Zelene možnosti, ki jih je treba izkoristiti

Shrani za kasnejše branje.

Na področju zelenih materialov je še veliko manevrskega prostora.

Barbara Perko

V gradbeništvu se razvija širok spekter zelenih (trajnostnih) materialov, ki obetajo manjši ogljični odtis, boljšo energetsko učinkovitost in večjo obnovljivost. Mag. Gregor Ficko, direktor GZS-Zbornice gradbeništva in industrije gradbenega materiala, izpostavlja nekaj najbolj zelenih materialov trenutno.

Eden takih materialov je les z nizkim ogljičnim odtisom (npr. CLT – križno lepljen les). CLT je obnovljiv, ima nižji ogljični odtis kot beton in jeklo ter omogoča hitro gradnjo. Uporablja se pri konstrukcijah večnadstropnih stavb kot nadomestilo za beton in jeklo.

Geopolimeri predstavljajo alternativo cementu. Proizvodnja geopoliemernega betona ima do 80 % manj emisij CO₂ kot klasični cement. Uporablja se pri proizvodnji tlakov, betonskih elementov, temeljev.

Izolacija iz recikliranih ali naravnih materialov (konopljina vlakna, ovčja volna, celulozni kosmiči, reciklirani bombaž) je zanimiva zaradi nizke porabe energije pri proizvodnji, dobrih izolativnih lastnosti, možnosti kompostiranja ali recikliranja po koncu življenjske dobe.

Veliko obetajo tudi biorazgradljivi in obnovljivi materiali, kot sta micelij in slama. Micelij (gobja korenina) raste hitro in se uporablja kot lahka, a toplotno izolativna gradbena plošča. Slama pa se že tradicionalno uporablja za gradnjo pasivnih hiš. Oba materiala se lahko uporablja za izvedbo izolacij, notranjih sten, fasadnih elementov.

Gregor Ficko izpostavlja tudi zelene betone z recikliranimi agregati. Beton s steklenimi ali gradbenimi odpadki zmanjša potrebo po naravnih surovinah. Uporablja se pri splošnih gradnjah, tlakovanju, podpornih strukturah.

Fotokatalitični materiali (npr. beton, ki čisti zrak) lahko nevtralizirajo onesnaževala (npr. NOx) iz zraka. Uporabljajo se pri izvedbi fasad, pločnikov, zunanjih površin.

3D-tiskani materiali (z reciklati ali zemljo) zmanjšujejo odpad in omogočajo natančno, energetsko učinkovito gradnjo. Zelo so uporabni pri hitri gradnji nizkoenergijskih domov.

Steklo z visoko energetsko učinkovitostjo (npr. elektro-kromatsko steklo) samodejno uravnava prepustnost svetlobe in toplote, zmanjšuje potrebo po klimatizaciji. Zelo je uporabno pri gradnji poslovnih objektov, pametnih hiš.

Pri gradnji je treba imeti v mislih tudi enostavno reciklažo materialov.

Še veliko zelenih možnosti, ki bi jih morali izkoristiti

»V gradbeništvu obstaja še veliko zelenih možnosti, ki jih še nismo v celoti izkoristili, a bi jih morali – zaradi zmanjšanja ogljičnega odtisa, varčevanja z energijo in trajnostnega razvoja,« poudarja Ficko. Med ključnimi možnostmi izpostavlja uporabo trajnostnih materialov, kot so les iz trajnostnega gozdarjenja namesto betona ali jekla (nizka ogljična obremenitev), reciklirani materiali (recikliran beton, jeklo, plastika, izolacija iz starih oblačil ipd.) ter bioosnovani materiali, kot so konopljin beton (hempcrete), glina, slama, morske alge.

Več bi lahko naredili na področju energetske učinkovitosti in pasivne gradnje. Možnost za napredek ostaja na področju pasivnih hiš, ki zmanjšajo porabo energije za ogrevanje oziroma hlajenje, ter zelenih streh in fasad, ki izboljšajo izolacijo in prispevajo k bioraznolikosti. Prav tako še niso izčrpane vse možnosti na področju toplotnih črpalk, prezračevalnih sistemov z rekuperacijo in pametnih stavb (sistemi za optimizacijo porabe energije).

Zelene možnosti se ponujajo na področju integracije obnovljivih virov energije (sončne celice (PV-paneli), sončni kolektorji za toplo vodo, vetrne mikroelektrarne za stanovanjske objekte, geotermalna energija za ogrevanje/hlajenje) in učinkovite rabe vode (sistemi za zbiranje deževnice, »sive« vode za zalivanje ali izpiranje stranišč, propustne površine za zmanjševanje poplavnega tveganja).

