洲技术评估组织,例如Tecnalia就是这些技术评估机构之一,作为西班牙的三大技术评估机构之一,我们会评估产品的性能并检索出合适的类别给予其定义,并展开取得自愿性CE标志的工作,从而让它能够在整个欧盟进行自由贸易,并通过第三方的评估提高市场对所申报性能的信心。虽然这个过程在建筑行业,总的来说是相当保守和传统的,但是我们需要改变这一点,通过简化程序,使所有流程让自动化利用不会成为问题,也让这个行业更有竞争力。


在RECONMATIC项目中,Tecnalia主要研究自动化以及进行建筑拆除前审计的最有效方式,拆除与翻新活动的研究,以及新材料如何得到市场认可的路线。他们想要在建筑使用寿命结束时,得到建筑结构的数字孪生,确保无论是电子还是纸质信息都转化为模型。通过建立一个数据库,让我们在建筑的使用寿命期间时,可以对材料进行无损检测,了解材料性能、位置,环境条件等,并选择符合CE标准的制造过程、找到使用、回收这种材料的不同路线,从而创造市场。为此Tecnalia也正在开发质量控制和质量保证体系。有了这些信息和质量保证,只要把机制内不同主体包括进来,我们就会看到市场对此类产品的欢迎和接受。



Yong Wang

寿命到期建筑的结构材料回收

在通常情况下,当一个建筑的使用寿命即将结束时,一般的景象就是拆迁承包商到达现场,把整栋楼推倒,尽管这是最方便有效的办法,但这使得分离材料变得非常困难,从而使得这些材料失去了价值。所以王教授希望同大家一起思考,如何回收和再利用建筑结构构件,因为重新利用现有的结构构件一直被认为是困难的,但这是有可能的。


常见的建筑结构材料包括钢铁、混凝土、钢混复合砌体、砖块和木材。王教授向我们介绍了几种结构材料的回收情况。在英国,钢铁仍然是使用最多的建筑材料,占建筑框架使用的70%。英国的建筑构件往往由螺栓连接在一起,螺栓也很容易复原和回收,它们通常不会因为机械性能的降低而发生任何机械变化,除非生锈。目前英国也有一些公司在回收二次钢构件,并在多个项目中重新使用它们。


建筑结构回收

但是混凝土结构的话就比较困难,它缺乏灵活性,因为每个钢筋混凝土构件都有自己特定的尺寸和强度,所以对于混凝土,我们就必须使用额外的组件。另外在拆除阶段很难将混凝土从钢构件中分离出来,王教授向大家介绍了墙锯切割方式,就是将金刚石锯固定在墙上,用金刚石锯切开构件的连接界面,经过尝试,发现这种方法是可行的。


混凝土构件

对于砖块来说,通常需要用砂浆把它们连接起来,石灰灰浆可以很容易地被抖掉,但水泥砂浆并不容易抖落,王教授对此发明一种了称为冲压的技术。通过使用切割机并利用冲压穿过砂浆,冲压切割的结果虽然还可以看到一些砂浆粘在砖块表面,但它们已经达到可以再利用的条件。


砖块回收

对于木材,当前的困难是,木材往往与其他材料混合在一起,这导致木材完全失去了它的价值,因此能做的就是把木材从其他材料中分离出来。然后可以用这些木料制作新的结构构件,而在设计新的木结构时,可以采用可拆卸技术,用螺栓连接一块到另一块木结构构件,这样在建筑生命结束时,就可以像拆卸钢构件一样拆卸掉木构件。


王教授表示,建筑行业使用了大量的材料,循环经济的创新在建筑行业的思考才刚刚开始,所以潜力是巨大的。回收和再利用建筑物中的结构构件虽然困难,但它仍然是可能的,而难度的大小取决于你要处理的材料。总的来说,对钢材来说很容易,对混凝土来说很难,木材和砖块的难度则介于两者之间。但关键并不在于技术,技术都是有可能实现的,真正的关键在于创造一个市场和创造市场需求。



陈磊

双碳背景下建筑固废碳减排技术路径与资源化创新

陈磊则向大家介绍了中国建筑垃圾的概况,并进行了建材行业碳达峰碳中和技术路径分析。全国范围,近五年建筑垃圾产生量平均年增长约3%,历年累计堆存的建筑垃圾总量达200亿吨,占地超过26万公顷。为快速消纳,只有将建筑垃圾用于代替骨料一途。现阶段中国用于生产骨料、型材等再生产品的拆除垃圾量,占建筑垃圾总量比率的8%左右。


随着碳中和目标的设立,建筑固废行业成为了近年来发展的热门行业,2021年市场规模已突破千亿元根据估算,2030年建筑垃圾总量为34.94亿吨,其中工程渣土及泥浆约占70%,即24.46亿吨,资源化利用率约20%;拆除垃圾、装修垃圾、工程垃圾总量约为10.48亿吨,其中资源化利用率85%。以10亿吨建筑垃圾全部资源化利用为例,将减少天然砂石开采和运输10亿吨,带来的社会效益如下:


建筑垃圾资源化

陈主任也为大家介绍了建筑垃圾资源化产品创新的几个方向,比如通过应用于盐渍土路基固化、普通路基处理、围海造地等项目,提高建筑垃圾资源化的量的提高。此外通过研发再生板材,高流态轻质保温混凝土墙体或其他成套产品技术应用体系来提高建筑垃圾的高附加值。陈主任表示,世上本来没有垃圾,只有放错地方的资源,我们目前面对的建筑垃圾可能是个很头疼的问题,但是找到合适的中国特色技术路径,我们能够将它们变废为宝。


你也可以通过查看Arcas建筑建材视频号回顾研讨会的专家演讲内容。


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