Инновации в цементе и бетоне, которые делают строительство более устойчивым
Необходимость сокращения выбросов углекислого газа в строительной отрасли и ее зависимости от нетронутых природных ресурсов является наиболее актуальной проблемой, стоящей перед этим сектором. Поэтому чрезвычайно важно стимулировать инновации, которые могут улучшить существующие строительные материалы и сделать их экологически чистыми, чтобы успешно справиться со значительным выбросом углекислого газа и замкнуть цикл материалов.
Например, бетон использовался со времен древних римлян и оказался долговечным, прочным, доступным и универсальным строительным материалом. Сегодня это наиболее широко используемый искусственный ресурс в мире. Однако методы его производства вызывают экологические проблемы: во-первых, из-за высокого потребления природных ресурсов, таких как песок и гравий; и, во-вторых, что более важно, из-за выбросов CO₂, связанных с производством его ключевого ингредиента: цемента.
С продолжающимся ростом городов и ростом темпов урбанизации во всем мире спрос на цемент и бетон будет продолжать расти, что подчеркивает важность инноваций в строительной отрасли, чтобы сделать эти материалы более ресурсоэффективными и экологически чистыми.
Традиционно эта отрасль менялась медленно, но компании строительного сектора все больше осознают свою роль в будущем превращении цемента и бетона в экологически чистые строительные материалы. Holcim — транснациональная корпорация швейцарского происхождения и мировой лидер в области инновационных и устойчивых строительных решений — наметила новый фокус на сокращении выбросов углекислого газа, оптимизации использования материалов и продвижении совместной инновационной экосистемы для декарбонизации отрасли и повышения ее замкнутости. .
Все начинается с цемента
Декарбонизация бетона начинается с цемента. Одной из вех на пути к повышению экологичности стала разработка цемента ECOPlanet, целью которого является создание строительного материала с низким содержанием углерода без ущерба для производительности. Он создается путем замены клинкера, который является основным компонентом цемента и который выделяет большое количество CO₂ при обжиге известняка, сырьем, таким как обожженная глина, для обжига или сноса которого требуются гораздо более низкие температуры.
Другой способ, которым производство цемента приводит к выбросам CO₂, — это сжигание ископаемого топлива для нагрева печей до чрезвычайно высоких температур. Сейчас это сокращается за счет использования возобновляемых источников энергии, повышения эффективности процессов и цифровизации.
Именно благодаря этим действиям линейка низкоуглеродистого цемента ECOPlanet способна предложить полную производительность традиционного цемента, но с меньшим выбросом углекислого газа. Одним из примеров является новая административная столица Египта, которая в настоящее время строится недалеко от Каира, где культовая башня станет самой высокой в Африке. Новая разработка, построенная с использованием цемента ECOPlanet, позволит сократить выбросы CO₂ более чем на 6800 тонн, что эквивалентно сокращению выбросов CO₂ на 60 %, без ущерба для производительности, прочности и долговечности. Другой пример – Сиэтл, где знаменитое здание «Сферы» добилось сокращения выбросов CO₂ более чем на 80 % по сравнению со средними показателями по отрасли, сэкономив до 400 тонн CO₂ и получив золотой сертификат LEED.
Как только будут использованы все другие возможные методы декарбонизации, производители цемента смогут также предотвратить те выбросы, которых невозможно избежать, с помощью технологий следующего поколения, таких как улавливание, использование и хранение углерода (CCUS).
Бетон CO₂ и экономия материалов
Ассортимент низкоуглеродистого цемента ECOPlanet дополняет ECOPact, самое широкое в отрасли предложение низкоуглеродистого бетона для устойчивого строительства. Он продается с различными уровнями низкого содержания углерода, начиная с содержания внедренного углерода на 30% ниже, чем у стандартного бетона (CEM I), имеет такие же или лучшие свойства, чем обычный бетон, доступен в различных классах прочности и соответствует отраслевым стандартам. стандарты. Он уже использовался в строительных проектах по всему миру – от самой длинной плотины в Латинской Америке до Центра обработки данных Бостонского университета – для достижения значительной экономии выбросов CO₂ при обеспечении 100% производительности.
Еще один прорыв был достигнут на заводе Holcim в Альткирхе во Франции, где основное внимание уделялось одному из основных компонентов производства цемента: 100% переработанному клинкеру. Обычно производимый в строго контролируемых промышленных процессах, которые обычно основаны на добытом известняке и другом сырье, он играет ключевую роль в производстве цемента благодаря своей прочности на сжатие — важнейшему свойству бетона. Исследование ознаменовало значительный отход от этого традиционного подхода, заключающегося в использовании на 100% исключительно переработанных материалов, начиная от древесной золы и заканчивая побочными продуктами переработки полезных ископаемых, с сильным упором на местные ресурсы.
