Decarbonization, Dematerialization, and Economic Gains in Circular Economy for Construction and Demolition Waste Management in Europe的中文标题为：欧洲建筑与拆除废弃物管理循环经济中的脱碳、去物质化与经济收益

《Environmental Science & Technology》：Decarbonization, Dematerialization, and Economic Gains in Circular Economy for Construction and Demolition Waste Management in Europe

　　

建筑与拆除废弃物（CDW）通过高附加值循环管理为脱碳、去物质化和经济收益提供了机遇。然而，大部分此类材料被降级回收。本研究评估了2010年至2050年EU27+4地区不同的CDW循环策略。结果表明，与原生材料使用相比，延续当前废物管理趋势可使累计碳排放减少约2 Gt CO₂-eq，材料使用减少约24 Gt，成本降低约6800亿欧元。实施先进的循环措施可进一步使排放减少38–48%，材料使用减少7–8%，成本降低21%。德国、英国、法国和意大利凭借其庞大的建筑存量贡献了这些收益的70%以上。尽管金属仅占CDW质量的6%，但其驱动了高达90%的脱碳和经济价值；矿物在所有情景中支撑了70%以上的去物质化。清洁能源转型可能降低循环经济的碳优势，因为一次生产也在脱碳。整合数据、技术、激励措施和整体目标的协调政策对于实现系统性循环至关重要。

**论文解读：欧洲建筑与拆除废弃物循环经济中的脱碳、去物质化与经济收益**

**一、研究背景与问题提出**

过去几十年来，快速工业化、人口增长和城市化进程导致了前所未有的材料开采和废弃物产生。2024年人为年材料开采量已达约100 Gt，预计到2050年将超过150 Gt。建筑环境作为最大的材料消费者和废弃物产生者，占全球原材料使用量的约50%和废弃物产生量的约40%。建筑产生的建筑与拆除废弃物（CDW）预计到2050年将比1970年水平分别增长5倍和9倍。循环经济作为建立经济上有利的闭环材料供应的策略，已成为全球政策制定的核心焦点。

CDW占欧盟废弃物总量的三分之一以上，被视为循环战略的优先目标。欧盟废物框架指令（WFD）设定了2020年70%的CDW回收目标，欧盟此后实现了88%的矿物组分回收率。然而在实践中，欧洲的矿物CDW主要被降级回收用作道路回填材料。这一路径面临关键限制：欧盟27国高速公路建设在2000至2010年间扩张约16000公里，但随后十年仅增加约7000公里，表明道路部门已无法以历史水平吸收CDW。此外，回填是低效率的材料利用方式，与欧盟新循环经济行动计划推广的高附加值回收路径背道而驰。

尽管循环CDW管理在减少材料使用、材料相关温室气体排放和经济损失方面具有潜力，但仍存在若干关键研究空白。首先，尚不清楚向高价值材料循环系统转型是否能进一步增强脱碳效果；其次，支持CDW回收过程所需的额外材料投入未得到充分解决；最后，大规模实施先进循环系统的经济影响仍不明确。因此，关键问题是：向基于价值保留的CDW循环系统转型能否在欧洲实现脱碳、去物质化和经济绩效的同步且可扩展的收益？

**二、研究目标与主要技术方法**

本研究旨在填补上述空白，评估2010至2050年间31个欧洲国家（EU27以及英国、挪威、冰岛和瑞士）推进循环CDW管理的脱碳、去物质化和经济可行性。研究聚焦于建筑产生的CDW，而非基础设施废弃物，因为建筑是欧盟循环经济政策的主要关注点。研究人员采用基于生命周期的碳足迹（CF）、材料足迹（MF）和经济足迹（EF）评估方法，量化循环策略带来的脱碳程度、去物质化程度和经济成本。

研究设计了三种废弃物管理情景：（i）一切照旧情景（BAU），延续当前CDW管理实践；（ii）零可避免废弃物情景（ZAW），目标是近乎完全回收所有CDW；（iii）先进材料循环情景（AMC），不仅追求完全回收，还强调再利用和回收等高质量处理操作以最大化CDW价值。同时，基于综合评估模型IMAGE 3.2建立了两种能源转型背景情景，分别对应全球温升3.5°C和1.5°C。

