中華鋪面研究室

 對比預拌混凝土的溫室氣體排放研提瀝青拌合業的脫碳路圖 應對氣候變化及其影響採取緊急行動 聯合國永續發展目標(SDGs)共17項中的第13項「氣候行動」 根據估計，光是混凝土就占了全球碳排放量的11%，且高達8成以上的碳足跡來自於現代建築中最常用、充當粘合劑，以及使混凝土硬化的波特蘭水泥（Portland Cement）(資料來源 iThome新聞 2024年8月26日：開放運算計畫正在推動綠色混凝土 )。國發會2022年3月公布的「 臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明 」中，水泥業已有策略路徑如圖1所示；瀝青混凝土的相關數據較乏，也未見有淨零技術策略路徑。 圖1、水泥業淨零轉型策略及路徑圖 (資料來源：臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明之圖11) 對比預拌混凝土的碳排放量 依環境部公布的「國家溫室氣體排放清冊報告」，我國2021年總溫室氣體(GHG)排放量為297,007千公噸二氧化碳當量，亦即297百萬公噸二氧化碳當量(MMtCO 2 e)；相對於美國的6,558.3 MMtCO 2 e (2019年)，美國瀝青鋪面協會(NAPA)2022年公布的瀝青混凝土生產階段(從搖籃到大門或A1-A3)的GHG排放量為21.7 MMtCO 2 e，占美國GHG排放總量的 0.3%，美國波特蘭水泥協會(PCA)2023年公布的年產預拌混凝土(Ready-Mix Concrete, RMC)生產階段的GHG排放量為97.6MMtCO 2 e，占美國GHG排放總量的1.04%，如表1所示。本研究依表1中的資料呈現方式，查對相關資料，將臺灣的瀝青混凝土與預拌混凝土的對比資料填入。 表1、瀝青混凝土與預拌混凝土的碳排放相關資料比對表 環境部環境資料開放平臺查得資訊 在環境部環境資料開放平臺以「碳足跡」查詢得四項資料(碳足跡排放係數、環境部推動產品碳足跡管理要點、台灣產品碳足跡資訊、及國內已制訂之碳足跡產品類別規則文件清單)；經查國內已制訂碳足跡產品類別規文件清單中已有180項，其中包括「水泥」及「預拌混凝土」，但尚無瀝青或瀝青混凝土的PCR文件；在 台灣產品碳足跡資訊 可查得多筆水泥、及預拌混凝土的碳足跡，如圖2所示，由圖可知水泥的碳足跡幾乎等同於其重量，而預拌混凝土的碳足跡則主要來自水泥的內含碳，因此，水泥用量高的配比碳足跡就高，添加碳足跡低的替代黏結料(飛灰、爐石)的配比則

 透過使用溫拌瀝青優化鋪路的品質、勞工安全健康、及永續性 近25年來WMA在歐洲的推展重點：最初對加水發泡有品質疑慮，後經長期成效實證消除；以降低瀝青煙曝露為主驅動力在挪威推展順利，以溫拌添加劑推動在德國受限，德國及瑞士因著重提高刨除料添加量而變緩，其實WMA與添加較高RAP相容且可並行。 (原文可於 EAPA官網 下載) 2024年5月歐洲瀝青鋪築協會(EAPA)針對溫拌瀝青的推展不如預期，再度發表「建議道路當局透過使用溫拌瀝青來優化鋪路的品質、安全健康、及永續性」技術報告(原文可於 EAPA官網 下載)，本文整理其中的要點。相關文章亦可參「 溫拌瀝青工法介紹 」及 「 推動溫拌瀝青兼顧減碳及勞工健康 」 歐洲推動溫拌瀝青的二股動力 - 德國與挪威大不同 與熱拌瀝青(Hot Mix Asphalt, HMA)相比，使用溫拌瀝青(Warm Mix Asphalt, WMA)最重要的好處是施工鋪築過程中瀝青煙霧曝露量顯著降低，符合歐洲瀝青產業減少瀝青煙霧曝露改善勞工的工作環境目標。第二個動力來自《京都議定書》(1997)簽約國同意在 2008 年至 2012 年將溫室氣體排放量降低至1990年水準以下 5%，採用較低製程溫度的WMA將有效減少溫室氣體排放；回應京都議定書(1997)中的溫室氣體減排需求，溫拌瀝青首先在德國和挪威出現；德國於 1998 年至 2001 年間累積鋪築添加溫拌劑的七個溫拌瀝青測試段，其中有六個是 SMA 混合物，一個是密級配混合物；根據所有的實驗室和現場性能檢測數據，判定具有與對比的熱拌瀝青相同或更好的性能 。 在挪威則採用熱拌廠製程中加少量水使瀝青發泡的溫拌瀝青技術鋪築測試路段，在 1999 年鋪築了兩個路段，經過三年的監測，得出的結論是抗車轍表現與對比的 HMA 相似；挪威公司開發高品質的水發泡技術，然後出口到其他國家（包括美國），儘管道路管理部門直覺上認為有品質疑慮，而不願意使用加水製造的瀝青混合料，但經第一批試驗路段所達到的性能（相當於HMA 並在降低30°C 的溫度下生產）提昇了接受度；在挪威企業聯合會「工作環境基金」資助的1.3 億歐元計畫之後，該技術在2010 年代以鋪築勞工的安全健康為新動力，該計畫在統計上顯示瀝青煙霧平均顯著減少58-67%（取決於測量方法），與HMA相比，使用低溫瀝青鋪路時瀝青煙霧的曝露量顯著降低。因此，2

