从全球走私到资源短缺，建筑业该如何突围这场沙子危机
- Twiggy Zhao
- Dec 3
- 6 min read
你可曾想得到，沙子这种看似不值钱且极为朴素的东西，却是全球规模极大的走私品之一。沙子看起来取之不尽用之不竭，目前却面临资源短缺的问题。而沙子消耗量最大的地方就是建筑，特别是混凝土，其核心原料之一就是沙子，它作为细骨料，能够让混凝土变得更密实、好施工、也更耐久。随着城市化的不断发展，我们对沙子的需求还在飙升，建立更可持续的建材循环体系已成为迫在眉睫的任务。其中消耗量
首先沙子的用途非常广泛，建筑、玻璃、油漆、化妆品，甚至葡萄酒都会用到沙子。其中消耗量最大的地方就是建筑，特别是混凝土，其核心原料之一就是沙子，它作为细骨料，能够让混凝土变得更密实、好施工、也更耐久。但这不意味着任何来源的沙子都可以用。
世界正面临沙子短缺
沙子作为一种自然资源，要靠自然慢慢沉积才能形成，周期特别长。其次，沙子用量最大的建筑行业所使用的沙子必须得是边缘粗糙、形状不规则的，一般来自河流、湖泊和海边的沙滩。而像是沙漠里的沙子，由于常年风水日晒，颗粒又圆又滑，在水泥中起不到粘合的作用。
随着城市化的不断发展，使得我们对建筑建造的需求一直在增加，特别是在发展中国家。沙子是地球上第二大最常用的资源，仅次于水。人们经常从河流中疏浚沙子，从海岸线挖掘沙子，或进行采矿作业。
据估计，每年用于建筑的沙子开采量高达500亿吨，足以在地球周围建造一堵九层楼高的墙。与此同时，沙的开采量还在以每年约6%的速度增长，完全是不可持续的[1]。
生态破坏与黑市暴涨
采沙者挖走了大量的土地后，河岸坍塌的风险大大提高。被过度开采的河床以及海滩，对于水里的生物是毁灭性的破坏。从河床中挖沙会破坏底栖生物的栖息地。被搅起的泥沙让水体变得浑浊，导致鱼类窒息，并阻挡维持水下植被生长所需的阳光。
在东南亚地区，越南湄公河三角洲正在缓慢消失，气候变化导致的海平面上升是造成三角洲每天损失相当于一个半足球场大小土地的原因之一，而河沙开采更是为其雪上加霜[2]。
对沙子的竞争日益激烈，以至于在许多地方，犯罪团伙也涉足其中，成吨成吨地开采沙粒，然后在黑市上出售。一旦与合法的沙子混在一起后，就几乎无法分辨。因此走私沙子成为了需求大、门槛低、风险低，又收益颇丰的产业链。也因为黑帮的涉足，而催生了暴力和死亡威胁。
建筑业急需新模式，建立循环经济体系
随着全球对天然沙石的需求仍在持续飙升，而建筑与基础设施工程又是沙石资源消费的主要领域，建立更可持续的建材循环体系已成为迫在眉睫的任务。越来越多的研究与政策共识指出，减少对天然沙石的依赖、扩大再生骨料的使用，是应对资源短缺与生态压力的关键方向。
根据英国矿产产品协会MPA的数据，英国在2022年处理的再生和副产物材料总量达到创纪录的7350万吨，占该国总需求的30%以上。其中6030万吨再生骨料来自建筑、拆除与土方废弃物，包括混凝土、砖石、旧铁道道砟以及挖方土等材料。其回收率在欧洲主要国家中名列前茅，甚至高于其他所有主要欧洲经济体[3] 。
但在在全球范围内看，再生骨料的整体回收率和利用率仍然偏低，一些地区甚至不足10%。这背后的原因并不意外，拆除废弃物成分复杂、质量不可控，再生骨料缺乏统一标准，再加上天然沙石价格低，市场对再生材料的偏见依旧存在。要让循环经济真正运行起来，建筑行业亟需解决的是质量与可信度，这也正是目前技术革新的重点。
RECONMATIC在线培训课程
