Beton jako najczęściej stosowany materiał budowlany odgrywa kluczową rolę w globalnej gospodarce. Niestety, jego produkcja wiąże się jednocześnie ze znacznym zużyciem surowców i emisją gazów cieplarnianych. Gospodarka o obiegu zamkniętym zapewnia zrównoważone podejście do zarządzania betonem, łącząc zasady recyklingu, ponownego użycia i projektowania długowiecznego.
W artykule omówiono możliwości zastosowania inżynierii cyrkularnej w odniesieniu do betonu, analizując obszary aplikacji oraz działania na poziomie materiału, produktu i organizacji. Wdrożenie tych strategii może uczynić beton bardziej zrównoważonym materiałem, co wesprze cele ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju [1].
Fot. © Anastasiia – stock.adobe.com
Inżynieria cyrkularna i podstawowe definicje
Gospodarka o obiegu zamkniętym (GOZ) to system gospodarczy, którego celem jest minimalizacja marnotrawstwa zasobów oraz maksymalizacja ich efektywnego wykorzystania. W odróżnieniu od tradycyjnego modelu gospodarki liniowej, opartego na schemacie „weź – wyprodukuj – wyrzuć”, GOZ integruje cykle produkcji i konsumpcji z naturalnymi cyklami ekosystemów. Dzięki temu możliwe jest lepsze zarządzanie zasobami oraz ograniczenie negatywnego wpływu na środowisko.
Zintegrowany model przepływów zasobów dla gospodarki o obiegu zamkniętym, obejmujący materiały przemysłowe i naturalne, został przedstawiony na rys. 1 [2].
Rys. 1. Zintegrowany model przepływów zasobów dla gospodarki o obiegu zamkniętym [2]
W przemyśle betonowym gospodarka o obiegu zamkniętym oznacza wdrożenie strategii i praktyk mających na celu zmniejszenie zużycia surowców, ograniczenie generowania odpadów oraz minimalizację emisji gazów cieplarnianych przez cały cykl życia betonu. Inżynieria cyrkularna stanowi istotny element GOZ, obejmując różnorodne podejścia i technologie wspierające te cele.
>>> Budynki cyrkularne – w trosce o zasoby dla przyszłych pokoleń
>>> Redukcja emisji gazów cieplarnianych w procesie produkcji betonu
Do głównych strategii inżynierii cyrkularnej betonu należą:
- Redukcja zużycia surowców: zmniejszenie ilości cementu, najbardziej węglowo intensywnego składnika betonu, poprzez zastępowanie go materiałami dodatkowymi cementowymi (SCM) oraz wapieniem; wykorzystywanie materiałów odpadowych, takich jak popioły lotne, żużle i odpady przemysłowe, jako kruszywa w betonie.
- Projektowanie długowiecznych produktów: tworzenie konstrukcji betonowych z myślą o długowieczności, co zmniejsza potrzebę częstych napraw i remontów; uwzględnianie zabezpieczeń przed degradacją i korozją oraz projektowanie konstrukcji umożliwiających przyszłe dostosowanie do zmieniających się potrzeb, co przedłuża okres użytkowania i zmniejsza konieczność wyburzeń.
- Wielokrotne użycie i remanufacturing: rozwijanie metod demontażu umożliwiających odzyskiwanie i ponowne wykorzystanie elementów betonowych w nowych projektach budowlanych; odnawianie i przekształcanie istniejących elementów betonowych w celu ich ponownego użycia, co redukuje zapotrzebowanie na nowe surowce.
- Recykling: przetwarzanie gruzu betonowego na kruszywo zastępcze, które może być ponownie użyte w produkcji nowego betonu, dzięki czemu zmniejsza się ilość odpadów trafiających na wysypiska oraz zużycie naturalnych kruszyw; wykorzystywanie drobnych frakcji betonowych, powstających podczas procesu kruszenia, w różnych zastosowaniach budowlanych.
- Zarządzanie cyklem życia produktu: przeprowadzanie kompleksowych ocen cyklu życia (LCA) produktów betonowych w celu zidentyfikowania oraz minimalizacji ich wpływu na środowisko. LCA pomaga w identyfikacji najbardziej zrównoważonych praktyk produkcyjnych i projektowych.
- Innowacje technologiczne: wykorzystywanie technologii cyfrowych, takich jak modelowanie informacji o budynku (BIM) i druk 3D, w celu optymalizacji procesów produkcyjnych oraz projektowych; rozwój nowych materiałów betonowych o lepszych właściwościach mechanicznych i środowiskowych oraz zaawansowanych technologii produkcyjnych zmniejszających zużycie energii i emisję gazów cieplarnianych.
Inżynieria cyrkularna w przemyśle betonowym wymaga zintegrowanego podejścia, łączącego naukę o materiałach, inżynierię, zarządzanie zasobami oraz politykę publiczną. Dzięki tym strategiom możliwe jest stworzenie bardziej zrównoważonego systemu budowlanego, minimalizującego negatywny wpływ na środowisko oraz wspierającego gospodarkę o obiegu zamkniętym.
W dalszej części artykułu:
Możliwe obszary aplikacji inżynierii cyrkularnej betonu
Strategie inżynierii cyrkularnej
Cały artykuł dostępny jest w numerze 9/2024 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
dr inż. Łukasz Zawiślak
Politechnika Wrocławska,
ORCID: 0000-0003-2828-5899;
IMC Projekt sp. z o.o.
dr inż. Marcin Szyszka
Politechnika Wrocławska,
ORCID: 0009-0006-2961-8703;
IMC Projekt sp. z o.o.
Literatura
1. P. Górak, Ł. Szabat, Beton – idealny materiał w gospodarce o cyklu zamkniętym [w:] Dni betonu, 2023, s. 241.
2. A.T.M. Marsh, A.P.M. Velenturf, S.A. Bernal, Circular Economy strategies for concrete: implementation and integration, „Journal of Cleaner Production”, 2022, s. 2.
