[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Genowefa Zapotoczna-Sytek
Jan Małolepszy
Zrównoważony rozwój, a proces wytwarzania
i stosowania elementów z betonu
komórkowego
SuStainable development – manufacturing production
and applying of aac blockS
Streszczenie
Technologie wytwarzania betonu komórkowego charakteryzują się małym zużyciem
surowców oraz energii w stosunku do technologii wytwarzania innych materiałów bu-
dowlanych. Wynika to z małej gęstości betonu oraz odpowiednio prowadzonego procesu.
Jest to proces bezodpadowy, przyjazny dla środowiska.
Budynki z betonu komórkowego są zdrowe, bezpieczne dla użytkowników i charak-
teryzują się małym zużyciem energii na ogrzewanie.
W świetle powyższych zarówno proces wytwarzania elementów z betonu komór-
kowego, jak i ich zastosowanie w budownictwie wpisują się w uwarunkowania zrów-
noważonego rozwoju.
Abstract
Technologies characteristic small consumption of raw materials and energy in comparison
to other building materials. It comes from small density AAC and properly production
process. It’s waste – free process, friendly to environmental.
AAC Buildings are healthy, safety for people and they need small energy for heat-
ing.
In the light of the above production of AAC blocks and applying them to building
industry meets the requirements of sustainable development.
doc. dr inż. Genowefa Zapotoczna-Sytek – Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Betonów
„CEBET” Warszawa
prof. dr hab. inż. Jan Małolepszy – Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
Genowefa Zapotoczna-Sytek, Jan Małolepszy
1. Wprowadzenie
Zrównoważony rozwój oznacza:
„Rozwój zaspokajający potrzeby dzisiejszej generacji bez
konieczności ograniczania możliwości zaspokajania potrzeb przyszłych pokoleń”
sformułowanie
przewodniczącej niezależnej Komisji ds. Środowiska i Rozwoju powołanej przez Zgroma-
dzenie Ogólne ONZ [1]. Przyjęto go na „Szczycie Ziemi” w Rio de Janeiro w roku 1992
dokumentem zwanym w skrócie
Agendą 21
. Stanowił on zbiór podstawowych wytycz-
nych dla opracowywania regionalnych, narodowych i lokalnych planów strategicznych
działania dla zrównoważonego rozwoju świata [1,2]. Wprowadzenie w życie uznanych
za niezbędne zasad postępowania, wobec eksplozji populacji na świecie, nie jest bynaj-
mniej łatwe, ani tym bardziej powszechne. Stopniowo jednak, niezależnie od oczekiwań
ograniczenia wzrostu populacji, problemy wdrażania określonych w
Agendzie
21
zasad
wkraczają do wszystkich dziedzin działalności człowieka [3].
Bardzo szybkie tempo przyrostu ludności świata, rosnące zapotrzebowanie na surow-
ce oraz energię, zwiększanie poziomu aspiracji społeczeństw są podstawą do rozważań
jak postępować, żeby nie pogarszając poziomu życia obecnej populacji zapewnić warunki
rozwoju dla przyszłych pokoleń. Po kilkuset tysiącach lat równowagi między człowie-
kiem a naturalnym środowiskiem nastąpił okres dominacji człowieka, w wyniku czego
świat stanął przed koniecznością świadomego wyboru – ery klęski albo ery dalszego,
trwałego rozwoju.
W coraz ostrzejszej formie ujawniają się zagrożenia, a wzrost emisji do atmosfery
tzw. gazów cieplarnianych, z których za najważniejsze uważane są dwutlenek węgla CO
2
,
metan CH
4
oraz NO
x
stanowi obecnie zagrożenie znacznie bardziej groźne dla świata niż
zanieczyszczania wód i odpady stałe. Emisja ta związana jest przede wszystkim ze spala-
niem paliw kopalnych: węgla, ropy naftowej i jej pochodnych, gazu ziemnego, produkcją
żywności i przemysłem chemicznym.