Концепция 100% переработанного клинкера заключалась в том, чтобы производить 100% переработанный цемент, а затем 100% переработанный бетон. Кульминацией этого видения теперь стало «Recygénie», первое в мире здание из бетона, полностью переработанного. Этот комплекс социального жилья, состоящий из 220 квартир недалеко от Парижа, Франция, иллюстрирует преобразующий потенциал индивидуального бетона Holcim, созданного с применением технологии ECOCycle®. Этот революционный бетон включает в себя переработанные элементы, такие как цемент, заполнители и воду, эффективно перерабатывая строительные и сносные отходы в экологически чистые строительные материалы. Он представляет собой экологически сознательный подход, который приводит к значительной экономии ресурсов: только в рамках проекта Recygénie сохраняется более 6000 тонн природных ресурсов.
Строительные компоненты, такие как балки и плиты, также могут улучшить свои экологические характеристики с помощью инноваций. В 2020 году Holcim инвестировала в швейцарский стартап CPC AG, который представил технологию углеродного предварительно напряженного бетона (CPC). Это плиты, созданные по запатентованной технологии, которые обладают той же несущей способностью, что и традиционные железобетонные плиты, но имеют заметное преимущество: они в пять раз тоньше и легче благодаря добавлению углеродных нитей вместо традиционной арматуры. Отсутствие стальных компонентов не только приводит к увеличению срока службы (потенциально до 100 лет), но также позволяет осуществлять разборку и повторное использование или полную утилизацию систем КПК. Это также снижает расход материалов на 80 % и выбросы CO₂ на 75 %, что способствует промышленному, циклическому и низкоуглеродному строительству.
Пешеходный мост Юлах, расположенный в Винтертуре, Швейцария, демонстрирует возможности использования CPC. Обычно мост такой же длины, построенный из традиционного железобетона, будет весить примерно 56 тонн (включая фундамент); а эквивалентный деревянный мост будет весить около 26 тонн. С другой стороны, пешеходный мост, изготовленный из CPC, на удивление легкий: его вес составляет всего 14 тонн. Это представляет собой снижение на 75% по сравнению с традиционным бетоном и на 46% по сравнению с деревом. Кроме того, на протяжении всего срока службы мост КТК имеет углеродный след, который в пять раз меньше, чем у обычного бетонного моста, и в три раза меньше, чем у деревянного моста.
Содействие культуре инноваций
Если мы хотим по-настоящему заново изобрести то, как строится мир, приверженность устойчивому развитию в строительной отрасли должна стимулировать инновации в продуктах, которые затем должны привести к переходу к реальным методам строительства. В партнерстве между Holcim и British International Investment (BII) компания 14Trees стала пионером в создании экологически чистых и доступных по цене решений.
Это совместное предприятие напечатало на 3D-принтере десять единиц жилья в Кении, что сделало его крупнейшим проектом доступного 3D-жилья на сегодняшний день. Используя передовую технологию 3D-печати, строительство стен дома с двумя спальнями занимает всего 18 часов, что является быстрой и эффективной альтернативой. На каждом этапе разработки проекта вводятся новые инновации: от архитектурного дизайна, подчеркивающего комфорт и адаптацию к климату, до использования эффективных материалов и адаптации для будущих арендаторов, при этом достигается снижение стоимости на 20% по сравнению со стандартными жилищными единицами. Профиль устойчивого развития проекта получил сертификат IFC-EDGE Advanced Sustainable Design от Всемирного банка.
Сотрудничество и обмен знаниями являются ключом к устойчивому будущему строительства. Недавно созданный Holcim Innovation Hub представляет собой сочетание пространств, включающих выставочный зал, демонстрирующий экологичные решения, помещения для совместной работы и зону проведения мероприятий, которая служит платформой для совместного творчества и сотрудничества. Это пространство, где сходятся идеи, формируются партнерские отношения и достигается прогресс. По сути, акцент Holcim на инновациях охватывает несколько направлений: от передовых технологий и устойчивых рецептур материалов до принципов замкнутого цикла проектирования и пространства для инноваций и сотрудничества.
По запросу возможны выезды специалистов строительной отрасли. Дополнительная информация здесь.