关键技术方法包括：利用Eurostat废弃物统计数据估算各国CDW产生量，扣除非建筑基础设施来源的废弃物（如轨道道砟、沥青和来自基础设施的混凝土），将EWC-Stat代码转换为欧洲废弃物清单（LoW）代码以细化废弃物组分分类，基于联合研究中心（JRC）的区域增长因子预测未来CDW产生量，采用替代方法进行生命周期清单建模以处理废弃物回收的多功能性，以及使用IPCC 2021影响方法量化全球增温潜势。

**三、主要研究结果**

**3.1 矿物主导的CDW增长由西欧引领**

2010至2022年间，年度CDW产生量出现两次明显下降，可能分别由2008年金融危机和COVID-19封锁导致。随后从2020年的347 Mt稳步增长至2050年的837 Mt，增长近3倍。德国（23%）、英国（17%）、法国（16%）和意大利（13%）合计占2010至2050年累计CDW产生量的69%。矿物废弃物约占累计CDW的90%，其中混凝土是最大贡献者，占所有CDW的近73%，其次是砖（9%）和瓷砖与陶瓷（8%）。金属和木材分别约占6%和3%。

**3.2 零废弃策略对欧洲CDW管理仅产生边际收益**

在BAU情景下，约80%的CDW被降级回收，其中约90%为混凝土降级回收；闭路循环回收率仅为7%，11%的CDW仍被填埋。ZAW情景到2050年消除了可避免CDW的填埋和焚烧，但结果与BAU相似：回收率仅从7%增至8%，降级回收从80%增至84%。相比之下，AMC情景中再利用占7%、升级回收占1%，回收率大幅升至42%。这表明仅聚焦于"零废弃"或"完全循环"的政策不足以变革CDW管理，需要针对性的高价值材料回收和再利用策略。

**3.3 能源转型可能降低循环经济的气候优势**

2020年，欧洲当前CDW管理相比使用原生材料贡献了每年41 Mt CO₂-eq的温室气体减排。到2050年，BAU-3.5°C情景预计可实现每年98 Mt CO₂-eq的GHG减排，ZAW-3.5°C情景可减排108 Mt CO₂-eq/y，AMC-3.5°C情景则减排212 Mt CO₂-eq/y。然而，在1.5°C能源转型路径下，BAU、ZAW和AMC情景的GHG减排量分别降至约72、82和145 Mt CO₂-eq/y。这表明更清洁的一次生产缩小了原生与二次原材料之间的排放差距。MF方面，2020年CDW循环实践使MF减少405 Mt/y，BAU情景到2050年预计减少946–958 Mt/y，ZAW和AMC情景分别进一步减少至1042–1054 Mt/y和1171–1191 Mt/y。经济方面，2020年估计总经济收益约170亿欧元/年，到2050年BAU情景下升至约430亿欧元/年，ZAW情景下为540亿欧元/年，AMC情景下为810亿欧元/年。

累计来看，BAU和ZAW情景预计减少累计CF约2.0–2.6 Gt，AMC情景减排2.8–3.6 Gt CO₂-eq。BAU情景预计减少约24 Gt材料使用，ZAW情景略高为25 Gt，AMC情景最高为26 Gt。与BAU相比，ZAW情景仅在累计碳、材料和经济足迹上产生5–6%、5%和10%的额外减少，而AMC情景预计可分别减少38–48%、7–8%和25%。采用1.5°C能源转型路径比3.5°C路径使材料循环的累计CF节约相对减少17–23%。

**3.4 金属回收主要驱动脱碳和经济收益**

德国、英国、法国和意大利四国合计占累计脱碳收益的73–76%、去物质化努力的71%和经济收益的75%。材料方面，金属回收是脱碳的主要驱动力：混合金属回收减少766–905 Mt CO₂-eq的GHG，钢铁减少572–939 Mt CO₂-eq，铝减少267–309 Mt CO₂-eq，铜减少167–249 Mt CO₂-eq。这些贡献合计占累计CF减少的67–89%。尽管单位钢铁回收节省的CF（0.5–1 kg CO₂-eq/kg）远低于铝（4–5 kg CO₂-eq/kg）和铜（3–6 kg CO₂-eq/kg），但钢铁回收量大，其累计CF减少量是铝的2–3倍、铜的3–4倍。金属循环利用带来6420–6550亿欧元的经济收益，占CDW管理总价值的77–95%。相比之下，BAU和ZAW情景中混凝土降级回收为回填或低质量骨料导致74–89 Mt CO₂-eq的额外排放；而将混凝土回收为高质量再生骨料和辅助胶凝材料可减少132–346 Mt CO₂-eq的累计CF。即使在AMC情景下，混凝土循环也仅贡献5–10%的累计脱碳，最大仅占3%的经济价值。