 美國瀝青鋪面協會公布瀝青混凝土生產碳排放量 2022年發布的產業現況與未來減排機會 原文下載 前進的道路(The Road Forward)是美國瀝青鋪面協會(National Asphalt Pavement Association, NAPA)提出的永續願景，全力支持「瀝青產業達成2050淨零碳排倡議」。為實現「2050溫室氣體 (GHG) 淨零排放」目標，瀝青鋪築業必須認清生產原料的碳排放強度(Emissions Intensity)及生產過程的能源消耗，並持續努力予以降低。 生命週期盤查系統邊界 根據 ISO 21930 提供的生命週期框架，本報告分析的範圍著重於從搖籃到大門的排放，如圖 1所示，包括原材料的開採和生產 (A1)、將這些原料運送到瀝青拌合廠 (A2) 以及拌合廠的生產運作 (A3)，與瀝青混凝土環境產品聲明 (EPD) 中的範圍相同（詳參「 鋪面生命週期評估與瀝青混合料的環保產品聲明  」）。本報告的範圍還包括與報廢運輸 (C2) 相關的溫室氣體排放量。 圖1、依ISO 21930 建置的營建工程全生命週期各階段框架 ( 資料來源：作者依原文中譯 ) 本報告的重點是評估和記錄 2009-2019 年瀝青混凝土從搖籃到工廠大門的排放清單，包括三個主要生命週期階段： A1 – 與上游原料(例如瀝青結合料、骨材和瀝青改質劑的開採和加工)相關的溫室氣體排放； A2 – 與將原料運送到瀝青混合料生產設施相關的溫室氣體排放； A3 – 與瀝青拌合廠生產瀝青路面混合料相關的溫室氣體排放，包括電力生產和輸電等上游能源流程。 蒐集全國性物料盤查資料間接算得 本報告的溫室氣體排放量，是透過 openLCA 軟體使用 Mukherjee (2021) 開發的 LCA 模型計算的。本研究中計算溫室氣體排放的輸入資料和方法總體上符合瀝青混合料產品類別規則 (Product Category Rule, PCR)（NAPA，2022），以保持與瀝青混合料 EPD 中報告的排放量的一致性。然而，由於數據可用性的限制，與 PCR 要求存在一些偏差： 許多資料輸入，例如燃料消耗、電力消耗和運輸距離，都是根據瀝青鋪面協會(NAPA)和政府機構進行的行業調查推斷得出的。相較之下，瀝青混合料的 PCR 需要直接收集這些參數作為原始數據。 除改質瀝青黏結料外，不考慮與製造混合添加劑