Zdaniem zwolenników poglądu o wpływie człowieka na klimat, wzrost stężenia
gazów cieplarnianych w atmosferze (tablica 1) stał się przyczyną wzrostu średniej tem-
peratury atmosfery i powierzchni ziemi [4]. Jeśli nie podjęte zostaną radykalne przedsię-
wzięcia odnośnie do redukcji emisji CO
2
, skutki mogą być katastrofalne.
Tablica 1. Stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze ziemi w ciągu ostatnich 250 lat [4]
Gaz cieplarniany
GHG
Stężenie
Zmiany
w procentach
1750 r.
2003 r.
CO
2
280 ppm*
376 ppm
34%
CH
4
0,71 ppm
1,79 ppm
152%
N
2
O
270 ppb**
319 ppb
18%
chlorofluorowęglowodory
0
880 ppt***
–
*-części na milion; **-części na miliard; ***-części na bilion
Dlatego też
Konwencja Klimatyczna (
1994 r.), uzupełniona
Protokółem z Kioto
(1997 r.),
zobowiązała Państwa – sygnatariuszy do intensyfikacji działań na rzecz ograniczenia
emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Działania w poszczególnych krajach są różne,
dostosowane do potrzeb i możliwości oraz proporcji wydatkowania energii w różnych
działach gospodarki. Należy podkreślić, że w ostatnich latach narasta świadomość
znaczenia dwóch podstawowych aspektów zrównoważonego rozwoju – ograniczenia
dewastacji środowiska naturalnego i minimalizacji zużycia nieodnawialnych surowców.
2
DNI BETONU 2008
Zrównoważony rozwój, a proces wytwarzania i stosowania elementów ...
Podejmowane są w tym zakresie liczne inicjatywy organizacji o zasięgu światowym,
ponadrządowym, organizacji międzynarodowych, stowarzyszeń międzynarodowych
i organizacji normalizacyjnych (CEN, ISO).
Między innymi w maju 2001 r. Komisja Europejska przedstawiła Radzie Europy na
posiedzeniu w Goeteborgu propozycję Strategii Unii Europejskiej na rzecz idei zrówno-
ważonego rozwoju [1]. Jako długofalowe określono następujące zadania:
ograniczenie zmian klimatycznych oraz wzrost zużycia czystej energii (działania na
–
rzecz zobowiązań ustalonych w Kioto),
odpowiednie postępowanie z zagrożeniami zdrowia publicznego (bezpieczeństwo,
–
jakość żywności, polityka w sprawie chemikaliów),
odpowiednie wykorzystania zasobów naturalnych,
–
usprawnienie systemów komunikacji i wykorzystania powierzchni.
Podpisanie protokółu w Kioto oznaczało zobowiązanie do ograniczenia emisji gazów
cieplarnianych w latach 2008-2012 o około 5% w stosunku do roku bazowego (zwykle
1990). Polska podpisała
Protokół z Kioto
i ratyfikowała go 13 grudnia 2002 r. [4].
W Polsce głównym emitorem CO
2
jest energetyka, stanowi ponad 50%, a średnia
w krajach rozwiniętych wynosi około 35%. Stąd w kraju w energetyce podejmowane
są działania zmierzające do ograniczenia emisji CO
2
, jak również NO
X
. Między innymi
ograniczane jest zużycie tradycyjnych paliw, w ich miejsce wprowadzane są biopaliwa,
wdrażane są systemy pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych, jak również spalanie
węgla w kotłach fluidalnych z równoczesnym odsiarczaniem spalin [5, 6].
2. Wytwarzanie materiałów budowlanych, a zrównoważo
-
ny rozwój
Oprócz energetyki – głównego emitora w kraju CO
2
, dwutlenek węgla emitowany jest
również podczas procesów wytwarzania materiałów budowlanych. Ograniczenie ilości
CO
2
w tej gałęzi przemysłu może nastąpić miedzy innymi przez stosowanie w procesie
wytwarzania materiałów budowlanych odpowiednich surowców, jak również moderni-
zacji technologii wytwarzania. Należy zdawać sobie sprawę z tego iż, modernizacja tech-
nologii jako taka może prowadzić do wzrostu kosztów produkcji w różnych dziedzinach
przemysłu lub ich ograniczenia.
