數十年來，我國經濟高速發展，工業化、城鎮化進程加快，城市、交通等基礎設施建設步伐提速。在經濟社會繁榮發展的背后，不可忽視自然資源需求的不斷增長，以及“垃圾圍城”埋下的隱患。

有數據顯示，我國僅固廢垃圾現有600億噸的堆積體量、每年超過50億噸的增量、40%的被丟棄量。隨著“雙碳”目標的逐步推進，建筑垃圾、道路垃圾、工業尾礦、冶煉廢渣等固體廢棄物資源化利用，已然成為我國探索綠色低碳發展之路上一道繞不開的坎。

如何實現固廢資源化？需要在資源與固廢“此消彼長”中找到供需契合性。2019年，國家重點研發計劃“固廢資源化”重點專項——“長江中游典型城市群多源無機固廢集約利用及示范”項目（簡稱“固廢集約利用及示范項目”）落地湖南，為雙方合作找到了許多新的答案，并開啟了一場綠色與發展的“雙向奔赴”。

這項“國字號”重點研發計劃花落湖南建投集團，由旗下湖南省交通科研院有限公司（簡稱交通科研院）主導，聯合北京大學、湖南大學、中國建筑材料科學研究總院、中建五局等10家單位承擔。

“廢料”巧變“原料” 技術加持讓固廢找到“歸宿”

湖南素有“有色金屬之鄉”美稱，與生俱來的資源稟賦是經濟發展的底氣，但礦產冶煉、工業廢渣等產出堆放也成為壓在綠色發展頭上的一座“大山”。

以鋼渣為例，湖南每年鋼渣產出量近400萬噸。放眼全國，中國鋼渣產量現已達到1.6億噸，累計存儲量已達12億噸，綜合利用率僅約10%，大量被堆棄、填埋，占用土地、破壞環境等系列問題接踵而至。

“鋼渣力學性能優良，具有堅固、耐磨、針片狀含量小等特點，適用于瀝青混合料中碎石的替代，合理利用能夠節省大量的天然石料。”湖南交科院國家重點研發計劃項目團隊科研帶頭人陳宇亮博士介紹，因此，團隊選擇將鋼渣的變廢為寶，作為一個重點攻堅方向。

鋼渣材料

由于鋼渣多孔隙、大密度，直接用于路面其穩定性、耐久性較差。為解決這個問題，湖南交科院團隊在固廢集約利用及示范項目推進過程中，通過藍光3D掃描實驗，定量測定鋼渣表面的多孔特性，揭示了無效瀝青膠漿與混合料路用性能的相關性，首次在國內提出了鋼渣“無效瀝青膠漿”概念。

“通過優化施工工藝，延長鋼渣瀝青濕拌時間10-15秒，確保了瀝青膠漿有效填滿鋼渣的開口孔隙，可以防止水分進入，大幅提升了瀝青混合料的路用性能。”交通科研院國家重點研發計劃項目團隊成員黃毅解釋，采用無效瀝青膠漿工法，使得鋼渣得以順利替代玄武巖、輝綠巖等優質天然石料，應用于瀝青路面表面層，大大提升了鋼渣的利用價值。

道路垃圾“變身”基建原料，交通科研院團隊通過添加再生劑和再生混合料改性劑，對老化瀝青和再生混合料進行雙重改性，將改性瀝青混合料中RAP（瀝青回收料）占比從30%左右提高到50%以上，使復雜來源的RAP中的舊瀝青可以100%再生利用。“雙改性”概念的提出在國內尚屬首次，其研究成果被中國公路建設行業協會評為“國際先進”。

鋼渣瀝青路面攤鋪

圍繞海綿城市“滲、滯、凈、用、排”多功能需求，團隊攻克了多源固廢制備生態陶粒中重金屬固化、孔結構與物相定向調控等科學技術難題，研發了具有“高效吸水、高效儲水、強力凈水、緩慢釋水”四大特征的生態陶粒。該技術入選國家生態環境部《國家先進污染防治技術目錄（固體廢物和土壤污染防治領域）》。

系列技術難題被攻克，打通了固廢垃圾的“重生”之路。

基于“海綿城市”建設特點，交通科研院等10家單位在固廢集約利用及示范項目推進過程中，聯合研發了吸聲降噪透水瀝青、再生骨料透水混凝土、有機-無機復合透水材料、生態陶粒等新產品、新技術和新裝備19種，道路垃圾原位再生替代碎石等新技術和新裝備6套，申請了專利43件，標準規范、圖集等32部，工法10部。

陳宇亮介紹，這些研究成果解決了“海綿城市”建設過程中材料功能單一、壽命短等瓶頸問題，為“海綿城市”建設提供了高性能、高壽命、高價值產品。

試驗場走向應用場  固廢“新生”賦能基建行業

固廢集約利用及示范項目解決的遠不止技術研發的問題，作為這個“國字號”專項實施的重要一環，就是研究成果必須要走出實驗室，走向應用場，確保可利用、可推廣、可復制。

舊水泥混凝土路面經共振碎石裝備碾過，厚重的水泥板被完整破碎，在上面鋪筑瀝青，一條美觀耐用的嶄新道路幾天時間就建好了！道路垃圾就地利用，交通科研院與山東興路重工科技有限公司聯手，實現了舊水泥混凝土路面100%就地利用替代碎石，破解了國內道路垃圾原位資源化核心裝備的“卡脖子”問題。