阿卡斯-卡利斯托（A&C）参与的RECONMATIC项目——面向可持续和可循环建筑废弃物管理的解决方案关键技术研究，正在尝试用更智能的方式解决“第一公里”的难题。其自动化解决方案希望能够从源头入手，减少建筑垃圾的产生，并在回收过程中，通过多传感器识别、AI判读和机器人手臂进行精准分拣，大幅提升拆除废弃物的纯度，减少污染物混入，提升再生材料的质量和稳定性，扩大建筑拆除废弃物再生和再利用的市场需求。
这个为期四年的项目，目前已经接近尾声，并推出了在线培训课程。课程提供中英双语，无论你是建筑设计师、废弃物管理者、政策制定者或者仅仅是对循环经济感兴趣的人，你都可以参与这个免费的课程培训，完成考试或者证书。
该课程通过将理论与实际应用相结合，帮助参与者更全面的理解建筑建造的环境影响，如何提升资源效率，并采用创新方案，推动建筑环境向更加可持续的方向发展。
绿色骨料制造技术的发展
不可否认，可再生骨料以及二级骨料的制造技术和应用，是在迅速发展中的，尤其是在非结构用途上，比如道路建设，这可以在一定程度上帮助减少使用天然沙石。在可再生骨料领域，目前的领先企业，比如海德堡和Holcim，他们不仅有多个全流程建筑拆除废弃物回收工厂，还有自建再生骨料加工线，甚至结合CCUS技术[4]。
在二级骨料领域，像是Blue Phoenix Group，OCO这样的企业，会将垃圾焚烧能源厂产生的焚烧炉底灰和空气污染控制残渣回收再利用，转化为二级骨料，甚至是负碳的骨料[5][6]。
除此之外，像是用碎塑料，甚至是用压碎的油棕壳和稻壳来替代部分沙子，也是目前正在研究的方向。由巴斯大学牵头，并与印度果阿工程学院合作开展的一项研究结果显示，在混凝土中用废塑料替代10%的沙子，有望减少印度街头堆积的大量塑料垃圾，同时缓解全国性的沙子短缺压力[7]。
承重混凝土面临的挑战
在承重混凝土的应用中，再生骨料面临的挑战依旧很多，优质的再生粗骨料通常可以在结构混凝土中以20%~50%的比例替代天然骨料。但再生细骨料由于含有更多残留沙浆，使得其吸水率更高、收缩更大、孔隙率也更难控制，这些都会直接影响混凝土的强度和耐久性，尤其是渗透性和抗冻性能。因此，在全球大部分标准体系里，再生细骨料在承重混凝土中的使用比例都非常有限。
目前的趋势是，用人工制沙来替代天然沙。人工制沙也被称为机制沙，主要办法是使用机械，将岩石加工成不同大小的沙子。人工制沙速度快，可以根据不同的需求量，及时有效地生产出沙。另外，人工制沙原料充足，比如中国浙江是多山地区，可以就地取材。但沙石料设备生产出的机制沙棱角比较尖锐分明，坚固性能比河沙稍差[8]。
海德堡与细骨料塑形技术世界领先的Kayasand公司一起合作，在澳大利亚Bass Point采石场建设一座先进的生产系统，通过一种专门用于细颗粒塑形的VSI（立轴冲击式）破碎技术，把过量的采石场粉尘转化为高性能混凝土用沙。
使机制沙能够在不降低混凝土性能的情况下，让混凝土中的天然沙替代率从1/3提升到2/3，未来甚至可能达到100%。从而减少浪费、保护天然资源并降低生产成本，该项目计划于2026年底完工[9]。
另一些科学家则致力于研发用沙量更少的混凝土，同时，研究人员也在探索更有效的混凝土研磨和回收方法。但要跟上并满足对天然沙需求仍在持续增长的市场，显然，我们需要加快研究的步伐，尤其是提高新技术商业化的能力，让这些材料和技术规模化地进入市场。
我们需要建立健全的循环经济体系、更新材料标准、让监管更透明，让再生材料能够以更低风险、更可预测的方式进入市场，才能让建筑行业愿意真正使用这些低碳材料。只要政策、市场和技术继续往同一个方向靠拢，未来的城市才有可能摆脱对自然河床与海岸线的依赖和剥削。