Konieczność ograniczenia emisji CO
2
w bardzo znaczącym stopniu dotyczy produ-
centów cementu. Jakkolwiek produkcja cementu jest procesem bezodpadowym, wyko-
rzystującym duże ilości materiałów odpadowych z innych gałęzi przemysłu, niemniej
jednak przemysł cementowy według różnych ocen odpowiada za 5-8% światowej emisji
CO
2
. Podkreślić należy, że przemysł cementowy, szczególnie europejski, podjął duże
wysiłki zmierzające do ograniczenia emisji CO
2
. Kierunek ten realizowany jest poprzez
stosowanie biopaliw i alternatywnych surowców, wprowadzenie klinkieru o niskiej energii
spiekania oraz cementów z niską zawartością klinkieru [7].
Godnym podkreślenia jest możliwość ograniczenie emisji CO
2
w przemyśle cemento-
wym poprzez produkcję cementów z dużą ilością dodatków mineralnych, zastępujących
w cemencie energochłonny klinkier portlandzki [8].
W najbliższych latach kierunek ten powinien być rozwijany w polskim przemyśle ce-
mentowym – rozwój produkcji cementów wieloskładnikowych. Pomocna w tym powinna
być wzrastająca świadomość odbiorców o bardzo dobrych właściwościach użytkowych
DNI BETONU 2008
3
–
Genowefa Zapotoczna-Sytek, Jan Małolepszy
cementów wieloskładnikowych, cementów sprawdzonych w budownictwie, w tym do
produkcji betonów specjalnych nowej generacji [8].
Sytuację w przemyśle betonów komórkowych na tle uwarunkowań zrównoważonego
rozwoju przedstawiono w p. 4 i 5.
3. Zrównoważony rozwój w budownictwie
Budownictwo według zasad zrównoważonego rozwoju i tym samym jego przy-
szłościowy rozwój musi uwzględniać cele ekologiczne, ekonomiczne oraz społeczne
i kulturowe [1]. Ilustruje to rys. 1.
Rys. 1. Budownictwo według zasad zrównoważonego rozwoju.
Budownictwo jest sektorem gospodarki stanowiącym bardzo duże obciążenie dla
środowiska. Ocenia się, że sektor budowlany jest odpowiedzialny za znaczne zużycie
zasobów naturalnych (około 50% surowców pochodzi ze źródeł naturalnych) oraz około
40% produkowanej energii (włączając w to energię potrzebną do eksploatacji budynków).
Budownictwo „wytwarza” ponadto około 50% całości powstających odpadów. Dlatego
też zrównoważony rozwój w budownictwie ma strategiczne znaczenie dla ochrony śro-
dowiska naturalnego.
Budownictwo spełniające wymagania zrównoważonego rozwoju powinno dążyć na
wszystkich etapach – od projektu i wzniesienia obiektu, a następnie podczas jego eksplo-
atacji, remontów i rozbiórki – do minimalizacji zużycia energii i zasobów naturalnych.
Można to osiągnąć poprzez:
obniżenie zapotrzebowania na energię i obniżenie zużycia materiałów,
–
ograniczenie kosztów transportu materiałów budowlanych,
–
zwiększenie trwałości wyrobów i przedłużenie okresu użytkowania obiektów,
–
utylizację materiałów wtórnych i elementów budowlanych,
–
bezpieczne powrotne wprowadzenie materiałów do naturalnego środowiska,
–
poszanowanie przestrzeni przyrodniczej i oszczędne wykorzystywanie przestrzeni
w procesie budowlanym.