Veliko še lahko naredimo, da dosežemo cilje krožnega gradbeništva – od ponovne uporabe gradbenih elementov (opeke, jekleni nosilci, pohištvo) do gradnje z minimalnimi odpadki (natančno načrtovanje, modularni sistemi). Ne smemo pozabiti niti na ustrezno načrtovanje za razgradnjo, kar pomeni, da imamo v mislih enostavno reciklažo materialov. Za bolj trajnostno gradnjo je pomembna uporaba lokalnih virov. Gradbeni materiali iz lokalnega okolja zmanjšajo potrebo po transportu. Obenem pa lahko spodbujamo lokalno znanje in tradicionalne tehnike gradnje.

Premalo pozornosti je namenjene področju urbanizma in načrtovanja, kjer bo pri urejanju okolice lahko večji poudarek dali ohranjanju narave. Načrtovanje mora upoštevati tudi povezovanje z javnim prevozom, peš in kolesarsko infrastrukturo ter mešano rabo prostora, ki ima za posledico manjšo potrebo po vožnji.

Pomembna je izbira materialov in izdelkov z nizkimi vgrajenimi emisijami.

»Evropska unija ponuja številne možnosti financiranja trajnostnih projektov prek različnih skladov, programov in pobud, ki so usmerjeni v spodbujanje trajnostnega razvoja, okoljske zaščite in podnebnih ukrepov. V Sloveniji smo v zadnjih 15 letih daleč največ projektov – tudi trajnostnih – izvedli v okviru Kohezijskega sklada in Evropskega sklada za regionalni razvoj (ESRR), katerih glavni cilj je ravno spodbujanje trajnostnega razvoja in zmanjševanje razlik med regijami v EU. Oba sklada financirata tiste projekte, ki omogočajo prehod na zeleno gospodarstvo, energetsko učinkovitost, obnovljive vire energije, zmanjšanje emisij CO₂, krožno gospodarstvo in trajnostno mobilnost,« dodaja Ficko.

Vgrajene emisije lahko presežejo t.i. operativne emisije

V SRIP Pametne stavbe in dom z lesno verigo je celotna struktura akcijskega načrta prilagojena prizadevanjem za trajnostno in pametno gradnjo stavb. »V strukturi delovanja imam tako področje trajnostnih stavb kot integralnega proizvoda, področje oskrbe stavb z energijo in področje upravljanja stavb, področje gradbenih materialov, kjer velik del predstavljajo izdelki iz lesa in tudi raba sekundarnih materialov, ter področje interierja, ki je pravzaprav pogosto spregledano, a ključno področje trajnostne gradnje. Te namreč ne smemo reducirati zgolj na okoljske lastnosti, bodisi stavb bodisi izdelkov oziroma materialov,« pojasnjuje Friderik Knez, ki v okviru Zavoda za gradbenitšvo (ZAG) deluje na področju SRIP PSiDL, sicer pa je del ekipe Laboratorija za kamen, agregat in reciklirane materiale ZAG.

»Energetsko učinkovitost stavb je potrebno gledati celovito. Ni odvisna zgolj od uporabljenih materialov, temveč tudi od sistemov v stavbi, upravljanja, načina uporabe itd. Če se omejimo zgolj na vidik materialov, potem so ti ključni za pasivni del energetske učinkovitosti, torej za omejevanje toplotnih tokov skozi ovoj stavbe. Tu so ključni toplotno izolacijski materiali, pomembne so tudi zasteklitve, ne smemo pozabiti na materiale, ki povečujejo termalno maso stavbe in pasivne materiale, za uravnavanje vlažnosti zraka v stavb, kar posredno vpliva na energetsko učinkovitost. Pomembno pa je, da izbiramo materiale in proizvode s čim nižjimi vgrajenimi emisijami. Te namreč nastajajo tako med proizvodnjo izdelkov, kot v fazi rabe proizvoda, npr. toplotne izolacije. Pokaže se, da lahko vgrajene emisije presežejo t.i. operativne emisije, torej tiste, ki nastanejo pri rabi stavbe. Zato je izjemno pomembno, da izbiramo materiale in izdelke z nizkimi vgrajenimi emisijami,« poudarja Knez.