 歐洲瀝青鋪面協會公布脫碳路徑圖 交通運輸業被認為是溫室氣體 (Green House Gas, GHG)排放最多的產業之一，其中道路承擔著歐洲 81% 的客運運輸和 73% 的歐陸貨運運輸。事實證明，保持路面狀況良好並採用低滾動阻力解決方案(low rolling resistance solutions)可以提高車輛的能源效率而減少GHG排放。此外，由於歐洲90%以上的道路以瀝青混凝土鋪築，歐洲「瀝青鋪路產業(Asphalt Industry)」有潛力成為歐洲脫碳(Decarbonizaion)進程的關鍵。緣此，歐洲瀝青鋪面協會(European Asphalt Pavement Association, EAPA)於2024年6月發布文件「邁向淨零 – 瀝青鋪路產業的脫碳路徑圖(Towards Net Zero – A Decarbonization Roadmap for Asphalt Industry)」。 原文下載：https://eapa.org/eapa-position-papers/ 1997 《京都議定書》和 2015 年《巴黎協定》後，簽署國制定氣候保護方面的共同行動以及具有法律約束力的減低GHG排放目標，每五年審查並加強氣候保護工作。歐盟則在《巴黎協定》的背景下，在2019年啟動《歐洲綠色新政》倡議，並於2021年提出所謂「55套案(Fit for 55)」的重大立法改革，計劃透過設立2030及2050兩個關鍵里程碑來改變成員國的政策時程：以1990年的GHG排放量為基準，到2030年減少55%，2050年實現淨零。 歐洲淨零碳排的基準是1990年的碳排放量，但當時並沒有足夠的數據可估算瀝青混凝土碳排放量，因此，假設1990年時WMA占比為 %，運輸耗能比目前(2024)高 52%，燃料分配為 30% 煤粉和 70% 重油，其餘參數未修改，依此計算出 1990 年瀝青混凝土的碳排放量為 101 kg-CO 2 e/t，如圖1所示，如果只考慮 A1-A3階段（從搖籃到大門）排放量為 67 kg-CO 2 e/t）；EAPA認為此估算值應該是保守的，1990年的實際排放量應該更高。  圖1、歐洲瀝青鋪面協會2024年6月公布的2050脫碳技術路圖 ( 資料來源：作者依原文中譯 ) 目前(2024)估算的瀝青混凝土碳排放量如圖2所示，瀝青混凝土

 瀝青混凝土成效試驗與平衡式配比設計 重點整理NCAT主任Dr. Randy West來台演講(Performance Tests & Balanced Mix Design) 因應未來高效低碳的道路養護需求，環境部資源循環創新及研究發展計畫支助的「以廢輪胎橡膠推動道路養護資源循環減碳技術(RECA-113-034)」以「輪胎循環高值化、道路養護低碳排」為願景，沿續歷年廢輪胎橡膠鋪路的成果，結合歐美實證可行的溫拌技術，除了在實驗室研發創新材料設計，也實廠實地測試化解業界疑慮，並委託美國瀝青科技中心（NCAT）執行部份測試以補不足，特邀NCAT主任Randy West博士來台進行技術交流，於2024年6月20日下午於公路局工程材料技術所主講「瀝青混凝土成效試驗與平衡式配比設計(Performance Tests & Balanced Mix Design)」。中譯該演講投影片製成之影片如下，本文重點整理該演講的內容。 為何從超級鋪面配比設計轉向平衡式配比設計? Dr. Randy West很直接地說，因為「美國各州公路局及產業界都承認「超級鋪面設計法」沒有兌現其承諾(DOTs and industry acknowledge that Superpave (Superior Performing Pavements) has not lived up to its promise. )」。美國一年要執行數千個瀝青混凝土的配比設計試驗[1]，然30年前開發的Supeerpave配比設計法，原意為用混合料成效試驗和分析模型來填補傳統體積特徵配比設計法的不足，在低交通量(Level I)延用傳統體積特徵為原則，中(Level II) 、重(Level III)交通量則應搭配成效試驗；可能是偏重於理論的完整性，當時選用的成效試驗不只有儀器昂貴無法普及，試驗程序也過度複雜不符合常規試驗需求，導入美國鋪面工程界時普遍認為不切實際而無法落實，使得超級鋪面配比設計法實際上只剩Level I的體積特徵成為主要控制項(詳參作者另文「 在鋪面疲勞開裂與車轍變形兩種成效間取得平衡 」及「 超級鋪面(Superpave)配比設計法 」)，無法符合複雜的鋪面成效實務狀況。 在Superpave剛推出的時期(大約是距今30年前)，美國路面工程界主要聚焦在車轍變形的問題，超級鋪面剪力