Необходимость сокращения выбросов углекислого газа в строительной отрасли и ее зависимость от нетронутых природных ресурсов является наиболее актуальной проблемой, с которой сталкивается этот сектор. Поэтому очень важно поощрять инновации, которые могут улучшить существующие строительные материалы и сделать их более экологически чистыми, чтобы успешно значительно сократить выбросы углекислого газа и разорвать порочный круг.
В качестве примера, бетон использовался еще во времена древних римлян и доказал свою надежность как долговечный, прочный, экономичный и универсальный строительный материал. Сегодня это самый широко используемый строительный материал в мире. Однако методы его производства вызывают экологические опасения: во-первых, из-за высокого потребления природных ресурсов, таких как песок и гравий. Во-вторых — и что более важно — из-за выбросов CO2, связанных с производством его основного компонента: цемента.
С постоянным ростом городов и увеличением уровня урбанизации по всему миру, спрос на цемент и бетон будет продолжать расти, что подчеркивает важность инноваций в строительной индустрии для эффективного использования этих материалов в плане ресурсов и экологичности.
Традиционно эта отрасль изменяется медленно, но строительные компании все чаще должны осознавать свою роль в будущем цемента и бетона как устойчивых строительных материалов. Holcim — многонациональная компания со швейцарскими корнями и мировым лидером в области инновационных и устойчивых строительных решений — выделяет новый фокус на сокращение выбросов углерода, оптимизацию использования материалов и продвижение совместной инновационной экосистемы для декарбонизации отрасли и кардинального изменения ее подходов.
Декарбонизация бетона начинается с цемента. Одной из вех в пути к устойчивости является разработка цемента ECOPlanet, который стремится создать строительные материалы с меньшим содержанием углерода без потери производительности. Этот материал производится путём замены клинкера — основного компонента цемента, который при кальцинации известняка выделяет большое количество CO2 — на сырьё, такое как кальцинированная глина, которая требует значительно более низкой температуры для кальцинации или разложения.
Другой метод, при котором производство цемента приводит к выбросам CO2, — это сжигание ископаемого топлива для нагрева печей до очень высоких температур. Это сейчас уменьшается за счёт использования возобновляемых источников энергии, улучшения эффективности процесса и цифровизации.
Благодаря этим мерам цемент с низким содержанием углерода ECOPlanet может обеспечивать полную производительность традиционного цемента при значительно сниженном углеродном следе. Примером служит новая административная столица Египта, которая в настоящее время строится за пределами Каира, где будет стоять самая высокая знаковая башня в Африке. Новое развитие, построенное с использованием цемента ECOPlanet, привело к экономии более 6800 тонн CO2, что эквивалентно снижению на 60% CO2 без ущерба для производительности, прочности или долговечности. Другой пример из Сиэтла, где знаковое здание Spheres достигло более чем 80% сокращения выбросов CO2 по сравнению со средним показателем отрасли, сэкономив до 400 тонн CO2 и получив золотой сертификат LEED.
Когда применяются другие методы декарбонизации, производители цемента могут предотвратить выбросы углерода, которые не могут быть избежаны с помощью технологий следующего поколения, таких как улавливание, использование и хранение углерода (CCUS).
Дополнительным к низкоуглеродному цементу ECOPlanet является ECOPact, который представляет собой самое широкое предложение в индустрии низкоуглеродного бетона для устойчивого строительства. Этот бетон продается в ассортименте с низким уровнем углерода, начиная с 30% меньшего содержания углерода по сравнению со стандартным бетоном (CEM I). Он обладает равными или лучшими свойствами по сравнению с обычным бетоном, доступен в различных классах прочности и соответствует отраслевым стандартам. ECOPact уже использовался в строительных проектах по всему миру – от самой большой плотины в Латинской Америке до центра обработки данных Университета Бостона – для достижения значительной экономии CO₂ при сохранении 100% производительности
Другой прогресс в заводе Holcim в Альткирхе, Франция, был достигнут благодаря фокусу на одном из ключевых элементов производства цемента: 100% переработанном клинкере. Обычно производится в строго контролируемых промышленных процессах, основанных на добыче известняка и другого сырья, клинкер играет ключевую роль в цементе из-за его сжимающей прочности (важное свойство бетона). Это исследование, использующее 100% исключительно переработанные материалы, от древесной золы до других переработанных минеральных продуктов, с акцентом на локальные источники, показало заметные результаты этого нестандартного подхода.