Lumarjev naravni konstrukcijski sistem iQwood omogoča ob koncu življenjske dobe objekta razstavitev konstrukcije in ponovno uporabo lesenih elementov. Foto: arhiv Lumar

Prevzemanje tehnološko boljših rešitev je počasno

Novih materialov, ki so obetavni za trajnostno gradnjo, je po Knezovem mnenju precej. »Veliko se dogaja na področju lesa in izboljšav izdelkov iz lesa. Pri izolacijah v zadnjem času govorimo o superizolacijah, kot so vakuumske plošče, aerogeli oziroma nanoporzni materiali in drugi materiali, katerih izolativnost je višja od izolativnosti plasti mirujočega zraka. Potem so tu aktive rešitve, kot je npr. toplotna dioda, ki v eno smer prevaja toploto bisvteno bolj kot v drugo smer. Pomembna je tudi raba sekundarnih materialov. Vse to spada v kategorijo trajnostnih materialov prihodnosti. Se pa moramo zavedati, da je gradbeništvo konzervativna panoga, zato je prevzemanje tehnološko boljših rešitev vseeno počasno. Vendar se premika.«

Trenutno največ raziskav poteka na področju lesa. »Kljub temu da je les tradicionalen material, je tu še ogromno prostora za raziskave. Npr. prosojen les, težko gorljiv les, vremensko obstojen les, spoji lesa brez lepila ali kovine, to je le del tematik. Druga skupina so sekundarni materiali. Gradbeništvo je ogromen porabnik naravnih virov, zato je prav tu ključno, da se naučimo delati nove proizvode iz sekundarnih materialov in to v velikem obsegu. Tretji segment raziskav pa je izboljševanje trajnostnih lastnosti sicer že obstoječih izdelkov in tehnologij. To se dogaja v večji ali manjši meri pravzaprav po celotni industriji gradbenih izdelkov,« o raziskavah na področju trajnostnih materialov pove Knez.

Vrata v resnično krožno gradnjo

V Lumarju verjamejo, da je trajnostna gradnja eden ključnih stebrov prehoda v nizkoogljično družbo. »Osnovni konstrukcijski element naših hiš predstavlja les – naraven, obnovljiv gradbeni material, edini, ki ima sposobnost skladiščenja ogljikovega dioksida, proizvodnja ni energetsko intenzivna, zaradi česar ima bistveno manjši okoljski vpliv kot alternativni materiali,« pravi Nataša Teraž Krois, vodja razvoja in trajnosti Lumar. »To usmeritev potrjuje tudi naš naravni konstrukcijski sistem iQwood, ki temelji na masivnih lesenih elementih, spojenih brez lepil in kemikalij. Gre za patentirano in certificirano tehnologijo, ki omogoča izgradnjo popolnoma naravnih objektov in hkrati odpira vrata v resnično krožno gradnjo – ob koncu življenjske dobe objekta je konstrukcijo mogoče razstaviti, lesene elemente pa ponovno uporabiti. S tem ustvarjamo temelje za dolgoročno trajnost in visoko bivalno ugodje.«

Velik poudarek dajejo prefabrikaciji gradbenih elementov, ki poteka v tehnološko naprednem in nadzorovanem okolju proizvodnje. Tak način gradnje omogoča optimalno izrabo surovin, zmanjšanje gradbenih odpadkov in napak ter krajši čas gradnje in večjo kakovost končnega objekta.

»Pri izbiri materialov in gradbenih komponent je ključnega pomena tudi sodelovanje z odgovornimi in glede na vrednote usklajenimi partnerji,« poudarja Nataša Teraž Krois. »Pri Lumarju sodelujemo s preverjenimi dobavitelji, ki delujejo pretežno lokalno ali regionalno, ki svojih produktov nimajo podprtih zgolj s ustreznimi tehničnimi certifikati, temveč tudi z dodatnimi trajnostnimi certifikacijskimi shemami, vlagajo v lastni razvoj ter delujejo po načelih družbene in okoljske odgovornosti.«

Nujen je celostni pristop

Energetska učinkovitost Lumarjevih objektov je rezultat celostnega pristopa – od zasnove arhitekture do izbire posameznih materialov in vgrajenih tehničnih sistemov.

»Uporabljamo naravne in obnovljive izolacijske materiale, kot so lesna in celulozna vlakna, ki imajo poleg odličnih toplotnih lastnosti tudi sposobnost uravnavanja vlage in dobre zvočno izolativne lastnosti. Debelino in vrsto izolacije opredelimo glede na celostno analizo, ob upoštevanju arhitekturne zasnove in razporeditve stavbnega pohištva in ustreznega senčenja, posamičnih arhitekturnih elementov, kot tudi same orientacije objekta v prostoru,« našteje sogovornica. Sistemsko vgrajujejo prezračevalne naprave z rekuperacijo toplote in toplotne črpalke ter aktivno podpirajo vgradnjo sončnih elektrarn in pametnih sistemov upravljanja z energijo.

