第六章 永續混凝土生命週期評估 永續混凝土生命週期評估 永續混凝土生命週期評估 永續混凝土生命週期評估 第一節
第二節 永續混凝土生命週期評估案例分析 永續混凝土生命週期評估案例分析 永續混凝土生命週期評估案例分析 永續混凝土生命週期評估案例分析
第二節
第二節 第二節 永續混凝土生命週期評估案例分析 永續混凝土生命週期評估案例分析 永續混凝土生命週期評估案例分析 永續混凝土生命週期評估案例分析
本節以第五章第一節的低碳混凝土配比為例評估其生命週期，希望知道案例中 水、膠結料、粒料等對減碳的效益和溫室效應的影響。
本研究先透過生命週期評估法，針對低碳混凝土配比中的每項材料進行生命週期 盤查，評估方式是採 SimaPro 7.3 內建的環境衝擊評估模式 Eco-Indicator95 來評估溫室 效應的影響，其中利用聯合國跨政府氣候變遷小組 IPCC 所制定的計算公式計算碳排 放。
5-2-1 混凝土組成材料的生命週期盤查 1. 水及粒料生產過程的生命週期盤查
根據臺北自來水事業處公佈的資料得知，自來水的生產過程大致須經過原水取 水、淨水處理及加壓供水等過程。粒料的生產則包括原石的開採及破碎處理，最後再
經由過篩後使用。
2. 水泥生產過程的生命週期盤查
圖 6-1 為水泥生產的流程圖，顯示由生料的處理到研磨水泥中間的每一個過程皆需 要用到燃料或者是電力，這些都是水泥生產過程中二氧化碳排放的主要來源。
圖 6-1 水泥生產流程 (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
3. 飛灰與爐石生產過程的生命週期盤查
飛灰與爐石皆屬工業副產品。產品二氧化碳的排放可分為兩階段，第一階段為主 要階段，是產品生產過程的二氧化碳排放。第二階段則為次要階段，是工業廢料轉為 副產品加工過程中的二氧化碳排放。由圖 6-2 得知，飛灰的加工過程僅需要乾燥處理。
再由圖 6-3 得知，水淬爐石粉末的加工過程中須經過水冷、乾燥、及研磨最後才得到水 淬爐石粉末，而這些過程都需要使用到燃料或電力。
圖 6-2 飛灰產出流程 (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
圖 6-3 水淬爐石粉產出流程 (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
5-2-2 混凝土組成材料生命週期的盤查結果
表 6-3 為混凝土組成材料生命週期的盤查結果。表中顯示，每生產 1 公噸的水泥 必須消耗 110 kg 的燃煤和 111.3 kwh 的電力。每生產 1 公噸的水需消耗 0.16 kwh 電力。
生產飛灰只需要乾燥，因此幾乎不消耗能源。每生產 1 公噸的爐石在冷卻、破碎及研 磨過程中，共需要消耗 14 kg 的燃煤及 70 kwh 的電力。
表 6-4 顯示每生產 1 公噸水泥所需的原料數量。由表中得知，每生產 1 公噸水泥 需要消耗 1.28 ~ 1.4 公噸的石灰石，0.05 ~ 0.1 公噸的矽砂，0.05 ~ 0.1 公噸的鐵碴，0.09
~ 0.18 公噸的黏土及 0.03~0.04 的石膏。
表 6-3 混凝土組成材料的能源消耗
生產 燃煤(kg) 電能(kwh)
水泥(ton) 110 111.3
水(ton) 0 0.16
粒料(m3) 0 17.064
飛灰(ton) 0 0
爐石(ton) 14 70
(資料來源資料來源資料來源資料來源：：：：本研究整理本研究整理本研究整理本研究整理)
表 6-4 生產 1 公噸水泥所需的原料(公噸)
原料 石灰石 矽砂 鐵碴 黏土 石膏
數量 1.28~1.4 0.05~0.1 0.05~0.1 0.09~0.18 0.03~0.04 (資料來源資料來源資料來源資料來源：：：：本研究整理本研究整理本研究整理本研究整理)
5-2-3 盤查結果分析與討論
混凝土組成材料碳排放量計算與討論(IPCC 計算模式)