Видение 100% переработанного клинкера ведет к производству 100% переработанного цемента и, следовательно, 100% переработанного бетона. Эта цель достигла своего пика в “Recygénie”, первом в мире полностью переработанном бетонном здании. Этот жило-офисный комплекс из 220 единиц, расположенный недалеко от Парижа, Франция, демонстрирует потенциал на заказ изготовленного бетона Holcim, созданного с использованием технологии ECOCycle®. Этот революционный бетон использует переработанные элементы, такие как цемент, заполнители и вода, эффективно превращая строительные и разрушающие отходы в устойчивые строительные материалы. Это представляет собой осознанный подход к окружающей среде, который приводит к значительной экономии ресурсов, с проектом Recygénie, сохраняющим более 6000 тонн природных ресурсов в одиночку.
Компоненты здания, такие как балки и плиты, также имеют потенциал для улучшения своего экологического статуса с помощью инноваций. В 2020 году компания Holcim инвестировала в швейцарский стартап CPC AG, который представил технологию углеродного предварительно напряженного бетона (CPC). Эти плиты созданы с использованием запатентованной технологии, которая обеспечивает такую же несущую способность, как у традиционных железобетонных плит, но с значительным преимуществом в том, что они в пять раз тоньше и легче, с добавлением углеродных волокон вместо традиционной арматуры. Отсутствие стальных компонентов не только увеличивает срок службы (потенциально до 100 лет), но также позволяет полностью разделять и повторно использовать или перерабатывать системы CPC. Также снижает потребление материалов на 80% и выбросы CO2 на 75%, облегчая промышленные методы с низким углеродным следом.
Фотография выше показывает пешеходный мост Eulach в Винтертуре, Швейцария, демонстрирующий возможности использования CPC (углеродно-напряженного бетона). Обычно мост схожей длины, построенный из традиционного армированного бетона, весит примерно 56 тонн (включая основание), а аналогичный деревянный мост весит около 26 тонн. В то время как пешеходный мост, построенный с использованием CPC, удивительно легкий и весит всего 14 тонн. Это показывает снижение веса на 75% по сравнению с традиционным бетоном и на 46% по сравнению с деревом. Кроме того, на протяжении всего срока службы мост из CPC имеет углеродный след, который в пять раз меньше, чем у обычного бетонного моста, и в три раза меньше, чем у моста из дерева.
Если мы действительно хотим заново изобрести способы строительства в мире, обязательство к устойчивости в строительной индустрии должно усиливать инновации в продуктах, что, в свою очередь, должно привести к осязаемым методам строительства.
Совместное предприятие между Holcim и British International Investment (BII) построило десять жилых единиц в Кении с использованием 3D-печати, что сделало его самым крупным доступным проектом жилья, созданного с помощью 3D-печати на сегодняшний день. Используя передовую технологию 3D-печати, строительство стен двухкомнатного дома занимает всего 18 часов, обеспечивая быструю и эффективную альтернативу. На каждом этапе проекта внедряются новые инновации, от архитектурного дизайна, сфокусированного на комфорте и адаптации к климату, до использования эффективных материалов и кастомизации для будущих жильцов, при этом стремясь снизить стоимость на 20% по сравнению со стандартными жилыми единицами. Продвинутый профиль устойчивости проекта получил сертификат передового устойчивого дизайна IFC-EDGE от Всемирного банка. Сотрудничество и обмен знаниями являются ключом к устойчивому будущему строительства.
