С бетоном меньше значит больше

May 08, 2023

Мировые лидеры соберутся на ежегодной конференции Всемирного экономического форума в Давосе, чтобы обсудить глобальные проблемы, включая изменение климата, они проведут день в окружении бетона. Дома, небоскребы, дороги, автострады, мосты, тротуары, системы водоснабжения, плотины и многое другое полагаются на бетон из-за его непревзойденных прочностных свойств, долговечности, универсальности и низкой стоимости. Неудивительно, что к 2050 году мировой спрос на цемент, который затвердевает в бетон при смешивании с водой и минералами, увеличится на 48 процентов — с 4,2 миллиарда до 6,2 миллиарда тонн.

В ходе недавней массовой урбанизации Китая в период с 2011 по 2013 год страна использовала больше бетона, чем Соединенные Штаты за весь 20 век. В то время как использование бетона в Китае замедляется, потребление в Индии, Африке и других развивающихся странах будет стремительно расти на фоне экономического развития, при этом его использование будет разделено между жилым, коммерческим сектором и инфраструктурой. Хотя бетон необходим для строительства конструкций, которые улучшают нашу повседневную жизнь, на него приходится 8 процентов глобальных выбросов углекислого газа; и 90 процентов этих выбросов приходится на производство клинкера, основного ингредиента, придающего бетону прочность.

В соответствии с Парижским климатическим соглашением, мировая бетонная промышленность должна сократить выбросы на 16 процентов к 2030 году и на 100 процентов к 2050 году, чтобы не выйти за пределы углеродного баланса потепления на 1,5°C. Эти усилия потребуют значительных изменений во всей конкретной цепочке создания стоимости, но самая простая и экономически эффективная мера — использовать меньше материалов при соблюдении требований проекта. Сокращение спроса на углеродоемкий клинкер поможет бетонной промышленности вернуться на путь достижения своих климатических целей.

Первым шагом на пути к снижению выбросов углекислого газа в этом секторе является использование меньшего количества бетона в каждом применении, даже по мере его роста. Существует несколько существующих и разрабатываемых методов обеспечения эффективности конкретного материала, которые могут привести к значительной экономии выбросов углерода без изменения самого материала. Традиционные проекты зданий и других проектов направлены на минимизацию затрат, а не на выбросы углекислого газа и завышение проектной маржи. Однако недавний и продолжающийся прогресс в области инструментов автоматизированного проектирования позволяет инженерам-строителям и архитекторам быстро исследовать больше структурных вариантов для данного проекта, уделяя больше внимания эффективности использования материалов.

Публикация RMI «Выгодная декарбонизация тяжелого транспорта и промышленного тепла» посвящена экономии бетона и стали, которая может быть достигнута с выгодой за счет улучшения структурного проектирования. Например, такие инженерные методы сэкономили 40 процентов и 24 процента использования бетона для Башни Свободы в Нью-Йорке и Шанхайской башни в Китае соответственно. Ожидается, что по мере совершенствования программного обеспечения для автоматизированного проектирования бережливое проектирование будет конкурентоспособным по затратам (во время проектирования) по сравнению с современными методами и станет основным фактором снижения спроса.

Второй рычаг – не использовать новый бетон. В некоторых случаях такие варианты, как повторное использование бетонных элементов из старых построек, могут обеспечить сокращение выбросов CO2. Однако правильный ответ будет варьироваться от региона к региону и зависеть от множества других факторов, включая тип конструкции, требования к проектированию, доступность местных материалов и многое другое.

В то же время строительные нормы и правила и рыночные предпочтения должны быть адаптированы, чтобы разрешить использование низкоуглеродистого бетона. Поскольку углерод становится ключевым фактором при построении нашей инфраструктуры, мы должны закрыть инновационный разрыв между потребностями дизайнеров и существующими технологиями. Такие инструменты, как EC3 Tool, эффективно сравнивают воплощенный углерод в вариантах проекта, а также проводят строгие испытания, которые проложат путь к низкоуглеродным структурам будущего.

Помимо сокращения общего количества бетона, используемого в зданиях, использование меньшего количества цемента на единицу бетона является еще одним эффективным способом снижения содержания клинкера и углеродоемкости бетона. Чтобы снизить интенсивность вяжущего без увеличения риска, нам следует перейти к использованию цемента в массе, например, готового бетона, при котором потери цемента сокращаются до 30 процентов, характеристики смеси и ее приготовление становятся более точными, а к нему можно добавлять химические вещества, называемые добавками. улучшить свойства бетона и снизить потребность в цементе.