圖 6-4 為混凝土組成材料的碳排放量計算特徵化的結果。由圖中得知，表 5-8 低碳 混凝土配比條件下的組成材料中，對於碳排放影響最大的是水泥的生產，其次是水淬 高爐石粉。
圖 6-4 混凝土組成材料碳排放量計算特徵化結果(IPCC 模式) (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
根據 IPCC 模式的計算結果可得知，平均每生產 1 公噸的混凝土就會產生 715 kg 的二氧化碳排放。另外，Climate Wiser 計畫[13]曾建議平均每生產 1 公噸的混凝土約產 生 798 kg 二氧化碳排放，兩者間僅有 9 %差距，由此可驗證本計畫調查結果與計算結 果的可靠度。
表 6-5 混凝土組成材料碳排放量(公噸)
混凝土組成材料 水 水泥 爐石 飛灰 粒料
kgCO2 eq 0.0997 715 76.7 0 4.01 (資料來源資料來源資料來源資料來源：：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
低碳混凝土碳排放量計算與討論(IPCC 計算模式)
圖 6-5 為低碳混凝土碳排放量計算特徵化的結果。由圖中得知，當混凝土中的礦物 摻料添加比例越高時，相對的碳排放量就會逐漸減少(圖中的數字編號為礦物摻料的添 加量)。
圖 6-5 低碳混凝土碳排放量計算特徵化結果(IPCC 模式) (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
根據 IPCC 模式的計算結果得知，平均每生產 1 m3的混凝土(水膠比 0.5)就會排放 312 kg 二氧化碳。添加 10 %的粉煤飛灰時，則可減少每 1 m3混凝土 7 % ~ 9 % kg 的二 氧化碳排放量。添加 10 %的水淬高爐石粉時，則可減少每 1 m3混凝土 6 % ~8 % kg 的 二氧化碳排放量。
表 6-6 1m3混凝土碳排放量
低碳混凝土配比 OPC F1 F3 F5 S1 S3 S5 AAS kgCO2 eq 312 289 226 163 293 237 202 40 (資料來源資料來源資料來源資料來源：：：：本研究整理本研究整理本研究整理本研究整理)
低碳混凝土對溫室效應之影響(環境衝擊評估模式 Eco-Indicator95)
圖 6-6 為低碳混凝土各配比下對環境衝擊特徵化的結果，在 Eco-Indicator95 的模式 中除了可對溫室效應及對環境的衝擊進行評估外，還可以針對另外 10 種環境衝擊進行 影響評估。
圖 6-6 低碳混凝土對環境衝擊特徵化結果(Eco-Indicator95 模式) (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
圖 6-7 為低碳混凝土各配比對溫室效應之影響特徵化的結果。由圖中可發現，添加 礦物摻料的混凝土相較於普通混凝土對溫室效應之衝擊較小，且會隨著添加量的增加 而減小。
圖 6-7 低碳混凝土對溫室效應之影響特徵化結果(Eco-Indicator95 模式) (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
透過標準化的分析可發現，混凝土每添加 10 %的飛灰可以降低 10 %普通混凝土對 於環境溫室效應帶來的衝擊。另外，每添加 10 %的爐石，可降低 9 %普通混凝土對於 環境溫室效應帶來的衝擊，若使用鹼激發爐石混凝土，則大幅降低約 89 %，如圖 6-8 及圖 6-9 所示。
圖 6-8 粉煤飛灰添加量對溫室效應之影響標準化結果(Eco-Indicator95 模式) (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理
圖 6-9 水淬高爐石粉添加量對溫室效應之影響標準化結果(Eco-Indicator95 模式) (資料來源資料來源資料來源：資料來源：：本研究整理：本研究整理本研究整理) 本研究整理