導(dǎo)語

固體廢物是放錯(cuò)位置的資源，化廢物為資源、變“包袱”為經(jīng)濟(jì)效益，是工業(yè)固廢綜合利用的必由之路，也是生態(tài)文明建設(shè)的迫切需求。

三年來，湖南建投集團(tuán)旗下湖南省交通科學(xué)研究院有限公司（簡(jiǎn)稱“交通科研院”）團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)固廢利用領(lǐng)域，精研深耕，攻克了一個(gè)個(gè)技術(shù)難題，創(chuàng)下多個(gè)湖南“首次”。近日，“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“大宗建筑材料碳排放核算與評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)”新增立項(xiàng)，交通科研院作為課題承擔(dān)單位之一，再次承擔(dān)起國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃科研攻關(guān)的光榮使命。

四十多年來，中國經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)。城市建設(shè)狂飆突進(jìn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展日新月異……但在繁榮景象的另一面，各類固體廢棄物（下稱“固廢”）的產(chǎn)生量急劇增長(zhǎng)。

固體廢棄物是指人類在生產(chǎn)、消費(fèi)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)。

數(shù)據(jù)顯示，截至當(dāng)前我國固廢堆存總量累計(jì)超350億噸。令人擔(dān)憂的是，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，這一數(shù)字仍在快速增長(zhǎng)。以五類最主要的固廢為例：建筑垃圾產(chǎn)生量超過30億噸/年，尾礦排放量15億噸/年，冶煉廢渣產(chǎn)生量超過5億噸/年，道路垃圾產(chǎn)生量超過3億噸/年，花崗巖廢料產(chǎn)生量超過2000萬噸/年。

如何在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中妥善處理海量的固廢，已成為我國生態(tài)文明建設(shè)過程中繞不開的問題。

曾幾何時(shí)，對(duì)于固廢的主流處理方式便是簡(jiǎn)單堆放。這不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，每年還要花費(fèi)上千億的資金進(jìn)行處置，地方政府和相關(guān)企業(yè)資金壓力巨大，研發(fā)各類固廢的高附加值資源化利用技術(shù)迫在眉睫。

消滅“垃圾圍城” 萬億市場(chǎng)呼之欲出

百億噸固廢之下，正萌發(fā)著一個(gè)萬億級(jí)的藍(lán)海市場(chǎng)。

近年來，政府層面十分重視大宗固廢的利用工作：習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)“推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用”；國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)中提出要“加強(qiáng)大宗固體廢棄物綜合利用”“全面提高資源利用效率”；新修訂《固廢法》的實(shí)施，以及2022年4月“十四五”時(shí)期開展“無廢城市”建設(shè)的城市名單最終敲定，這都為今后一段時(shí)期大力推進(jìn)大宗固廢綜合利用指明了方向。

“無廢城市”的核心是以城市固廢源頭減量和資源化利用為出發(fā)點(diǎn)，降低固廢對(duì)環(huán)境影響，最終形成中國綠色發(fā)展模式。在“無廢城市”概念的助推下，當(dāng)前中國的固廢處理市場(chǎng)已超越污水處理市場(chǎng)，成為增速最快、新增業(yè)務(wù)量最多的板塊。

中國工程院院士杜祥琬曾撰文指出，建設(shè)“無廢城市”的潛力和潛在效益巨大。據(jù)估計(jì)，到2030年，我國固廢分類資源化利用的產(chǎn)值規(guī)模將達(dá)到7萬億元至8萬億元，帶動(dòng)4000萬至5000萬個(gè)就業(yè)崗位。

根據(jù)中研研究院出版的行業(yè)分析報(bào)告估算，固廢處理行業(yè)投資規(guī)模已超過3.5萬億元。在固廢產(chǎn)生量持續(xù)增加、國家政策大力支持、固廢處理技術(shù)不斷革新以及環(huán)保投資額擴(kuò)大等因素的帶動(dòng)下，我國固廢處理行業(yè)發(fā)展進(jìn)入快車道，預(yù)計(jì)2027年固廢處理量有望達(dá)到130億噸，2022-2027年復(fù)合增長(zhǎng)率約為3.6%。