建筑垃圾再生骨料生產現場

目前，道路垃圾原位再生替代碎石基層在衡棗高速大修工程等工程中應用示范，面積達120萬平方米，兼具經濟效益與社會效益。在衡棗大修工程中，共振碎石化方案的實施，相較于連續配筋復合式路面方案約節省9106萬元。

鋼渣化身鋪路石，建筑垃圾制成再生石料……6種新技術、新產品應用于洞庭湖環線高速——平益高速，示范面積達52.5萬平方米，路況運營狀況整體良好。

值得一提的是，平益高速還首次應用并建立全省首個固廢路面結構長期性能監測站，首次針對建筑垃圾再生骨料、再生瀝青等固廢，在海綿城市建設中應用時的碳排放進行了核算。

平益高速示范工程瀝青排水路面施工

以高摻量再生瀝青混合料為例，1000立方米高摻量再生瀝青混合料在建設全過程中，二氧化碳的碳排放為176.9噸，遠低于改性瀝青混合料的263.4噸，減排效率為32.8%，經濟效益、社會效益、環境效益兼具。

項目研究成果不僅在交通領域落地，道路垃圾、建筑垃圾等被制成透水、蓄水建筑材料被廣泛應用于城市建設、廣場綠化、環境治理之中。

陸生植物錯落有致，草木豐盈，生態陶粒收集、凈化水質，常德生態智慧城成為一座會“呼吸”的雨水花園。

常德生態智慧城鳥瞰圖

河道內流水潺潺，兩岸郁郁蔥蔥，長沙圭塘河海綿公園以科技+自然的力量重塑河道生態，打造“水體無黑臭、小雨不積水、大雨無內澇”的海綿城市公園樣板。

“目前，基于‘長江中游典型城市群多源無機固廢集約利用及示范’項目研發的技術、裝備和產品，已在省內外20多條高速公路、地方公路進行了示范應用。”陳宇亮介紹，這其中包括了長沙圭塘河海綿公園、常德生態智慧城、平益高速公路新建工程、衡棗高速公路大修工程等示范工程，示范總面積高達281.8萬平方米，涵蓋了建筑與小區、城市綠地與廣場、城市道路、國省干線公路、城市水系等基建行業的五類應用場景。

圭塘河示范基地舊貌（上圖）和新貌（下圖）

價值鏈延伸產業鏈  固廢資源化開出新“藥方”

據灼策咨詢預測，2025年，我國工業固廢處置行業產值將達1.3萬億元，工業固廢處置行業邁向萬億規模，成為新的經濟增長點。從“長江中游典型城市群多源無機固廢集約利用及示范”項目應用成果便可一窺全貌。

交通科研院團隊對長江中游三省調查數據顯示，湖南省、湖北省、江西省平均每年分別產生道路垃圾約100萬立方米、140萬立方米、80萬立方米，產生建筑垃圾19008萬噸、22397萬噸、14172萬噸左右，產生花崗巖邊角料等固廢52.3萬噸、330.9萬噸、3.7萬噸。

“化廢物為資源、變‘包袱’為效益，巨大的固廢垃圾產量，也孕育著龐大的固廢處理產業市場空間。”交通科研院主要負責人鄭長安表示，隨著多源固廢制備生態化建材技術的進一步推廣應用，根據長江中游城市群現有固廢存量和固廢利用的效益進行測算，固廢集約利用及示范項目開展的多源固廢資源化利用預計年均可實現產值將80億元，經濟效益十分顯著。

不僅如此，該項目研發的新材料、新技術通過工程示范，累計減少天然石料13330噸，實現了道路垃圾、建筑垃圾等多源固廢高附加值利用，預計年均可以減少山體開挖200萬立方米，減少固廢堆放的場地近8萬平方米，具有非常顯著的社會效益。同時，多源固廢資源化利用每年可減碳60萬噸，環境效益也十分突出。

基于多源固廢集約利用的現有價值鏈，項目團隊探索向業務范圍深度和廣度延伸，集聚向上延伸到產廢企業，向下到應用企業，橫向擴張到互補產品的相關企業，形成一條完整的產學研用產業鏈，結合固廢特性與價值潛力實現梯級消納，在“海綿城市”道路、公園、環境治理等多場景利用，有效推動“優質固廢高值利用、低值固廢增值利用、難消納固廢有效利用”的利用方案實施與商業化運行。

固廢利用的商業模式

從一個資源消耗體，變為一個將消耗轉化為資源的循環體，長江中游典型城市群多源無機固廢集約利用及示范項目顯然為“垃圾圍城”困局、多源固廢難以規模化利用的行業難題，找到了新的解決思路。

國家重點研發計劃項目助跑，交通科研院憑借深厚的基礎優勢與科研積淀，在固廢資源化領域樹立起科技自立自強的湖南旗幟！