欧盟建筑供应链中的国家能源和物质流动

《ENERGY AND BUILDINGS》：National energy and material flows along the building supply chain in the EU

　　

摘要

建筑业活动导致了大量的温室气体（GHG）排放，但其中大部分排放仅反映了建筑供应链中的单一环节。为弥补这一差距，本研究从欧洲尺度上提出了该行业在材料消耗、能源消耗和温室气体排放方面的跨供应链视角。研究在国家层面进行了估算，并按原材料开采、材料制造、拆除以及多个中间运输环节进行了分解。研究强调了水泥、钢材、平板玻璃和陶瓷砖等建筑材料；以及沙石、石灰石、黏土、铁矿石和煤炭等原材料。估算结果同时考虑了新建建筑和翻修建筑，涵盖住宅和非住宅建筑的各种类型。结果表明，新建建筑和建筑翻修每年排放2.3531亿吨二氧化碳（CO₂），不包括建筑运行过程中的能源消耗。这些排放与每年约19.9429亿吨原材料和建筑材料消耗以及约19.9027 PJ的最终能源消耗相关。这些数值相当于欧盟总值（45923 PJ）的4.33%。新建建筑和翻修工程占材料使用量的63%，而材料制造环节占最终能源消耗量的74%。通过在欧洲层面采用全供应链视角，我们可以支持制定整体性和更具针对性的公共政策，以实现该行业的脱碳目标。

引言

建筑业在全球资源消耗和环境影响中发挥着重要作用，因为建筑物在建造、翻修和生命周期末端阶段都需要大量的材料 [1]、[2]。原材料的开采、转化为建筑材料、运输以及纳入建筑物中，都会产生大量的物质流、能源需求和温室气体（GHG）排放 [3]。建筑业约占全球原材料使用量的30%，包括沙石、木材、砾石、钢材、水泥和塑料 [3]、[4]。对材料的大量需求是资源枯竭和环境退化的主要驱动因素 [1]、[2]、[4]。

国际能源署指出，建筑和建造部门约占能源相关二氧化碳排放的40%和温室气体总排放量的38% [5]。这些影响的很大一部分不仅源于建造活动本身，还源于上游供应链过程，特别是建筑材料的开采、加工和运输 [6]。因此，了解环境负担如何在供应链各环节和各类材料之间分布，对于确定有效的减排机会至关重要。

建筑业对不可再生材料和能源资源的依赖进一步加剧了其环境影响。据估计，该行业消耗了全球能源产量的50%以上 [4]，并且是不可再生材料的主要消费者 [1]。推动可持续建筑实践对于减轻这些影响至关重要，相关策略包括减少物质流 [7]、提高资源效率（Eddy 等，2023年；[7]）以及采用循环经济原则 [8]、[9]。

虽然以往的研究为建筑层面的隐含碳提供了宝贵的见解，但它们通常基于单个案例研究或特定的建筑类型，且往往采用全生命周期视角。相比之下，气候政策、温室气体清单、工业脱碳战略和资源效率目标主要在国家层面和年度基础上进行设计和实施。因此，需要一种能够将建筑相关材料需求转化为每年国家级原材料使用、能源消耗和建造供应链温室气体排放估算的方法。这种方法要求明确按材料和供应链环节分配影响，从而识别与建筑活动最直接相关的工业过程和经济部门。这一程度的分解在现有文献中尚不存在，对于支持基于证据的政策制定和监测气候及循环经济目标的进展至关重要。

据此，本文的目标是量化欧盟各国建筑供应链中每年的原生原材料、能源和二氧化碳排放，包括原材料开采、材料制造、建造（包括维护和翻修）、拆除以及废弃物运输/管理和运输环节。需要注意的是，我们未考虑建筑物的使用阶段，因为该阶段的材料使用量较少，且主要关注能源消耗（这是一个每年对每个欧盟国家都有广泛研究的话题）。本分析重点关注四种普遍的、碳排放密集型的建筑材料——水泥、玻璃、钢材和陶瓷砖——并评估它们对欧洲建筑供应链整体材料、能源和排放足迹的贡献。通过将建筑活动与上游资源开采和制造过程联系起来，本文提出的框架提供了供应链和材料特定分辨率，这对于国家政策评估和干预尤为相关。

章节摘要

方法

建筑建造供应链中的材料、能源和二氧化碳排放流考虑了七个环节：原材料开采（即采矿和采石）、从开采地点到制造商的运输、建筑材料制造（钢材、水泥、平板玻璃和陶瓷砖）、从制造商到建筑工地的运输、建筑建造以及从建筑和拆除（CDW）现场到最终废弃物处置的运输。整体

结果

本节展示了建筑建造供应链材料流、能源消耗及后续二氧化碳排放的主要结果。结果主要展示了欧盟+国家的数据，各国详细结果见附录。

结果讨论

本研究着重于水泥、钢材、砖块和平板玻璃的总使用量。在四种材料中，水泥在建筑建造中的消费量最高，超过欧盟平均水平（表3）。事实上，水泥几乎 exclusively 用于建筑，而其他所考虑的材料（钢材、平板玻璃和砖块）除建筑外还有多种用途。就新建建筑而言，欧洲确实是一个成熟的洲，新

结论

本研究在欧盟+层面量化了建筑建造供应链相关的材料流、能源消耗和CO?排放，明确考虑了供应链环节、建筑和建筑类型、材料以及国家。通过将原材料开采、材料制造、建造活动、运输、拆除和废弃物管理联系起来，分析为相关环境影响提供了整合的跨供应链视角。

CRediT 作者贡献声明

Juliana Barbosa：写作—审阅与编辑，写作—初稿，可视化，验证，方法论，调查，形式化分析，数据整理，概念化。Sofia G. Simoes：写作—审阅与编辑，写作—初稿，可视化，验证，监督，方法论，调查，资助获取，形式化分析，数据整理，概念化。Cristine Jord?o：数据整理。Ruichang Mao：数据整理。Davide Aloini：数据整理。Pierluigi Zerbino：

未引用参考文献

[60], [61], [62], [63], [64], [65], [66], [67], [68], [69], [70], [71], [72], [73], [74], [75], [76], [77], [78], [79], [80], [81], [82]

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了欧盟地平线欧洲研究和创新计划的支持，资助协议编号 101056862，CO2NSTRUCT 项目。本成果仅反映作者的观点，欧盟不能对其中所含信息的任何使用承担责任。

Juliana Barbosa|Sofia G. Simoes|Cristine Jord?o|Ruichang Mao|Davide Aloini|Pierluigi Zerbino|Safaa Mabroum|Giammarco Montalbano|Husam Sameer|Hans H. Dürr|Bernardo Jerónimo|Ana T. Lima