碳排放总量和强度双控制度下碳标签对于石膏产业发展的影响
中共中央总书记、中央全面深化改革委员会主任习近平在2023年7月11日下午主持召开中央全面深化改革委员会第二次会议，审议通过了《关于推动能耗双控逐步转向碳排放双控的意见》，《意见》指出：要立足我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期，完善能源消耗总量和强度调控，逐步转向碳排放总量和强度双控制度。而在控制碳排放的措施中，国际经验表明碳标签对促进绿色低碳消费、激励企业减碳、推动全社会绿色低碳转型具有重要作用。具体来说，碳标签是将产品整个生产过程中温室气体排放信息通过标签标示出来；即：碳标签要核算产品在原材料采购、生产、运输、使用、处置等环节中的碳排放量，在供应链的传导下，带动上下游企业降低碳排放，从而建立全产业链的低碳生产体系；同时，碳标签也是征收“碳税”和“碳关税”的基础。目前，欧盟“碳关税”（碳边境调节机制）将于2023年10月1日开始试运行，过渡期至2025年12月31日，2026年1月1日正式起征，并在2034年之前全面实施。至此，欧盟将成为世界上第一个征收“碳关税”的经济体。这也意味着，供应链上任何一个环节的高碳排放，都将导致出口产品付出更多的碳管制成本。因此，碳标签能够引导公众低碳消费，促进企业低碳生产；国际经验表明，碳标签对推进本国低碳转型、提升国际低碳竞争力具有重要作用，预计我国将在2030年以前实施碳标签制度。
石膏产业从宏观上来说是低碳产业，这是因为以天然石膏或工业副产石膏为原料可以生产出强度相当于32.5R水泥和42.5R水泥的高强石膏，它和水泥一样也是建筑胶凝材料，生产过程只有生产能耗的间接碳排放，并且生产能耗也仅为水泥的80%，即生产一吨高强石膏的碳排放量约为0.16吨；而水泥产业这种节能并不能同比例减碳；这是因为水泥的主要成分是氧化钙（CaO），是由石灰石（CaCO₃）高温（1450℃）煅烧分解获得；它不仅在生产过程中要直接排放CO₂（二氧化碳），而且在高温煅烧和粉磨用电等生产环节还要间接排放CO₂；因此，水泥的碳排放分为直接和间接两种方式，特别是一吨水泥煅烧分解出CO₂的直接排放量是其生产中燃煤和电耗的CO₂间接排放量的两倍。根据中国建筑材料联合会颁布的《建筑材料工业二氧化碳排放核算方法》统计计算，理论上生产一吨水泥的碳排放总量为0.6吨以上，其中生产过程的直接碳排放量超过0.4吨，生产能耗碳排放量超过0.2吨（包括核减水泥生产余热发电的碳排放量）。但是，对于石膏建材产业的发展来说，其内部产品的碳排放也是不均衡的，应该未雨绸缪，充分认识到碳标签对哪些石膏产品能起到促进发展的作用，对哪些石膏产品起到制约发展的作用，通过这个分析就不难认识到今后石膏建材产业的发展方向。
石膏建材产业主要分为石膏建筑砂浆类和石膏建筑制品类，但它们的基础都是首先将二水石膏（天然石膏或工业副产石膏）利用热能脱去一个半结晶水，获得半水石膏（建筑石膏或者高强石膏）；根据二水石膏转化为半水石膏（每吨）的理论热耗的计算公式：
原料蓄热：原料重量×石膏比热×原料升温差值
＝1186×0.26×（130-20）＝33920（kcal）
石膏分解热：原料重量×石膏分解热
＝1186×22.77＝27005（kcal）
水蒸发热：结晶水蒸发重量×130℃时水的蒸发热焓
＝186×519＝96534（kcal）
理论热耗：原料蓄热+石膏分解热+水蒸发热
＝33920+27005+96534＝157459（kcal）≈15.7万kcal
因此，二水石膏转化为半水石膏（每吨）的理论热理论上无论建筑石膏还是高强石膏，它们脱去一个半结晶水过程的热耗完全相等，只是高强石膏需要一个晶体生长时间，保温过程中增加一些热能散失；同时对于利用粉状的工业副产石膏生产高强石膏时，由于需要一段时间来生长晶体，因此其电耗高于建筑石膏；综合下来生产高强石膏的热耗加电耗的总能耗（碳排放量）要高于建筑石膏的30%左右；然而，高强石膏的强度却远远高于建筑石膏，用于石膏建材的高强石膏干燥抗压强度和干燥抗折强度一般是建筑石膏2～4倍。因此，在高强石膏用于生产建筑材料时可以大比例的掺用其它的工业固废。例如：配制石膏基自流平砂浆时，采用高强石膏可以掺入35%—45%的其它工业固废；如果按照掺入40%的其它工业固废来计算，用高强石膏配制石膏基自流平砂浆只有建筑石膏的总能耗（碳排放量）的78%；同时，高强石膏配制石膏基自流平砂浆减少可分散胶粉的添加量和高碳的水泥；因此，用高强石膏配制石膏基自流平砂浆的碳排放量远远低于建筑石膏配制的。另外，由于石膏基自流平砂浆的干燥强度标准高于建筑石膏的最高强度；因此，石膏基自流平砂浆也需要以高强石膏为主进行配制才能保证质量；但是，我国目前以工业副产石膏为原料生产的高强石膏主要采用传统的“水热法”生产工艺，它需要将工艺分解成“高温蒸煮反应+干燥两大工艺环节”，并且两个工艺环节分布在不同设备内实施；其中干燥环节还需要两步完成（高速离心脱水和气流干燥等）；工艺环节多，需要多次进行物料输送、能耗高、设备价格昂贵、生产线投资大、产品生产成本高；同时，上述不同设备之间的物料输送环节的温度低于半水石膏转化二水石膏的温度，从而影响产品质量；因此，一些企业改用高温石膏（无水石膏Ⅱ）来配制石膏基自流平砂浆；而无水石膏Ⅱ是经过高温煅烧后磨细制成，生产这种石膏不仅能耗高，一般高于高强石膏能耗的一倍以上；同时还需要化石能源进行煅烧，不能利用热电联产，更增大了碳排放量。