**3.5 去物质化主要通过混凝土回收实现**

尽管混凝土废弃物在脱碳和经济收益方面贡献甚微，但其循环在去物质化方面发挥主导作用。EU27+4地区的混凝土回收减少累计MF约14.0–14.8 Gt，占总去物质化的57–60%。砖、瓷砖和陶瓷分别贡献7–9%和6%。矿物基材料合计约占累计去物质化的72–74%，金属回收约占25–27%。

**3.6 废弃物产生量敏感性**

对九种废弃物组分分别模拟年产生量增加10%的情景，结果显示：黑色金属和混合金属的敏感性最高，累计脱碳和经济收益改善约1–4%；混凝土、砖、瓷砖和陶瓷仅在AMC情景下减少碳和经济足迹（约1% CF减少），在BAU或ZAW情景下反而增加排放和成本；石膏和玻璃敏感性极低。矿物和金属回收持续支持去物质化，混凝土（6%）和混合金属（2%）驱动最大的MF减少。

**四、讨论与结论**

**4.1 欧洲未来CDW管理路径**

研究结果表明，采用CDW管理循环策略可在欧洲有效实现脱碳、去物质化和经济收益的综合效益。主要发现包括：第一，德国、英国、法国和意大利发挥主导作用，合计贡献欧洲CDW管理累计收益的70%以上，这些国家需要针对性的政策支持和技术创新；第二，不同CDW组分的贡献不对称，金属占CDW质量仅约6%却贡献高达90%的累计脱碳和经济价值，矿物组分因其大体积和避免原生资源开采而驱动70%的脱碳化物质化收益；第三，CDW管理需要从数量导向的回收转向质量驱动的材料循环，零废弃方法仅产生边际改善；第四，能源转型路径对CDW管理的MF影响有限，但对材料生产过程脱碳具有巨大潜力。

**4.2 材料关键性关注**

金属在CDW管理中扮演多方面角色，具有高经济价值、显著脱碳潜力以及对可再生能源等关键产业的战略重要性。铝和铜根据欧洲关键原材料法案（ECRA）被列为战略材料。即使在低浓度下，建筑废弃物流中嵌入的关键原材料（CRM）和战略原材料（SRM）在大规模尺度上可能构成可观消费。例如，按0.02%浓度估算，2010至2050年间31个欧洲国家废弃混凝土中的累计锂嵌入量可能达约3 Mt，接近2024年全球锂储量的十分之一；按钢中镍浓度约0.1%估算，铁质废弃物中嵌入的镍可能约1 Mt，相当于2024年全球镍产量的四分之一以上。这凸显了加强CDW管理循环实践以提升CRM和SRM供应韧性的紧迫性。

**4.3 操作性循环CDW管理策略**

研究提出了具体策略：在高影响国家建立"循环经济冠军"联盟；实施材料特定循环目标和质量驱动指标，如到2040年玻璃回收率达20%、到2050年瓷砖和陶瓷达80%等；在能源转型背景下将循环价值与碳指标脱钩，纳入MF减少和原生材料替代率；利用数字可追溯性弥补数据缺口，实现实时监测。

**4.4 研究局限与展望**

研究存在若干局限：Eurostat数据集的分类和报告不一致性带来不确定性；替代方法采用1:1置换规则可能高估二次原材料收益；基于过程的方法低估了上下游供应链的足迹；回收相关前景过程未充分考虑能效提升和CCS应用等进展，可能导致相对碳收益的高估。这些局限凸显了需要更详细的国家特定数据、精细化建模假设和动态评估来提高CDW回收路径评估的准确性。

**研究结论**

本研究表明，继续当前废弃物管理趋势相比使用原生材料，可使累计碳排放减少约2 Gt CO₂-eq、材料使用减少约24 Gt、成本降低约6800亿欧元。实施先进循环措施（AMC情景）可进一步使排放减少38–48%、材料使用减少7–8%、成本降低21%。德国、英国、法国和意大利贡献了这些收益的70%以上。金属仅占CDW质量的6%，却驱动高达90%的脱碳和经济价值；矿物组分在所有情景中实现70%以上的去物质化。清洁能源转型可能降低循环经济的碳优势，因为一次生产也在脱碳。整合数据、技术、激励措施和整体目标的协调政策对于实现系统性循环至关重要。