نیاز به کاهش ردپای کربن در صنعت ساختمان و اتکای آن به منابع طبیعی بکر، مبرم ترین مسئله ای است که این بخش با آن مواجه است. بنابراین بسیار مهم است که نوآوری را تقویت کنیم که بتواند مصالح ساختمانی موجود را بهبود بخشد و آنها را دوستدار محیط زیست کند تا بتواند با موفقیت ردپای کربن را به میزان قابل توجهی کم کند و حلقه این چرخه مضر را قطع کند.
مقاله مرتبط:کاهش اثرات زیست محیطی: استفاده از سرباره اولیه کوره اکسیژن در سیمان پرتلند
به عنوان مثال، بتن از زمان رومیان باستان استفاده شده است و ثابت کرده است که یک مصالح ساختمانی بادوام، قوی، مقرون به صرفه و همه کاره است. امروزه پرکاربردترین منبع ساخت و ساز بشر در جهان است. با این حال، روش های تولید آن نگرانی های زیست محیطی را ایجاد می کند: اولا، به دلیل مصرف بالای منابع طبیعی مانند ماسه و شن. و دوم – و مهمتر از آن – به دلیل انتشار CO2 مرتبط با تولید عنصر اصلی آن: سیمان.
با رشد مداوم شهرها و افزایش نرخ شهرنشینی در سراسر جهان، تقاضا برای سیمان و بتن همچنان افزایش خواهد یافت و اهمیت نوآوری‌ها در صنعت ساخت‌وساز را برای کارآمدتر کردن این مواد از نظر منابع و سازگار با محیط زیست نشان می‌دهد.
به طور سنتی این صنعت به کندی تغییر می‌کند، شرکت‌های بخش ساخت‌وساز به طور فزاینده‌ای بهتر است از نقش خود در آینده ساخت سیمان و بتن به عنوان مصالح ساختمانی پایدار در طبیعت آگاه شوند Holcim – یک شرکت چند ملیتی با منشاء سوئیسی و یک رهبر جهانی در راه‌حل‌های ساختمانی نوآورانه و پایدار – تمرکز جدیدی بر کاهش انتشار کربن، بهینه‌سازی استفاده از مواد و ترویج یک اکوسیستم نوآوری مشترک برای کربن زدایی صنعت و تغیر عمده آن ترسیم کرده است.
کربن زدایی بتن با سیمان شروع می شود. یکی از نقاط عطف در سفر برای پایدارتر کردن آن، توسعه سیمان ECOPlanet که به دنبال ایجاد مصالح ساختمانی با کربن کمتر بدون کاهش عملکرد است. این ماده با جایگزینی کلینکر – که جزء اصلی سیمان است و در هنگام کلسینه شدن سنگ آهک، مقدار زیادی CO2 منتشر می کند – با مواد خام مانند خاک رس کلسینه شده که به دمای بسیار پایین تری برای کلسینه کردن یا تخریب مواد نیاز دارد، ایجاد می شود.
روش دیگری که تولید سیمان باعث انتشار CO2 می شود، سوزاندن سوخت های فسیلی برای گرم کردن کوره ها تا دمای بسیار بالا است. این در حال حاضر با استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر، بهبود کارایی فرآیند و دیجیتالی شدن کاهش می یابد.
از طریق این اقدامات است که محدوده سیمان کم کربن ECOPlanet با کسری از ردپای کربن می تواند عملکرد کامل سیمان سنتی را ارائه دهد. یک نمونه پایتخت اداری جدید کشور مصر است که در حال حاضر در خارج از قاهره در حال ساخت است، جایی که بلندترین برج نمادین در آفریقا خواهد بود. توسعه جدید که با استفاده از سیمان ECOPlanet ساخته شده است منجر به صرفه جویی بیش از 6800 تن در انتشار CO2 می شود که معادل کاهش 60 درصدی CO2 است بدون اینکه به عملکرد، استحکام یا دوام آسیبی وارد شود. مثال دیگر از سیاتل، جایی که ساختمان نمادین Spheres بیش از 80 درصد کاهش انتشار CO2 را در مقایسه با میانگین صنعت به دست آورد، تا 400 تن CO2 صرفه جویی کرد و گواهینامه طلایی LEED را دریافت کرد.
مقاله مرتبط: بتن سبز
هنگامی که سایر روش‌های کربن‌زدایی ممکن به کار گرفته شوند، تولیدکنندگان سیمان می‌توانند از انتشار کربن که نمی‌توان با کمک فناوری‌های نسل بعدی مانند جذب، استفاده و ذخیره‌سازی کربن (CCUS) از آن اجتناب کرد، جلوگیری شود.
CO2 بتن و صرفه جویی در مواد
طیف مکمل سیمان کم کربن ECOPlanet ، ECOPact است، که گسترده ترین پیشنهاد صنعت بتن کم کربن برای ساخت و ساز پایدار است. این بتن در طیفی از سطوح کم کربن فروخته می شود که از کربن جایگزین با 30 درصد کمتر در مقایسه با بتن استاندارد (CEM I) شروع می شود، دارای خواص برابر یا بهتر نسبت به بتن معمولی است، در انواع کلاس های مقاومت موجود است و با صنعت مطابقت دارد. استانداردها قبلاً در پروژه‌های ساختمانی در سراسر جهان – از وسیع ترین سد آمریکای لاتین تا مرکز علوم داده دانشگاه بوستون – برای دستیابی به صرفه‌جویی قابل‌توجه CO₂ و در عین حال عملکرد 100% استفاده شده است.
