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(MMtCO2e);相對於美國的6,558.3 MMtCO2e (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 MMtCO2e,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97.6MMtCO2e,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)的配比則可有效降低預拌混凝土的碳足跡。


圖2、環境部台灣產品碳足跡資訊平臺查得的預拌混凝土碳足跡頁面

在台灣產品碳足跡資訊中以產品名包含「瀝青」、「柏油」皆查無資料;改在碳足跡排放係數以係數名稱包含「瀝青」,則可查得共18筆資料如圖3所示,此中密級配瀝青混凝土有標稱最大粒徑3/4及1/2英吋兩種,碳足跡數值分別為0.0808及0.0968;若以此排放係數計算,標稱最大粒徑1/2英吋的密級配瀝青混凝土的碳足跡為每公噸96.8公斤二氧化碳當量(kgCO2e),相對於歐美文獻中的資料偏高,揭露單位為公路總局蘇花公路改善工程處,有可能不只涵蓋「搖籃到大門(A1-A3)」,因此,暫採北部某熱拌廠之第三方驗證碳排放量,密級配不含刨除料,每公噸排放67kgCO2e,填入表1比對。

圖3、環境部碳足跡排放係數平臺查得的瀝青相關頁面
(資料來源:環境部碳足跡排放係數)

擬訂瀝青混凝土產品類別規則文件

相關單位應儘速擬訂瀝青混凝土產品類別規則文件(Product Category Rule, PCR),制定與歐美類似的碳足跡盤查系統及一致的生命週期分階段邊界,如圖4所示。瀝青混凝土屬於營建工程使用的大宗物資,生命週期分階段及定義如圖5所示,生產階段(由搖籃到大門)的碳排放量應由產品製程商(亦即瀝青拌合廠)自行宣告並經獨立第三方認證,用第三類環保產品聲明(ISO 14025) 的方示宣告(詳參「鋪面生命週期評估與瀝青混合料的環保產品聲明」)。


圖4、營建工程全生命週期分階段資訊


圖5、瀝青混凝土全生命週期分階段邊界及定義


瀝青拌合業現有低碳技術尚待落實

從表1可知,臺灣每年生產預拌混凝土的GHG排放量約占全國總排放量的5.2%,遠高於美國的1.0%,而其中超過90%來自組成材料水泥的內含碳(Embodied Carbon),低於10%是預拌混凝土廠的營運碳;目前依照「環境部溫室氣體排放量盤查作業指引」具備熟料生產程序的水泥業,應盤查登錄及查驗溫室氣體排放量;由於具熟料生產的水泥業大都是上市櫃公司,已具ESG理念也都附設有預拌混凝土廠,近20餘年來,以飛灰、高爐石等卜作嵐材料替代水泥的低碳混凝土配方市場也已成熟,在「臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明」中,水泥業也已有製程改善、能源轉換、及循環經濟等策略路徑。

依美國NAPA的分析,透過實施既有的技術,瀝青混凝土「搖籃到大門」的總排放量長期來看可降低24%,這些所謂的「既有技術」包括:(詳參「美國瀝青鋪面協會公布瀝青混凝土生產碳排放量」)

  • 增加回收材料的使用;
  • 增加使用天然氣作為燃燒器燃料;
  • 降低骨材含水量,進一步降低燃燒器燃料消耗;
  • 多使用溫拌瀝青(WMA)技術來降低瀝青混合料的生產溫度;和
  • 透過能源效率措施減少電力消耗。

相較之下,台灣每年生產瀝青混凝土的GHG排放量約占總排放量的0.22%,雖低於美國的0.33%,但生產每公噸瀝青混凝土的GHG排放量約67 kgCO2e,高於美國的51.4 kgCO2e,若依美國經驗來自組成材料瀝青膠泥的內含碳(Embodied Carbon)約為53%,則有接近50%是瀝青拌合廠的營運碳(Operational Carbon),但,除了供應瀝青膠泥的中油與台塑外,沒有一家生產瀝青混凝土的企業是上市櫃公司,單獨一家拌合廠全廠化石燃料燃燒之直接排放產生之溫室氣體年排放量難達2.5萬公噸二氧化碳當量,因此,短期之內只有依靠企業自願揭露排放量,較難有像水泥業的製程改善、能源轉換、及循環經濟等淨零策略路徑。