然而，這一充滿潛力的藍(lán)海市場(chǎng)依舊存在著阻礙其爆發(fā)式增長(zhǎng)的掣肘。

譬如，目前我國固廢綜合利用方式比較單一，多種固廢全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同利用較少，使多種固廢協(xié)同利用的技術(shù)創(chuàng)新和成熟技術(shù)的快速大規(guī)模推廣受到限制。此外，固廢涉及的門類繁雜、涵蓋的細(xì)分領(lǐng)域非常龐雜，導(dǎo)致市場(chǎng)的推進(jìn)很難走集約化的路線。

具體來說，關(guān)于固廢資源化的政策方向已經(jīng)明晰，然而商業(yè)模式、技術(shù)路線仍待進(jìn)一步探索。市場(chǎng)也期待著政產(chǎn)學(xué)研能夠協(xié)同發(fā)力為全國固廢行業(yè)提供更多可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)成果，推進(jìn)固廢綜合利用邁上新臺(tái)階。

鋼渣材料

落子重點(diǎn)專項(xiàng)，央地、校企協(xié)同攻關(guān)

就在新修訂《固廢法》頒布前的2019年，科技部官網(wǎng)公示國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃2019年度項(xiàng)目申報(bào)指南，在“固廢資源化”重點(diǎn)專項(xiàng)擬部署的45個(gè)研究方向中，“長(zhǎng)江中游典型城市群多源無機(jī)固廢集約利用及示范”受到了廣泛關(guān)注。

在申報(bào)指南中，科技部對(duì)于該研究方向的內(nèi)容指向?yàn)椤搬槍?duì)長(zhǎng)江中游長(zhǎng)株潭及周邊地區(qū)典型城市群”，長(zhǎng)株潭城市群是45個(gè)研究方向里唯一被“點(diǎn)名”的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群。

為何長(zhǎng)株潭城市群受到如此關(guān)注？

隨著長(zhǎng)株潭都市圈建設(shè)納入國家“十四五”規(guī)劃、《長(zhǎng)株潭都市圈發(fā)展規(guī)劃》獲得國家發(fā)展改革委批復(fù)，在國家區(qū)域發(fā)展大局中，長(zhǎng)株潭地區(qū)擁有了一席戰(zhàn)略地位，承載著新的時(shí)代使命。

預(yù)計(jì)到2025年，長(zhǎng)株潭地區(qū)生產(chǎn)總值突破2.5萬億元，常住人口達(dá)到1750萬，城鎮(zhèn)化達(dá)到80%。隨著長(zhǎng)株潭都市圈工業(yè)化和城市化進(jìn)程不斷加快，不同來源的工業(yè)和城市固廢排放巨大、增速迅猛，造成了嚴(yán)重的土壤、水體和空氣污染。與此同時(shí)，以“海綿城市”建設(shè)為代表的城鎮(zhèn)功能提升，已成為提升人民生活質(zhì)量、改善生存環(huán)境的重要方向，也是我國生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。

整理117個(gè)“無廢城市”名單時(shí)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)沙與張家界作為唯二的湖南城市入選，這也從政策層面上反映出長(zhǎng)株潭城市群在“無廢城市”建設(shè)中的重要地位。

“‘固廢圍城’的問題在長(zhǎng)株潭地區(qū)曾一度十分突出。但除開歷史因素，自然條件也是重要考量。”交通科研院國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)科研帶頭人陳宇亮博士表示，長(zhǎng)株潭城市群所處區(qū)域的自然環(huán)境，在長(zhǎng)江中游地區(qū)具有典型性，部分自然特性對(duì)于相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用還具有較高的研究與應(yīng)用價(jià)值。如該區(qū)域高溫多雨的氣候條件對(duì)海綿城市的建設(shè)便提出了更高的技術(shù)要求。