Zgled krožne gradnje v praksi

»Odličen zgled krožne gradnje v praksi predstavlja paviljon Expano, ki je bil prvotno zgrajen kot slovenski razstavni prostor za svetovno razstavo Expo Milano 2015 in nato razstavljen, prestavljen in ponovno sestavljen ob Soboškem jezeru kot stalna turistično-informacijska točka.

Expano je eden prvih primerov v Sloveniji, kjer je bil objekt zasnovan z mislijo na ponovno uporabo, kar omogoča njegovo mobilnost in dolgo življenjsko dobo. Projekt jasno pokaže, kako lahko načela krožnega gospodarstva preidejo iz teorije v kakovostno in funkcionalno arhitekturo,« na primeru prikaže Nataša Teraž Krois.

Paviljon Expano je zgled krožne gradnje v praksi. Zasnovan je bil z mislijo na ponovno uporabo. Foto: Jure Banfi

V podjetju si prizadevajo za razvoj hiš, ki bodo v prihodnosti lahko razstavljene, prenovljene ali reciklirane, ne da bi pri tem ogrozili kakovost bivanja, kar predstavlja resničen prehod v trajnostno grajeno prihodnost.

Priložnosti za uporabo novih materialov je še veliko

Ključne priložnosti za uporabo novih materialov ali tehnologij, ki bi omogočile še večjo trajnost in zmanjšanje ogljičnega odtisa, vidijo v nadaljnji digitalizaciji gradbenih procesov, razvoju modularnih rešitev in uporabi dodatnih naravnih materialov. Z uvedbo novih tehnologij lahko še dodatno optimizirajo porabo surovin, zmanjšajo napake in s tem odpad, ter izboljšajo energijsko učinkovitost procesov.

Nataša Teraž Krois poudarja tudi vpliv ustreznega vzdrževanja, ki ima pri hišah, ki jih odlikuje res dolga življenjska doba, še toliko večji vpliv. »V podjetju Lumar razvijamo digitalna orodja za načrtovanje in upravljanje celotnega življenjskega cikla hiše, ki bodo omogočila boljše modeliranje energetske porabe in vzdrževanja, kar dolgoročno vpliva tudi na zniževanje ogljičnega odtisa,« je prepričana sogovornica.

Dolgoročno priložnost vidijo tudi v razvoju biorazgradljivih izolacij, zelenih fasad, naprednih energetskih fasad, ter v povečani integraciji sistemov za samooskrbo, shranjevanju energije in mikro-omrežjih. Ob tem aktivno sodelujejo v razvojnih projektih s ciljem vzpostavitve sistemskih rešitev, ki bodo omogočale trajnostno bivanje prihodnosti.

Predpogoj je tehnično ustrezna alternativa

Približno 78 % vhodnega materiala za proizvodnjo jekla v Skupini SIJ predstavlja jekleni odpadek, ki ga reciklirajo in predelajo v nove jeklene izdelke brez izgube kakovosti. Ponovno uporabijo, reciklirajo ali na drug način izkoristijo več kot 97 % industrijskih odpadkov.

Razvijajo sistem ravnanja s stranskimi proizvodi, kot je črna žlindra, ki jo preusmerjajo v uporabo kot gradbeni material, denimo v cestnih tamponih. Povečujejo izkoriščanje odvečne toplote, ki nastaja v tehnoloških procesih pri proizvodnji jekla. S toploto SIJ Metala Ravne delno ogrevajo mesto Ravne na Koroškem, s toploto kot donacijo pa tudi tamkajšnjo športno infrastrukturo (zimski in letni bazen). Del toplote vračajo v lastne proizvodne procese in s tem znižujejo porabo zemeljskega plina. Priložnosti vidijo še v uporabi biomase za zamenjavo fosilnih virov ogljika ter v uporabi alkalijsko aktiviranih materialov (AAM), ki bi zmanjšali ogljični odtis v gradbeništvu.

»Predpogoj za uporabo zelenih materialov v našem proizvodnem okolju je obstoj tehnično ustrezne alternative za trenutno uporabljene materiale, ki so večinoma naravni (npr.: apno, dolomitno apno) ali izdelani iz fosilnih virov (npr. antracit),« jasno povedo v Skupini SIJ. »Največji izziv predstavljata zakonodajni in ekonomski vidik uvajanja zelenih materialov. Nemška zakonodaja je primer dobre prakse, saj so avgusta 2023 sprejeli prvo nacionalno zavezujočo uredbo za uporabo mineralnih nadomestnih gradbenih materialov oz. sekundarnih surovin.«

Pilotno testiranje jeklarskih odpadkov

Med zadnjimi dosežki na področju uporabe recikliranih materialov v proizvodnji jelka izpostavljajo sklop pilotnih industrijskih testov jeklarskih odpadkov, ki nastanejo pri proizvodnji jekla za reciklažo znotraj podjetja. »Jeklarske odpadke sicer od nas prevzemajo predelovalci odpadkov. Namen testiranj je bil razvoj tehnologije, ki temelji na izdelavi samoreducirnih briketov za interno recikliranje, s ciljem redukcije uporabnih kovinskih oksidov nazaj v jekleno talino. Trenutno poteka ekonomsko vrednotenje projekta, ki bo podlaga za odločitev o industrializaciji te rešitve,« pravijo.