瀝青混凝土低碳技術的發展方面,近20餘年來,在添加舊路面刨除料(Reclaimed Asphalt Pavement, RAP)的循環經濟方面,發展迅猛使得台灣目前的鋪路印象幾乎是「刨除重鋪」常是「刨5公分鋪5公分」,也就是刨除量與鋪築量相同,因此「瀝青混凝土刨除料堆積如山,衍伸出相關環保與工程管理的問題;不僅是「相關法規最高僅添加 40% 於熱拌再生瀝青混凝土,剩餘之刨除料只能堆置於廠內」,也出現鋪路品質下降的相關議題,包括道路管轄單位不允許在成效要求較高的主幹道採用,也似乎出現「惡循環」,也就是因不重視品質擅自提高RAP添加量,使鋪路品質下降增加道路養護需求,而又增加RAP產出量。(詳參「舊路面刨除料只是黑色粒料嗎?」)

瀝青混凝土市場大部份是公共工程,政府道路主管機關有很大的主控權,以往由路權機關驅動的創新研發案,大都不只限在實驗室試作,而能獲瀝青拌合廠搭配而試辦;除了前述添加舊路面刨除料發展超速外,鋼爐石、垃圾焚化底渣等替代粒料、橡膠瀝青及溫拌瀝青等低碳技術,也已經在實際路面上驗證;但,瀝青拌合廠的經營大都粗獷豪放,缺乏自發性的品質與技術精進動力,較難像歐美國家由民間企業推動,而應由政府部門以全局主導。

在健全品質管理機制下的脫碳路圖

熱拌瀝青混凝土(HMA)還不能像預拌混凝土(RMC)般以品質特性(強度)訂購;RMC是較成熟的商品,HMA則仍需以契約規範品質,兩者市場機制不同,品質管理機制也不一樣。國內不同管轄單位的品質管理細節雖略有不同,然業者普遍抱有「品質不是市場競爭利器」的觀念,甚至成為許多工程人員口中的「妥協現實」,因此,健全瀝青混凝土的品質管理機制,才能真實反應不同材料的鋪築成效,實現鋪面生命週期成本分析(LCCA),進而納入環境性質的生命週期評估(LCA),是推廣低碳養路技術的根本。(詳參「確保熱拌瀝青路面鋪築品質的管理機制」)

政府道路主管機關倡導淨零碳排建材

有了健全的品質管理機制做支撐,道路主管機關可以仿照英國公路實施公路維護施工碳排產生源及邁向淨零碳排的關鍵行動,如圖6所示,首先是在短期內經由相關工程單位的資料蒐集彙整,建立目前碳排放產生源,以做為減碳基準,再來就是實施「邁向淨零碳排的關鍵行動」,如圖所示,包括導入營建材料碳管理系統(carbon management system)以倡導採用淨零碳排建材,使得供應商必須置入減少排放的方法,包括精實營建實務和循環經濟原則,也將使用數位技術來提昇現有公路網的容量,以便能最大限度地減少新建公路。


圖6、英國國家公路提出的公路維護施工碳排產生源及邁向淨零碳排的關鍵行動

瀝青拌合業脫碳技術學歐盟

有了健全的品質管理機制做支撐,及公路主管機關倡導採用淨零碳排建材,做為材料供應商的瀝青拌合業即可學習美國的「現有低碳技術」(前節六項)及或EAPA的脫碳路圖中的九項減碳技術,如表2所示。本文綜合整理這些減碳技術,仿照圖1(水泥業淨零轉型策略及路徑圖)的邏輯,製作瀝青拌合業淨零轉型策略及路徑圖,如圖7所示。由圖可知瀝青拌合業應立即採行的因應氣候行動(聯合國第13項SDG)為:(1)降低骨材含水量, (2)改用天然氣作燃料, (3)多用WMA技術降低拌合溫度, (4)增加平均RAP添加量, (5)啟動「瀝青4.0」數位化生產管理提昇效率。


表2、歐盟EAPA脫碳路圖中列出的九項技術及其減碳潛勢


圖7、本文建議的瀝青拌合業淨零轉型策略及路徑圖

建議政府道路主管機關在健全品質管理機制下倡導淨零碳排建材,瀝青拌合業落實現有低碳技術,擬訂瀝青混凝土產品類別規則文件,本於透明誠信原則揭露產品碳排量,研發創新技術並且滾動檢討脫碳路圖,共同邁向2050淨零碳排目標。








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