Бетон с точки зрения экологии

"Причина, по которой цемент и бетон оказывают большое влияние, заключается в том, что мы используем их в таких больших количествах. На самом деле они оказывают гораздо меньшее воздействие, чем любые заменители. Поэтому замена цемента или бетона другими материалами, которые оказывают более сильное воздействие на окружающую среду, не улучшит ситуацию". Доктор Карен Скривенер, руководитель лаборатории строительных материалов в Федеральной политехнической школе Лозанны, отмечает.

"Мы должны помнить, что только потому, что материалы на основе бетона или цемента составляют более половины всех строительных материалов, которые мы используем, общее воздействие с точки зрения выбросов CO2 довольно велико".

Бетон изготавливается из смеси заполнителей, цемента, воды и воздуха. Типичная бетонная смесь содержит 10-15 процентов цемента. По данным The Concrete Initiative, проекта, возглавляемого CEMBUREAU (Европейской ассоциацией цемента), BIBM (Европейской федерацией сборного железобетона), ERMCO (Европейской организацией готовых бетонных смесей) и UEPG (Европейской ассоциацией агрегатов), при учете CO2, выделяемого при добыче, транспортировке и производстве этих ингредиентов, содержание CO2 в типичной бетонной смеси составляет около 50-150 кг на тонну. Исследования показывают, что срок окупаемости бетонных зданий может составлять всего 11 лет.

В отличие от них, современные бетонные здания могут быть спроектированы таким образом, чтобы потреблять 50 кВт-ч/м2/год или даже меньше энергии. Бетон способствует повышению энергоэффективности благодаря своей долговечности, герметичности и тепловой массе. Бетонные здания могут прослужить более 100 лет. Сравните это со зданиями из других строительных материалов, которые служат 50 лет и которые нужно дважды перестраивать, чтобы они прослужили столько же, и вы поймете, что бетонные здания экономят ресурсы и содержат меньше CO2. В бетонных конструкциях также очень мало швов, что помогает сохранить герметичность зданий. Тепловая масса позволяет бетону поглощать тепло и предотвращать перегрев. Накопленное тепло высвобождается вечером, когда на улице становится прохладнее. Благодаря этому температура в помещениях остается относительно стабильной в течение всего года, а значит, требуется меньше энергии для обогрева или охлаждения помещений.

"Девяносто процентов выбросов CO2, связанных с производством бетона, приходится на производство 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 ведется множество исследований по разработке более экологичного цемента, цель которых - максимально снизить содержание клинкера в конечном цементе", - отмечает профессор Кристиан Джон Энгельсен, старший научный сотрудник SINTEF, независимого исследовательского института в Норвегии.

Доктор Скривенер и ее команда также разработали новый вид цемента под названием LC3 (Limestone Calcined Clay Cement), который позволяет сократить выбросы CO2 на 30 процентов. LC3 изготавливается из известняка и низкосортных глин, которые имеются в изобилии, что делает его экономически эффективной альтернативой портландцементу, поскольку он не требует капиталоемких модификаций существующих заводов.

"Когда в бетон добавляется цемент, начинается естественный процесс карбонизации, поскольку карбонизация - это результат взаимодействия извести, воды и воздуха. Скорость карбонизации зависит от ряда факторов, таких как качество бетона, влажность, отделка поверхности и т. д.", - говорит Энгельсен.

Он приводит в пример исследование, проведенное его командой несколько лет назад, по расчету поглощения CO2 норвежским строительным фондом. "Мы подсчитали, что при сроке службы 100 лет и 10-процентном уровне вторичной переработки бетона уровень возврата CO2 составил около 15 % от CO2, выброшенного при производстве цемента. Это консервативная цифра, поскольку мы не хотели переоценивать количество CO2, выводимого из атмосферы".

Юсси Маттила - генеральный директор Конфедерации финской строительной промышленности RT (CFCI), организации, объединяющей строительных подрядчиков, специальных подрядчиков и производителей строительной продукции. Маттила принимает активное участие в проекте Concrete Solutions, осуществляемом Финским институтом окружающей среды и направленном на изучение возможностей бетона как поглотителя углерода. "Мы производим цемент и бетон уже 150 лет. Поэтому мы создали множество бетонных конструкций, которые постоянно забирают CO2 из атмосферы. Мы проводим исследования, чтобы определить, насколько велика роль бетона как поглотителя углекислого газа, но это еще на ранних стадиях".

Маттила добавляет, что исследования потенциала бетона как поглотителя углерода ведутся по всему миру. Например, Concrete Solutions - это исследовательский проект стоимостью 1,1 млн евро. "Говоря о возможностях бетона как поглотителя углерода, мы должны учитывать множество факторов. Это зависит от комбинации факторов. Например, в Финляндии, где другой климат, мы используем морозостойкий бетон, который может вести себя иначе, чем бетон, используемый в других частях мира".

По данным The Concrete Initiative, карбонизация может быть особенно актуальна после разрушения бетонного здания и дробления бетонных кусков, когда площадь поверхности, подвергающейся воздействию воздуха, резко возрастает.

При расчете воздействия бетона на окружающую среду необходимо учитывать и то, что происходит после сноса здания из бетона. Бетон можно легко использовать повторно и перерабатывать: заполнители из снесенных зданий можно использовать в несвязанных областях, например, в качестве дорожного основания, и даже в качестве заполнителей для нового бетона.

"Отбракованные сборные конструкции с заводов по производству бетонных элементов могут быть использованы для замены до пяти процентов материалов, поскольку отходы производства - это высококачественный бетон. Кроме того, поскольку у вас есть контроль над рецептурой бетона, его легко измельчить и использовать в новом производстве". поясняет Энгельсен.

"Существует тенденция фокусироваться на CO2, образующемся в процессе производства бетона. Мы должны рассматривать весь срок службы бетонной конструкции, чтобы получить точное представление о ее воздействии на окружающую среду. Бетон превосходит другие строительные материалы по энергоэффективности, меньшим эксплуатационным расходам и более длительному сроку службы", - утверждает Маттила. "При правильном уходе за бетонным зданием оно, по сути, будет служить вечно. И пока оно стоит, оно будет связывать CO2 из атмосферы".