事實(shí)上，這一研究方向所針對(duì)的“多源無機(jī)固廢”，是固廢處理中最為老大難的問題。多種來源，代表著其難以細(xì)分種類；而無機(jī)，則意味著這部分固體廢物難以短期內(nèi)被自然消解。然而，困難的另一面卻傳遞著這樣的信息——攻克這些難題，或?qū)楣虖U行業(yè)提供某種全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同利用的創(chuàng)新模式。

誰來擔(dān)綱攻堅(jiān)難題，一度成為固廢處理行業(yè)矚目的焦點(diǎn)。

由于項(xiàng)目方向落在長(zhǎng)江中游地區(qū)，因此一開始，對(duì)牽頭企業(yè)的選擇范圍就更聚焦于該地區(qū)的行業(yè)頭部企業(yè)。這時(shí)，實(shí)力突出的交通科研院進(jìn)入了視野。

湖南省交通科學(xué)研究院有限公司

憑借著半個(gè)多世紀(jì)以來在公路路面領(lǐng)域的深耕，交通科研院培養(yǎng)了一批專業(yè)技術(shù)人員，擁有扎實(shí)的技術(shù)積淀。同時(shí)，作為國家級(jí)交通行業(yè)科技創(chuàng)新基地，交通科研院始終視科技創(chuàng)新為企業(yè)的生命力所在，近年來，在固廢資源化利用領(lǐng)域加大了研發(fā)布局。因此，對(duì)于能夠主導(dǎo)這一國家級(jí)重點(diǎn)專項(xiàng)課題的機(jī)會(huì)，交通科研院自然當(dāng)仁不讓，緊緊把握。

最終，經(jīng)過激烈的角逐，這一國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃花落湖南建投集團(tuán)，由交通科研院主導(dǎo)，聯(lián)合北京大學(xué)、湖南大學(xué)、中國建筑材料科學(xué)研究總院、中建五局等10家單位承擔(dān)。

“長(zhǎng)江中游典型城市群多源無機(jī)固廢集約利用及示范”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)暨實(shí)施方案論證會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

項(xiàng)目以長(zhǎng)江中游城市群加速工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、一體化為背景，針對(duì)“長(zhǎng)株潭”及周邊地區(qū)城市和多源無機(jī)固廢特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域高溫多雨氣候環(huán)境下“海綿城市”建設(shè)需求，研究建筑垃圾、工業(yè)尾礦、冶煉廢渣等典型多源無機(jī)固廢產(chǎn)排特性，開發(fā)了其在海綿城市建設(shè)、建筑及交通行業(yè)中集約利用的關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備和應(yīng)用技術(shù)。

彼時(shí)，行業(yè)上下充滿著期待：這一央地、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的“湘”式范本，能否為固廢資源化拿出一套可復(fù)制、推廣的湖南方案？

形成商業(yè)模式，構(gòu)建固廢資源化“湖南方案”

面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的難題，分解問題往往是最重要的一步。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)研究方案時(shí)，將該研究項(xiàng)目拆解成了環(huán)環(huán)相扣的數(shù)個(gè)研究方向（如下圖）。

首先，研究團(tuán)隊(duì)解決的是長(zhǎng)株潭及周邊城市群固廢的分布、產(chǎn)生與吸納量問題，剖析其城市群內(nèi)多源無機(jī)固廢和有機(jī)固廢分類、處理和處置特點(diǎn)，研究相關(guān)區(qū)域建筑垃圾、道路垃圾、工業(yè)尾礦、冶煉廢渣、花崗巖廢料等典型多源無機(jī)固廢產(chǎn)排特性。

基于此，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過密集廣泛的調(diào)查研究，最終搭建起適應(yīng)長(zhǎng)江中游氣候和固廢稟賦特征的多源固廢制備功能化建材的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)體系。

“項(xiàng)目還要進(jìn)一步推動(dòng)固廢在建材領(lǐng)域的高效、高附加值利用，讓科研成果走出實(shí)驗(yàn)室，成為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，來為我國典型海綿城市建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展提供參考，并形成穩(wěn)定可靠的商業(yè)運(yùn)行模式。”陳宇亮介紹道，“而這恰恰也是當(dāng)前大宗固廢處理領(lǐng)域亟需補(bǔ)足的短板。”