再如：在配制石膏抹灰砂浆时，可以比建筑石膏多添加两倍多的砂粉；这种抹灰石膏的早期高砂性质，更容易轻松刮平，提高施工速度；并且后期强度高，完全符合或超过底层抹灰砂浆的各项技术指标，一吨高掺砂型底层抹灰石膏可顶三吨普通底层抹灰石膏使用；因此，用高强石膏配制的石膏抹灰砂浆在相同施工面积条件下，其碳排放量只有建筑石膏的50%以下。
目前，我国产量最大的石膏建材制品是以建筑石膏为原料生产的纸面石膏板，据统计，截至2022年末，中国纸面石膏板行业产能约48.7亿平方米，2022年全国石膏板产销量为30.73亿平方米，市场销售额达到200多亿元；但是，由于建筑石膏强度低，这种石膏板必须由两面的护面纸来提高强度。而造纸业是世界第五大能源消耗者, 生产一吨纸约消耗0.4吨标煤,同时还要消耗水200 m³，消耗2.5m³木材（相当于砍伐20多棵大树，造林成材要经历12～16年，一亩地一般只能出材5m³）；而生产每平米纸面石膏板消耗0.5㎏护面纸，折合能耗0.2kg标煤；如果采用添加其它工业固废的高强石膏来生产无纸面石膏板，即纤维石膏板，虽然生产总能耗（总碳排放量）与纸面石膏板相当，但由于节约了护面纸，使后者的碳排放量约为纸面石膏板的60%。另外，对于石膏砌块和石膏条板等其它石膏建材制品来说，以高强石膏代替建筑石膏为原料，依然可以掺用40%以上的其它工业固废，同样它们的碳排放量远低于以建筑石膏为原料的。然而，以上石膏制品如果不采用高强石膏粉，而采用高强石膏浆液直接浇筑，其生产的石膏制品碳排放量更低。
2023年12月中国建材工业经济研究会对《工业副产石膏胶凝材料制备预拌砂浆减排方法学》、《建筑石膏粉碳足迹测算方法》、《高强石膏粉碳足迹测算方法》、《纸面石膏板碳足迹测算方法》等12项团体标准进行立项；提出计算典型大宗工业固废资源综合利用领域碳减排数值并预测未来发展趋势，并据此提出相关政策建议，从数据核算的定量角度与政策建议的定性角度，全面支撑以大宗工业固废资源综合利用领域为切入点，实现资源能源消耗和碳排放协同降低；而上述标准的制定将为石膏产品碳标签的实施提供了基础支撑。
2022年我国纸面石膏板销售量为30.73亿平方米，产值200多亿元；石膏建筑砂浆（包括石膏抹灰砂浆和石膏基自流平砂浆）销售量约为1300万吨（600万吨+700万吨），产值约78亿元；再加上石膏砌块、石膏条板等石膏制品的产值，当前我国石膏行业产销值约300多亿元，但在碳减排政策的促进下，特别是起步时间没有几年的石膏基自流平砂浆的销售量将达到5000万吨以上（施工面积约10亿平方米以上，使用厚度是石膏抹灰砂浆的数倍），市场值将达到300亿元左右；如果再加上石膏3D打印材料和强度高、还有阻燃功能的纤维石膏板用途扩展的市场，整个石膏行业的市场前景值可达800～900亿元。
由此可见，在碳排放总量和强度双控制度下，碳标签对于石膏产业发展影响巨大，建筑石膏和无水石膏的生产和使用都将受到严重的制约，甚至被淘汰；高强石膏将引领行业发展，其中最有发展前途的是性价比高、具有创新和发明专利的高强石膏工艺与设备；其中能够通过生产工艺和催化剂来调节高强石膏凝结时间的产业化重结晶技术生产出来的、凝结时间可达一个小时左右的高强石膏生产建筑砂浆性价比最高；因为这种缓凝型高强石膏配制石膏基自流平砂浆只需添加消泡剂和千分之一以下的纤维素即可达到相关标准，无需添加缓凝剂、减水剂、胶粉等，每吨石膏基自流平砂浆所用辅料成本比一般建筑石膏和高强石膏降低成本100多元，同时可掺入35%—45%的其它工业固废。另外，用高强石膏生产出来的无纸面（纤维）石膏板也将取代碳排放量更大的纸面石膏板；因此，石膏产业这个市场必将掀起一场革命性的行业大洗牌，重塑市场格局；石膏建材产业的技术进步和顶层设计将淘汰落后产能，跟不上时代进步的石膏建材企业将在五、六年的时间里销声匿迹，苹果、摩托罗拉和诺基亚在移动通信产业的经验教训值得每一个石膏建材企业借鉴。
来源：中象新材
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