Бетон с точки зрения экологии

«Причина, по которой цемент и бетон оказывают большое влияние на окружающую среду, заключается в том, что мы используем их в таких больших количествах. На самом деле они оказывают гораздо меньшее воздействие, чем любая другая замена. Таким образом, замена цемента или бетона другими материалами, оказывающими более сильное воздействие на окружающую среду, не улучшит ситуацию», — констатирует доктор Карен Скривенер, заведующая лабораторией строительных материалов Федеральной политехнической школы Лозанны, Швейцария.

«Мы должны помнить, что только потому, что бетонные или цементные материалы составляют более половины всех используемых нами строительных материалов, их общее воздействие довольно велико с точки зрения выбросов CO2».

Бетон изготавливается из заполнителей, цемента, воды и воздуха. Типичная бетонная смесь содержит от 10 до 15 % цемента. По данным проекта Concrete Initiative (Бетонная инициатива), возглавляемого CEMBUREAU (Европейская цементная ассоциация), BIBM (Европейская федерация сборного железобетона), ERMCO (Европейская организация производителей товарной бетонной смеси) и UEPG (Европейская ассоциация заполнителей), при добыче, транспортировке и производстве этих инертных материалов берется во внимание выделяемый СО2, типичная бетонная смесь содержит в себе порядка 50 — 150 кг CO2 на тонну. Исследования показывают, что срок окупаемости бетонных зданий может составлять всего 11 лет.

А современные бетонные здания могут быть спроектированы таким образом, что будут использовать 50 кВтч/м2 энергии в год или даже меньше. Бетон способствует повышению энергоэффективности за счет своей долговечности, воздухонепроницаемости и термической массы. Бетонные здания могут прослужить больше 100 лет. В сравнении со зданиями из других строительных материалов, их нужно было бы перестраивать дважды, чтобы они прослужили столько же времени. Легко увидеть, что бетонные здания не только экономят ресурсы, но и имеют более низкий уровень содержания CO2. Бетонные конструкции также требуют меньше швов, что помогает поддерживать воздухонепроницаемость зданий. Термическая масса позволяет бетону поглощать тепло и помогает предотвратить перегрев. Поглощенное тепло затем выделяется вечером, когда на улице становится прохладнее. Это обеспечивает поддержание относительно стабильной температуры в помещении в течение всего года, означая, что для обогрева или охлаждения требуется меньше энергии.

«90 % выбросов CO2, связанных с бетоном, происходит от производства цементного клинкера. Клинкер – это промежуточный продукт при производстве портландцемента, который образуется при нагревании известняка и алюмосиликатов, таких как глина, до высокой температуры во вращающейся цементной печи. В настоящее время проводится много исследований по разработке более экологичного цемента, целью которых является максимально возможное снижение содержания клинкера в конечном продукте», — отмечает профессор Кристиан Джон Энгельсен, старший научный сотрудник независимого исследовательского института SINTEF в Норвегии.

Доктор Скривенер и ее команда также разработали новый вид цемента под названием LC3 (известняковый кальцинированный глинистый цемент), который может снизить выбросы CO2 на 30 %. LC3 изготавливается из широко распространенных известняка и низкосортных глин, что делает его экономически эффективной альтернативой портландцементу, поскольку он не требует капиталоемких модификаций существующих установок.

«Когда цемент добавляется в бетонную смесь, начинается естественный процесс карбонизации, поскольку карбонизация – это результат соединения известняка, воды и воздуха. Скорость карбонизации зависит от ряда факторов, таких как качество бетона, влажность, отделка поверхности и другие», — говорит Энгельсен.

Он отсылает к исследованию, проведенному его командой несколько лет назад по расчету поглощения CO2 в норвежском строительном фонде. «Мы подсчитали, что в течение 100 лет при 10-процентном уровне переработанного бетона отдача CO2 составит около 15 % от уровня CO2, выделяемого при производстве цемента. Это считается умеренной цифрой, поскольку мы не хотели переоценивать количество CO2, связываемого с атмосферой».

Юсси Маттила является генеральным директором Союза финской строительной промышленности (CFCI), совместной организации строительных подрядчиков, специальных подрядчиков и поставщиков строительных изделий. Маттила активно участвует в проекте Concrete Solutions (Бетонные решения), осуществляемом Финским Институтом окружающей среды для изучения возможностей бетона в качестве поглотителя углерода. «Мы производим цемент и бетон уже в течение 150 лет. Таким образом, мы выпустили много бетонных конструкций, которые постоянно забирают CO2 из атмосферы. Мы проводим исследования по количественному определению того, насколько большим углеродным поглотителем является бетон. Но исследование все еще находится на ранних стадиях».

Маттила добавляет, что исследования, проводимые в отношении потенциала бетона как поглотителя углерода, продолжаются во всем мире. Например, ”Бетонные решения” – это исследовательский проект стоимостью 1,1 миллиона евро. «Нам надо учитывать несколько факторов при обсуждении возможностей, которые бетон обеспечивает в качестве поглотителя углерода. Это зависит от сочетания различных факторов. Например, в Финляндии, где у нас особенный климат, мы используем морозостойкий бетон, который может вести себя иначе, чем бетон, используемый в других частях мира».

Согласно проекту ”Бетонная инициатива” карбонизация может быть особенно необходима после демонтажа бетонного здания и дробления бетонных кусков, когда площадь поверхности, подверженной воздействию воздуха, резко увеличивается.

При расчете воздействия бетона на окружающую среду необходимо также учитывать то, что происходит после сноса бетонного здания. Бетон может быть повторно использован и переработан – заполнители из разрушенных зданий могут быть использованы в несвязанных областях применения, например, в дорожном основании, или в качестве заполнителей при изготовлении нового бетона.

«Бракованный сборный железобетон с заводов ЖБИ может быть использован для замены до пяти процентов материалов, так как брак от производства – это все еще высококачественный бетон. Кроме того, поскольку вы контролируете рецепт смеси, брак легко дробить и снова использовать в новом производстве», — объясняет Энгельсен.

«Существует тенденция сосредотачиваться на CO2, образующемся в производственном процессе. Но мы должны все-таки посмотреть на всю жизнь бетонной конструкции, чтобы получить точную перспективу ее воздействия на окружающую среду. Бетон отличается от других строительных материалов энергоэффективностью, более низкими затратами на уход и более длительным сроком службы», — констатирует Маттила. «Если уход за бетонным зданием выполняется надлежащим образом, оно может стоять вечно. И пока оно стоит, оно будет поглощать CO2 из атмосферы».