Največji izziv predstavljata zakonodaja in ekonomski vidik uvajanja zelenih materialov.

»Jeklarska žlindra je skladno z Uredbo REACH klasificirana kot stranski proizvod. S predelavo žlindre nastajajo različni proizvodi, kot so jekleni granulati, ki se uporabljajo kot jekleni vložek pri proizvodnji jekla, mineralni produkt Ekominit S1, ki se uporablja za enostavne inženirske namene, in agregati iz pečne navadne žlindre za cestogradnjo. Neizkoriščeni potencial predelane jeklarske žlindre vidimo v alkalijsko aktiviranih materialih (AAM) za gradbene proizvode (npr.: tlakovci, robniki ) in industriji ognjevzdržnih materialov,« povedo o priložnostih, ki se še ponujajo. »V sodelovanju z Zavodom za gradbeništvo smo izvedli laboratorijske preiskave, ki so nakazale, da ima SIJ Acronijeva jeklarska žlindra velik potencial za vezavo ogljikovega dioksida v stabilno obliko karbonatov, z dolgoročnim ciljem vezave ogljikovega dioksida iz izpustov in s tem zmanjševanje ogljičnega odtisa jeklarske dejavnosti.«  

Razvijajo nove trajnostne rešitve

Skupina SIJ že dolgo vlaga v raziskave in razvoj trajnostnih rešitev. Med novejšimi razvojnimi projekti izpostavljajo projekt GEORIS: tehnologija geopolimerizacije za tlakovce brez cementa. Družba SIJ Acroni za proizvodnjo okoljsko trajnostnih gradbenih materialov uporablja novo tehnologijo geopolimerizacije. Trajnostne tlakovce izdeluje iz stranskih proizvodov metalurške industrije in brez cementa. V primerjavi z običajnimi tlakovci imajo večjo vzdržljivost in ognjevarnost in imajo 26 odstotkov nižji ogljični odtis. Iz sekundarnih surovin je 78 % tlakovca, od tega je 62 % žlindre, ki nastaja pri jeklarski proizvodnji v družbi SIJ Acroni.

Cilj programa HyBReED: razvoj odpornega kemijskega shranjevanja energije z vodikom in baterijami so izboljšave obstoječih trajnostnih proizvodov in procesov za energetski sektor, vključno s tehnologijami za proizvodnjo, prevoz, shranjevanje in izkoriščanje energije pa tudi za uporabo vodika in baterij v energetsko intenzivnih industrijah.

Skupina SIJ je partner v mednarodnem projektu RIS DustRec-II, ki ga koordinira Institut Jožef Stefan. Z inovativno kombinacijo metod ekstrakcije kovin in kovinskih oksidov iz jeklarskih prahov z nižjo vsebnostjo cinka so razvili tri tržno zanimive proizvode. »Brikete kovinske frakcije, bogate z železom, manganom, nikljem in kromom ter z nizkoogljičnim reducentom biooglja, lahko vračamo v elektroobločno peč. S cinkom bogato frakcijo lahko uporabimo kot osnovno surovino za ekstrakcijo cinka v Waelzevem procesu. Mineralni alumosilikatni preostanek je primeren za uporabo v gradbeništvu,« naštejejo.

SIJ Ravne Systems je kot konzorcijski partner pridobil projekt Razvoj prvega krožnega tehnološkega procesa za popolno predelav kovinskega brusnega mulja, ki je z upoštevanjem ničelne stopnje odpadkov usmerjen v razvoj prvega krožnega tehnološkega procesa za popolno predelavo kovinskega brusnega mulja. Vsa obdelana surovina se vrne v proces: emulzija na brusilne stroje, material orodnega jekla pa v izdelavo novega jekla. Proces uporablja odpadno toploto iz drugih procesov, omogoča prihranek energije v procesu transformacije brusnega mulja v nove proizvode ter odpravlja potrebe po obdelavi in/ali odvažanju brusnega mulja na deponije.