研究发现：用橄榄核制成的砖块可降低建筑物的碳足迹

一项新研究表明，橄榄核废料能够有效降低建筑能耗，这展示了循环经济如何应用于建筑行业。

来自拉里奥哈大学机械工程系的西班牙研究人员利用研磨后的橄榄核，生产出更节能的建筑材料。

研究人员证明，在砂浆砖制造中使用研磨后的橄榄核，不仅能带来显著的经济效益，还能减少建筑施工及建筑使用对环境的影响。

该研究分析了在建筑施工中，将研磨后的橄榄核按细骨料体积的 5% 至 15% 的比例掺入多孔砂浆砖所产生的影响。

在外墙砖的生产中使用橄榄核废料，清楚地说明了循环经济如何将一个行业的副产品转化为创新且可持续的建筑材料。- 哈维尔·费雷罗-卡贝略，拉里奥哈大学工程研究员

掺杂是一种向材料中添加微量物质以改变其性能的技术。该方法被应用于建筑材料的制造中，以提高其能源效率、强度、耐久性、耐火性或耐腐蚀性。

近年来，越来越多的研究关注于通过掺杂来降低热导率，从而降低建筑物的供暖或制冷能耗。

建筑是欧洲最大的单一能源消耗者。欧盟总能耗中约有 40% 用于建筑，而欧盟家庭能耗中约有 80% 用于供暖、制冷和热水。

欧盟 85% 的建筑建于 2000 年之前，其中 75% 的建筑能效表现不佳。因此，建筑业被视为实现欧盟能源和气候目标的关键所在。

该研究主要聚焦于西班牙安达卢西亚地区，那里因橄榄油生产而产生了大量橄榄核副产品。

“我最初的兴趣源于观察到橄榄油产业产生的巨大废弃物量，特别是橄榄核，”首席作者哈维尔·费雷罗-卡贝略表示。

“这些残渣在再利用和增值方面具有巨大但尚未充分利用的潜力，”他补充道。 “在研究这些果核的潜在应用时，我发现了将其用于制造砂浆外墙砖的可能性。这一构想促使我进一步研究该方案的可行性及其环境影响。”

该团队的分析表明，通过减少供暖和空调设施中的传统能源消耗，从中期（10 至 20 年）开始即可实现成本节约和经济回报。

Ferreiro 等人此前的一项研究表明，掺入浓度高达 30% 的研磨橄榄核混合物不会影响结构的可塑性。研究发现，浓度超过 15% 会将经济回收期延长至超过西班牙建筑的平均使用寿命（70 年）。

为了评估环境影响，研究人员对多个因素进行了研究。这些因素涵盖了产品的整个生命周期，从橄榄核的研磨及其随后的运输，到掺杂砂浆砖的生产和运输。

在分析最终产品随时间推移的净影响时，考虑了所使用的资源（能源、燃料和水）以及产生的废弃物（碳氧化物、氮氧化物和固体颗粒）。

研究发现，增加橄榄核作为细骨料的替代比例，会增加大多数类别的环境影响，但用水量除外。

橄榄核含量越高，对水的影响就越小，因为天然骨料的生产需要大量的水进行内部清洗。

掺入 15% 的橄榄核可使用水量减少 7.98%，每平方米外墙可节省 0.61 立方米的水。

在全球变暖方面，计算得出掺入 15% 橄榄核会使二氧化碳排放量增加 4.68%，相当于每平方米外墙 0.8 公斤二氧化碳。这一增加是由于掺入橄榄核需要消耗更多的能源和资源所致。

与天然骨料生产相关的类别，包括酸化、富营养化和光化学氧化，其增幅分别为 29.13%、 30.28%和21.56%。橄榄核的制备过程涉及破碎和运输环节的能耗及物料消耗，正是这些环节导致了上述影响。

研究发现，运输过程显著影响再生骨料的可利用性，增加了影响臭氧层的氮氧化物、碳氧化物和固体颗粒。

15% 的掺混量导致臭氧层消耗增加 8.90%，化石燃料消耗增加 8.19%，相当于每平方米外墙 6.90 兆焦耳。

然而，如果按 35 年计算，与初始制造过程相关的能源消耗和排放增加，完全被总体节省所抵消。

分析表明，在此期间，15%掺杂材料的制造净能耗低于零，所有建筑能源的二氧化碳排放量也低于零。对于使用电力作为能源的建筑而言，这一结果尤为显著，减排幅度高达 105.84%。

然而，作者强调，橄榄核掺杂的好处仅限于橄榄废料丰富且就地可得的地区，因为运输是能源消耗和排放的重要因素。因此，运输量的增加将导致效益大幅减少。

他们还指出，这只是该行业提高可持续性潜力的众多例子之一。

“循环经济将通过提供可持续且高效的解决方案来应对环境和经济挑战，在建筑业的未来中发挥关键作用，”费雷罗说道。 “通过采用再利用、回收和减少废弃物的原则，建筑行业可以最大限度地减少对环境的影响，并最大限度地提高资源利用率。”

“就我研究的具体背景而言，将橄榄核废料用于制造外墙砖，正是循环经济如何将工业副产品转化为创新且可持续的建筑材料的生动例证，” 他补充道。

全球范围内已实施了许多旨在提高建筑和施工行业可持续性的举措。

这些举措涵盖范围广泛，从联合国“可持续发展目标12”和欧盟“建筑与翻新浪潮”等跨国计划，到国家和地方层面的立法。

然而，费雷罗认为还有更多工作可以做。

“政府可以通过支持性政策和计划，在鼓励可持续建筑领域的研发方面发挥关键作用，”他说。 “这可以包括为投资于与建筑业循环经济和可持续性相关的研发项目的企业提供财政激励。”

“此外，政府还可制定法规和标准，以促进建筑行业使用再生材料并采用可持续实践，” 费雷罗总结道。“教育和宣传项目也有助于让主要利益相关方认识到可持续性和循环经济在建筑业中的重要性。”