比較不同配比瀝青混凝土的蘊含碳
熱拌瀝青混凝土之生命週期各階段分界,依ISO 21930包括生產階段(A1-A3)、施工階段(A4–A5)、使用階段(B1-B7)、及壽終報廢階段(C1-C4)等,如圖1所示;基於A4與一般商品的運輸銷售不同,且鋪築施工(A5)受制於施工承包商;施工完成後,瀝青混凝土與其他建材結合成為鋪面結構的一部分,使用期間(B)的環境負荷資訊則由業主(所屬道路管轄單位)掌控,且鋪面的環境負荷又都與交通荷重和鋪面結構交互相關(例如較平坦的路面行車能耗較低則對環境的衝擊也較低),具有其重要性,但計算不易且與車輛使用能耗的環境負荷重疊;因此,瀝青混凝土生產製造商提出經第三方認證的環境產品宣告 (Environmental Product Declaration, EPD),大都是一般稱為「搖籃到大門(Cradle to Gate)」(圖中A1~A3階段)的環境負荷量,後續的階段如安裝、使用與廢棄等皆為可選。
依據歐美的文獻,瀝青混凝土的EPD需要拌合廠蒐集至少一年的一級資料,包括(1)出廠瀝青混凝土總量及不同配比類別的年產量及占比,(2)總用電量,(3)發電機耗用油料量,(4)燃燒乾燥器耗用能源, (5)廠內機具耗用能源,(6)砂石與黏結料總用量及運輸距離,(7)用水量,(8)煙道排放量等;而經獨立第三方認證公告的瀝青混凝土EPD,則是逐一依熱拌瀝青混凝土的不同配比個別公告,且公告的EPD中需明列產品的配比組成,及盡可能計算輸出的完整環境負荷資訊,包括5項環境衝擊指標(其中第一項即為碳排放量)、10項資源耗用指標、8項廢棄物及材料流指標、以及其它指標。
若著重於碳排放衝擊,瀝青混凝土從搖籃到大門的碳排主要包含三大階段:(1) 原料獲取(A1),即受原料配比影響的「蘊含碳」;(2) 原料運輸(A2),受運具與運距影響;以及 (3) 生產製造(A3),指生產過程消耗能源所產生的碳排。
碳排放係數代表消耗單位資源所產生的二氧化碳當量,計算時宜優先採用供應商盤查實測值,無數據時才使用資料庫平均值。鑑於國內營建材料資料庫目前仍缺乏適用之瀝青混凝土碳排係數,故參考美國瀝青鋪面協會(NAPA)發布的原料係數(如表 1)。
數據顯示,三種改質瀝青中僅橡膠改質瀝青(RMB)的碳排係數低於純瀝青。而國內主流的彈性聚合物(3.5% SBS)改質瀝青(MB),其碳排係數比純瀝青高出約 20%,比採用廢輪胎膠粉(GTR)改質的 RMB 更高出約 23%。主要原因在於石化來源的 SBS 嵌段共聚物(Styrene-Butadiene-Styrene block copolymer)碳排係數顯著偏高,而由廢輪胎回收處理的 GTR 碳排放係數則較低。
美國NAPA的統計資料顯示,每生產一公噸熱拌瀝青混凝土平均排放59.1 kgCO2e,其中57%來自原料的內含碳(A1),38%為熱拌廠的生產碳(A3),而原料的內含碳中,黏結料占94%,是生產瀝青混凝土上游溫室氣體排放的最重要貢獻者。依據國內不同瀝青混凝土的配比組成,引用表1中的原料碳排係數,計算得不同瀝青混凝土的內含碳比對,如表2至表12所示;表2的材料組成是一般標稱最大粒徑(Nominal Maximum Aggregate Size, NMAS)為19mm的密級配組成,其中瀝青用量占4.8%,沒有添加刨除料,也沒有針對填縫及抗剝脫考量而添加水泥,此種瀝青混凝土的內含碳為33.89 kgCO2e/公噸,與NAPA統計的A1平均值33.69 kgCO2e/公噸很接近。
瀝青改質多出的碳排量可比較表2及表3,雖然SBS只占黏結料量的3.4%,但因SBS的碳排係數高達4,263kgCO2e/公噸,SBS改質密級配的內含碳增為40.00 kgCO2e/公噸;以往有不用回收粉塵及抗剝脫要求,而添加水泥的提高品質要求,但因水泥的碳排係數高達800kgCO2e/公噸,每公噸添加19公斤的配比,如表4所示,瀝青混凝土的內含碳增為49.02 kgCO2e/公噸;添加刨除料可同時減少瀝青及砂石的用量,表5為最近高公局試辦添加刨除料的配比,由表可知使用SBS改質瀝青、刨除料添加量約為20%,該類瀝青混凝土的內含碳則因添加刨除料,而從表4的49.02 kgCO2e/公噸降為表5的46.41 kgCO2e/公噸;表5若與改質不加水泥的表3比對,則添加20%刨除料,將內含碳從40.00 kgCO2e/公噸降為31.28kgCO2e/公噸。一般瀝青添加刨除料的減碳量可比較表2及表7,添加20%刨除料可將內含碳從33.89 kgCO2e/公噸降為27.65kgCO2e/公噸,大約減少6.24 kgCO2e,符合歐美文獻提到「每添加10%刨除料可減碳3公斤」的敘述。
瀝青拌合業的減碳策略中,研發使用低碳黏結料量是重點,主要就量因為黏結料占內含碳的94%;除了橡膠瀝青越級配外,近年來已開始採用工廠化橡膠瀝青,以PG規範來要求,橡膠改質瀝青(Rubber Modified Binder, RMB)與SBS改質瀝青同樣符合PG76-22的規定,最近依平衡式配比設計(Balanced Mix Design, BMD)法完成的橡膠改質密級配,如表8所示,該配比雖同為NMAS=19mm的密級配,但採用BMD依抗開裂成效需求,提高黏結料用量至5.5%,與表3對比,將SBS改質替換為RMB改質,可將內含碳從40.00 kgCO2e/公噸降為37.11kgCO2e/公噸。
若引用NAPA均值 A1:A2:A3=57%:5%:38%,亦即A2及A3直接引用NAPA的平均值,彙整依配比計算之不同瀝青混凝土碳排比對如表13所示。














留言
張貼留言