4
DNI BETONU 2008
–
Zrównoważony rozwój, a proces wytwarzania i stosowania elementów ...
Strategia zrównoważonego rozwoju zakłada stworzenie warunków stopniowego
eliminowania procesów oraz działań szkodliwych dla środowiska i zdrowia ludzi, a także
promowanie sposobów gospodarowania przyjaznych dla środowiska.
Aby tę strategię realizować w budownictwie, coraz powszechniej stosuje się metodo-
logię analiz obiektów prowadzonych w pełnym cyklu istnienia – procedury te nazwano
LCA (Life-Cycle-Analysis). Stosowanie tych procedur uwarunkowane jest istnieniem
odpowiedniej bazy danych. W Polsce o badaniach w zakresie zasad kształtowania budow-
nictwa ekologicznego, przyjmując za podstawę ocenę życia technicznego (LCA) obiektu
i wyrobu budowlanego, traktują między innymi prace ITB [9, 10] oraz [11, 19].
4. Wytwarzanie autoklawizowanego betonu komórkowego
a środowisko
W strategii zrównoważonego rozwoju budownictwa, jak już podano w punkcie 3, na-
leży uwzględnić trzy główne aspekty – środowisko, ekonomię i zaspokojenie potrzeb
społecznych.
Przeanalizujmy więc proces wytwarzania autoklawizowanego betonu komórkowego
oraz uzyskiwane w tym procesie wyroby w aspekcie wymogów zrównoważonego roz-
woju i spróbujmy odpowiedzieć na pytanie, czy zasadne jest rozwijanie tej produkcji dla
zaspokojenia potrzeb obecnego pokolenia, bez uszczerbku dla dalszych pokoleń.
Autoklawizowany beton komórkowy wytwarzany jest w Polsce od ponad 50 lat,
a na świecie – ponad 80 lat. Polska wniosła duży wkład w rozwój produkcji betonu ko-
mórkowego. Obecnie na wszystkich kontynentach pracuje około 260 wytwórni betonu
komórkowego z czego w Polsce 30. Produkcja na świecie wynosi około 40 mln m
3
rocznie.
W Polsce w roku 2007 wyprodukowano 5,55 mln m
3
betonu komórkowego.
Poszczególne firmy wypracowały i rozwinęły własne technologie produkcji oraz
własne systemy budowania z betonu komórkowego [12, 13]. W zależności od warunków
surowcowo-lokalizacyjnych, w Polsce stosowane są wariantowe technologie produkcji
betonu komórkowego, według następujących zestawów składników [12]:
spoiwa (cement+wapno lub samo wapno),
–
kruszywa (piasek kwarcowy lub popiół lotny powstający ze spalania węgla w elek-
–
trowniach lub piasek+popiół),
środek porotwórczy (rozdrobnione aluminium w postaci pasty lub proszku),
–
środek powierzchniowo czynny ułatwiający proces mieszania składników i reakcję
–
środka porotwórczego ze składnikami zarobu),
woda,
–
dodatki poprawiające właściwości reologiczne masy.
Należy dodać, że przy wytwarzaniu betonu komórkowego mogą być stosowane,
oprócz wymienionych składników, również surowce odpadowe, takie jak piaski odpa-
dowe, wapno pokarbidowe, odpadowe surowce siarczanowe, łupki, żużle [14, 15, 16].
Każda z technologii daje gwarancję uzyskania dobrego wyrobu.
Od momentu uruchomienia produkcji betonu komórkowego w Polsce systematycznie
udoskonalano proces jego wytwarzania. W ostatnich latach nastąpił przełom w technolo-
gii wytwarzania betonu komórkowego [17]. Zdecydowanie unowocześniono produkcję,
polepszono jakość wyrobów i udoskonalono technikę stosowania w budownictwie [18].
Wprowadzono na rynek elementy z betonu komórkowego nowej generacji, dzięki:
DNI BETONU 2008
5
–
[ Pobierz całość w formacie PDF ]