پیشرفت دیگری در کارخانه Holcim’s Altkirch در فرانسه ایجاد شد که بر یکی از اجزای اصلی در تولید سیمان تمرکز دارد: کلینکر 100٪ بازیافتی. به طور معمول در فرآیندهای صنعتی بسیار کنترل شده که به طور معمول بر پایه سنگ آهک استخراج شده و سایر مواد خام ساخته می شود، به دلیل مقاومت فشاری آن(یک ویژگی مهم بتن) نقش کلیدی در سیمان ایفا می کند. این مطالعه با استفاده از 100٪ مواد منحصراً بازیافتی، از خاکستر چوب تا محصولات فرآوری مواد معدنی دیگر، با تأکید بر ورودی‌های محلی، ننیجه قابل‌توجهی را از این رویکرد مرسوم نشان داد.
چشم انداز کلینکر 100% بازیافتی ساخت 100% سیمان بازیافتی و به دنبال آن 100% بتن بازیافتی بود. این چشم انداز اکنون در “Recygénie”، اولین ساختمان بتنی کاملاً بازیافتی جهان به اوج خود رسیده است. این مجتمع مسکونی- اداری متشکل از 220 واحد در نزدیکی پاریس، فرانسه، پتانسیل دگرگونی در بتن سفارشی Holcim را نشان می دهد که از طریق استفاده از فناوری ECOCycle® ساخته شده است. این بتن انقلابی از عناصر بازیافتی مانند سیمان، سنگدانه ها و آب استفاده می کند و به طور موثر زباله های ساختمانی و مخرب را به مصالح ساختمانی پایدار تبدیل می کند. این نشان دهنده یک رویکرد آگاهانه از نظر زیست محیطی است که به صرفه جویی قابل توجهی در منابع تبدیل می شود، با پروژه Recygénie به تنهایی بیش از 6000 تن منابع طبیعی حفظ می شود.
اجزای ساختمان – مانند تیرها و دال ها – نیز این پتانسیل را دارند که اعتبار زیست محیطی خود را با کمک نوآوری بهبود بخشند. در سال 2020، شرکت Holcim در استارتاپ سوئیسی CPC AG سرمایه گذاری کرد که فناوری بتن از پیش تنیده کربن (CPC) را معرفی کرد. اینها دال هایی هستند که با استفاده از یک فناوری ثبت شده ایجاد شده اند که همان ظرفیت باربری را مانند دال های بتن مسلح سنتی ارائه می دهند، اما با مزیت قابل توجه این که پنج برابر نازک تر و سبک تر هستند، با افزودن رشته های کربنی به جای آرماتورهای سنتی. فقدان اجزای فولادی نه تنها باعث طول عمر بیشتر (به طور بالقوه تا 100 سال) می شود، بلکه امکان جداسازی و استفاده مجدد یا بازیافت کامل سیستم های CPC را نیز فراهم می کند. همچنین مصرف مواد را تا 80 درصد و انتشار CO2 را تا 75 درصد کاهش می دهد که روش های صنعتی را با مصرف کم کربن تسهیل می کند.
عکس بالا پل عابر پیاده Eulach ، واقع درWinterthur سوئیس، امکان استفاده از CPC را نشان می دهد. به طور معمول، یک پل با طول مشابه که با بتن مسلح سنتی ساخته می شود تقریباً 56 تن وزن دارد (شامل پایه آن). و یک پل چوبی معادل آن حدود 26 تن وزن دارد. از سوی دیگر، پل عابر پیاده ساخته شده با CPC به طرز شگفت آوری سبک است و تنها 14 تن وزن دارد. این نشان دهنده کاهش 75 درصدی نسبت به بتن سنتی و کاهش 46 درصدی نسبت به چوب است. علاوه بر این، در تمام طول عمر خود، پل CPC دارای ردپای کربنی است که تا پنج برابر کمتر از یک پل بتنی معمولی و تا سه برابر کمتر از پل ساخته شده از چوب است.
اگر می‌خواهیم واقعاً نحوه ساخت و ساز جهان را دوباره ابداع کنیم، تعهد به پایداری در صنعت ساخت‌وساز باید نوآوری محصول را افزایش دهد، که پس از آن باید به سمت روش‌های ساخت‌وساز ملموس جهش کرد.
سرمایه‌گذاری مشترک بین شرکت Holcim و British International Investment (BII) ده واحد مسکونی در کنیا را با چاپ سه‌بعدی ساخته است که آن را به بزرگترین پروژه مسکن سه بعدی مقرون به صرفه تا به امروز تبدیل کرده است. با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی پیشرفته، دیوارهای یک خانه دو خوابه فقط 18 ساعت طول می کشد تا یک جایگزین سریع و کارآمد ارائه شود. هر مرحله از توسعه پروژه نوآوری های جدیدی را معرفی می کند، از طراحی معماری با تاکید بر راحتی و سازگاری با آب و هوا تا استفاده از مواد کارآمد و سفارشی سازی برای مستاجران آینده، در حالی که به دنبال کاهش 20 درصدی هزینه در مقایسه با واحدهای مسکونی استاندارد است. نمایه پایداری پیشرفته پروژه دارای گواهینامه طراحی پایدار پیشرفته IFC-EDGE توسط بانک جهانی است. همکاری و اشتراک دانش کلیدی برای آینده پایدار ساخت و ساز است.