在項(xiàng)目的攻堅(jiān)過程中，一些長(zhǎng)期困擾固廢行業(yè)的痛點(diǎn)得到了很好的解決。

如對(duì)于建筑垃圾、工業(yè)尾礦、冶煉廢渣等固廢排放量大、成分復(fù)雜，采用單一技術(shù)難以全組分資源化利用的現(xiàn)狀，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過揭示長(zhǎng)江中游地區(qū)典型多源無機(jī)固廢的物質(zhì)流分布規(guī)律，建立基于無機(jī)固廢理化特性和污染特性的梯級(jí)利用方法，開發(fā)多源無機(jī)/有機(jī)固廢協(xié)同利用技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了固廢全組分資源化利用。

又如針對(duì)長(zhǎng)江中游高溫多雨的氣候特點(diǎn)，交通科研院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首次研究多源固廢再生建材在高溫多雨氣候下海綿城市不同場(chǎng)景中的適應(yīng)性和耐久性，建立了再生建材服役壽命預(yù)測(cè)和工程尺度設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn) “海綿城市”建設(shè)與多源固廢資源化利用有機(jī)結(jié)合。

經(jīng)過3年多的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)，項(xiàng)目科研成果在許多湖南省內(nèi)的重點(diǎn)項(xiàng)目上“一展風(fēng)采”：在長(zhǎng)沙圭塘河海綿公園、平益高速公路等示范工程利用固廢70萬噸，在實(shí)現(xiàn)多源固廢資源化利用的同時(shí)，大幅降低了海綿城市建設(shè)過程中的碳排放。相關(guān)技術(shù)成果在長(zhǎng)江中游地區(qū)推廣應(yīng)用后，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)年降二氧化碳排放約60萬噸。

長(zhǎng)沙圭塘河海綿公園

尤值一提的是，通過此次項(xiàng)目研究，交通科研院發(fā)揮多年在公路路面結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的技術(shù)積累，將尾礦多重固化與資源化應(yīng)用技術(shù)、道路垃圾原位再生利用技術(shù)、高摻量RAP廠拌熱再生技術(shù)、鋼渣瀝青混合料技術(shù)、瀝青透水路面技術(shù)等成果應(yīng)用于平益高速公路建設(shè)中。

“平益高速無機(jī)固廢深加工利用率達(dá)100%，綜合造價(jià)降低成本20%-30%。”說起這組數(shù)據(jù)，陳宇亮滿是欣慰自豪。

在此基礎(chǔ)上，交通科研院還編制了湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)《道路固化土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，為多源粉狀固廢協(xié)同固化制備道路基層技術(shù)的推廣與應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

科技部“固廢資源化”項(xiàng)目跟蹤專家表示，平益高速公路示范工程探索了一條多源固廢在道路工程中集約化利用的新途徑，值得大力推廣應(yīng)用。

平益高速示范工程鋼渣瀝青路面施工

今年8月，“長(zhǎng)江中游典型城市群多源無機(jī)固廢集約利用及示范”項(xiàng)目以高分通過驗(yàn)收并被專家組評(píng)為“優(yōu)秀”。未來“海綿城市”“固廢資源化利用”這兩個(gè)生態(tài)領(lǐng)域“熱詞”有望結(jié)合，實(shí)現(xiàn)海綿城市“固廢”造——這或許將成為我們現(xiàn)在便能夠想象的生態(tài)城市未來圖景。

交通科研院主要負(fù)責(zé)人鄭長(zhǎng)安表示，在全球環(huán)境變化和資源短缺的大背景下，交通科研院將不斷創(chuàng)新和探索新的發(fā)展方向，以兩項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的研究成果為基礎(chǔ)，持續(xù)攻堅(jiān)固廢資源化與低碳減排核心技術(shù)，大力推廣固廢再生與低碳零碳材料，建立交通行業(yè)全壽命周期碳排放核算方法與低碳技術(shù)評(píng)價(jià)模型，推進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)低碳綠色發(fā)展，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)貢獻(xiàn)交通科研院力量。