Stavebné prvky z mušlí či vápenec vypestovaný riasami. Aj takto môže vyzerať budúcnosť stavebníctva. Tlak na výrobu materiálov, ktoré môžu nahradiť betón – jeden z najviac znečisťujúcich stavebných materiálov na svete, totiž veľmi silnie. Výskumu sa podarili nasledujúce prekvapujúce úspechy.
V súčasnosti je cement, ktorý predstavuje kľúčovú zložku betónu, zodpovedný za približne osem percent celosvetových emisií, čím prevyšuje všetky ostatné materiály okrem ropy, plynu a uhlia. Aby sme sa vyhli najhorším účinkom zmeny klímy, svet je nútený objavovať čoraz väčší počet materiálových inovácií, ktoré majú riešiť uhlíkovú stopu betónu. Výzvou je do roku 2050 dosiahnuť nulové emisie.
Pri hľadaní nízkouhlíkových náhrad za cement sa vedci snažia využiť takmer všetko, od vápenca pestovaného na riasach až po olivín – výnimočný materiál, ktorý dokáže absorbovať svoju vlastnú hmotu v oxide uhličitom.
Podľa profesora inžinierstva z Cambridgeskej univerzity Juliana Allwooda však žiadna z týchto alternatív v súčasnosti nie je dostupná v potrebnom rozsahu na dosiahnutie nulových čistých emisií do polovice storočia. „Napriek obrovskému množstvu inovácií neexistujú žiadne náhrady s rovnakými výkonnostnými charakteristikami a rozsahom ako cement,“ tvrdí Allwood.
Získať čas stavebnému priemyslu pomáhajú iné výskumy, ktoré sú zamerané na vývoj šikovných výrobných techník využívajúcich menšie množstvá betónu potrebného na ich výstavbu. Tu je 6 najinovatívnejších projektov v rámci oboch prístupov:
Uhlíkovo neutrálny cement od Seratech
Londýnsky startup Seratech vyvinul spôsob výroby uhlíkovo neutrálneho betónu. Vývojári dokázali nahradiť až 40 percent obsahu cementu druhom oxidu kremičitého vyrobeného zo zachytených priemyselných emisií a minerálu olivín absorbujúceho uhlík.
Výrobcovia tvrdia, že cementová náhrada je lacná a ľahko sa škáluje, pretože ju možno bez problémov integrovať do existujúcich výrobných procesov a olivín je ľahko dostupný materiál.
Odpad z oceliarskeho priemyslu pomáha znižovať uhlíkovú stopu
Spoločnosť Carbicrete so sídlom v Montreale je jednou z mnohých spoločností, ktoré využívajú odpadovú trosku z oceliarskeho priemyslu na úplné odstránenie potreby cementu v procese výroby betónu. Namiesto vody používanej pri tradičnej výrobe betónu sa táto náhrada cementu potom vytvrdzuje zachyteným CO2 z továrenských dymovodov, aby sa dosiahla uhlíková neutralita.
Tento proces je však zatiaľ možné použiť len na výrobu prefabrikovaných panelov a betónových murovacích prvkov. A vzhľadom na obmedzené množstvo každoročne vyprodukovanej oceľovej trosky – približne 250 miliónov ton v porovnaní so štyrmi miliardami ton cementu – je možné použiť Carbicrete len na pokrytie zlomku dopytu.
Uhlíková neutralita budov: Prečo je to životný štýl budúcnosti?
Cement z biogénneho vápenca
Výskumníci z University of Colorado v Boulderi našli spôsob, ako vyrobiť cement pomocou vápenca a zároveň znížiť uhlíkovú stopu. Nejde totiž o vápenec, ktorý sa ťaží zo zeme, ale o špeciálny druh, ktorý bol vypestovaný pomocou rias fotosyntézou.
Keď sa tento „biogénny vápenec“ počas výroby cementu spáli, bude vylučovať iba toľko uhlíka, koľko mikroriasy počas svojho rastu stiahli z atmosféry, čo podľa výskumníkov robí proces uhlíkovo neutrálnym.
Materiál podobný betónu vyrobený z mušlí
S ďalším unikátnym nápadom prichádza londýnske dizajnérske štúdio Newtab-22. To totiž vyvinulo materiál podobný betónu vyrobený s odpadových mušlí z potravinárskeho priemyslu, ktoré sú rozomleté a kombinované s patentovanou zmesou prírodných spojív, ako je agar.
Výsledný materiál nazývaný Sea Stone sa nápadne podobá skutočnému betónu, pretože ulity ustríc a mušlí, ktoré obsahuje, sú vyrobené z uhličitanu vápenatého, inak známeho ako vápenec – čiže kľúčovej zložky cementu.
Ale keďže materiál nie je vypálený, chýba mu pevnosť a odolnosť skutočného betónu. Nemôže byť preto použitý do nosných konštrukcií.
Betónové podlahy od ACORN
V rámci projektu ACORN vyvinuli výskumníci z univerzít v Bath, Cambridge a Dundee tenkovrstvový klenutý podlahový systém, ktorý možno použiť na nahradenie tradičných pevných podlahových dosiek, pričom sa na rovnaké zaťaženie použije o 75 percent menej betónu. Vďaka tomu sa im podarilo znížiť až 60 percent emisií uhlíka. „Keďže betón je po vode najrozšírenejším materiálom na svete, najjednoduchší spôsob, ako znížiť emisie, je použiť menej betónu,“ hovorí hlavný vedecký pracovník projektu ACORN, Paul Shepherd. Podlaha vyrobená pomocou automatizovaného výrobného systému a šesťosového robota funguje úplne bez výstuží, čím sa eliminuje potreba oceľovej výstuže s vysokými emisiami.
Systém 3D tlačených debniacich prvkov
Ďalšia technika na použitie menšieho množstva betónu pochádza od výskumníkov z ETH Zürich, ktorí vyvinuli systém 3D tlačených debniacich prvkov. Tie sú vyrobené z recyklovateľnej minerálnej peny, môžu byť umiestnené vo formách používaných na výrobu prefabrikovaných betónových panelov, čím sa vytvorí vzor dutých buniek v celej doske.
Debnenie vytvára vnútornú geometriu, ktorá bola optimalizovaná na vystuženie panelu pozdĺž jeho hlavných línií namáhania a poskytuje potrebnú pevnosť na vytvorenie všetkého od stien až po celé strechy, pričom výrazne znižuje množstvo použitého betónu.
Technika vytvára panely, ktoré sú ľahšie a používajú o 70 percent menej materiálu. Navyše po vytvrdnutí môže byť minerálna pena buď ponechaná na mieste, aby poskytla izoláciu, alebo donekonečna recyklovaná na vytvorenie nových prvkov debnenia. To znamená, že ide o výrobný proces, pri ktorom sa nevytvára takmer žiadny odpad.
