Do produkcji materiałów budowlanych zużywamy zasoby naturalne naszej planety i wykorzystujemy energię. Jednak emisje procesowe w przemyśle cementowym i chemicznym stanowią zaledwie 5,2% całości globalnej emisji GHG. Dla cementu wartość ta wynosi 3% i jest to emisja procesowa wynikająca z rozkładu węglanu wapnia na tlenek wapnia – efektem ubocznym jest powstawanie CO2 (CaCO3 -> CaO + CO2). W samym procesie produkcji klinkieru używanego do wytwarzania cementu emisja procesowa stanowi ok. 63% śladu węglowego.
Ślad węglowy materiałów budowlanych zależy w dużej mierze od źródła energii elektrycznej i cieplnej użytej w procesie produkcji, a co za tym idzie – od struktury paliw stosowanych przy wytwarzaniu energii elektrycznej. Zależność ta wprost wpływa na emisyjność materiałów budowlanych. Rozpatrując ślad węglowy materiałów budowlanych, musimy spojrzeć na problem szerzej i uwzględnić tę jego część, którą generują powstające obecnie budynki. Ślad węglowy wszystkich materiałów budowlanych wykorzystanych do wznoszenia budynków to zaledwie 30-40% całej emisji, jaką generują budynki we wszystkich fazach w zaplanowanym 50-letnim cyklu życia (tzw. ślad wbudowany). 60-70% emisji to ślad węglowy wynikający z użytkowania budynku oraz jego napraw (tzw. ślad operacyjny). Oznacza to, że materiały budowlane odpowiadają tylko za 1/3 śladu węglowego (wbudowany ślad węglowy) powstającego w fazie wznoszenia i użytkowania budynków.
Cementy niskoemisyjne
Emisyjność wyprodukowania tony klinkieru portlandzkiego przy obecnym miksie energetycznym to około 800 eq kg CO2/t emisji. Emisyjność cementu jest pochodną ilości użytego do jego produkcji klinkieru. Rozwój nowoczesnych spoiw hydraulicznych zmierza w kierunku znacznej redukcji klinkieru portlandzkiego w ich składzie. Jest to spowodowane rozwojem technologii produkcji cementu i betonu, świadomością i umiejętnościami samych technologów. Wpływ na te zmiany mają zobowiązania w ramach porozumienia „Fit for 55”, które przewidują redukcję emisyjności GHG o 55% w stosunku do wartości z 1990 r., aby osiągnąć neutralność klimatyczną do 2050 r.
Ślad węglowy cementów można zmniejszyć, ograniczając zawartość klinkieru w ich składzie poprzez wprowadzanie do oferty cementów CEM IV, CEM V, CEM II/C oraz CEM VI, które zawierają mniejszą ilość klinkieru niż cementy portlandzkie tej samej klasy, natomiast posiadają takie same lub lepsze parametry (wytrzymałość wczesna, początek oraz koniec czasu wiązania).
Obecnie cementownie dążą do eliminacji lub istotnego ograniczenia produkcji cementów wysokoklinkierowych. Zakładamy, że taki trend utrzyma się w przyszłości i wszyscy użytkownicy cementu zaakceptują go z korzyścią dla ochrony klimatu. W Holcim Polska przez ostatnie 20 lat znacznie zredukowaliśmy średnią wartości wykorzystania klinkieru portlandzkiego do produkcji cementu z 800 do 400 kg/t (średnio), a w niedalekiej przyszłości dzięki inwestycji w CCS będziemy gotowi dostarczyć cement o ok. 3-krotnie zredukowanym śladzie węglowym w stosunku do dzisiejszych wartości.
Cement niskoemisyjny ECOPlanet >>>
Betony niskoemisyjne
Ponieważ cement odpowiada za ponad 50% całkowitej emisji betonu, na ogół w produkcji betonów niskoemisyjnych używa się cementów niskoemisyjnych, np. CEM IV/B (V) 42,5 N-LH/NA czy CEM V/A (S-V) 42,5 N-LH/HSR/NA. Z produkcją takich betonów wiąże się (z powodu braku praktycznych doświadczeń) kwestia ich trwałości. Z pomocą przychodzą obecnie znormalizowane metody badawcze dotyczące np. badania karbonatyzacji betonu lub wyznaczania migracji jonów chlorkowych w betonie. Pomocne są również badania symulujące często spotykane warunki korozyjne betonu i stali zbrojeniowej w elementach żelbetowych. Dodatkowo norma PN-EN 206 definiuje koncepcję równoważnych właściwości użytkowych, którą można wykorzystać do oceny trwałości betonów niskoemisyjnych. W skrócie polega ona na udowodnieniu nie gorszej trwałości betonu testowanego w porównaniu z betonem referencyjnym wykonanym zgodnie z wymaganiami składu podanymi w tablicy F1 normy PN-B-06265:2022-08, przy czym skład betonu testowego może wykraczać poza te wymagania w zakresie rodzaju i zawartości cementu, wskaźnika w/c oraz zawartości powietrza.
Beton niskoemisyjny ECOpact >>>
Ślad węglowy materiałów budowlanych jest pochodną emisji procesowych, struktury paliw używanych do ich produkcji oraz źródeł pochodzenia energii elektrycznej. Materiały budowlane ogółem stanowią około 1/3 śladu węglowego wznoszonych budynków, pozostała część dotyczy fazy użytkowania i utrzymania budynku. Dwa materiały generujące największy ślad węglowy w procesie wznoszenia budynków to beton i stal. Skupienie się na redukcji śladu węglowego w tym obszarze może przynieść największe korzyści. Już dziś jesteśmy w stanie zredukować o 40% ślad węglowy cementu poprzez użycie cementów ECOPlanet (w stosunku do CEM I 42,5 R) i dla betonu możliwa jest redukcja o 50% stosując betony ECOPact. Jest to w stanie przełożyć się na prawie 30% redukcję wbudowanego śladu węglowego (w przypadku budynku wielorodzinnego mieszkalnego).
Dariusz Kuryś, Michał Drabczyk, Holcim Polska S.A.
