Σπίτια, ουρανοξύστες, δρόμοι, αυτοκινητόδρομοι, γέφυρες, πεζοδρόμια, συστήματα ύδρευσης, φράγματα και πολλά άλλα κτίσματα που βασίζονται σε αυτό λόγω της ασυναγώνιστης αντοχής, ανθεκτικότητας, ευελιξίας και το χαμηλό κόστος του.
Οι αυξήσεις στην χρήση σκυροδέματος
Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η παγκόσμια ζήτηση για τσιμέντο, το οποίο, αναμένεται να αυξηθεί κατά 48% από 4,2 δισεκατομμύρια σε 6,2 δισεκατομμύρια τόνους μέχρι το 2050.
Στην πρόσφατη μαζική αστικοποίηση της Κίνας, το έθνος χρησιμοποίησε περισσότερο σκυρόδεμα μεταξύ 2011 και 2013 από ό,τι οι Ηνωμένες Πολιτείες σε ολόκληρο τον 20ό αιώνα. Ενώ η χρήση σκυροδέματος από την Κίνα επιβραδύνεται, η κατανάλωση στην Ινδία, την Αφρική και άλλες αναπτυσσόμενες χώρες θα εκτοξευθεί στα ύψη εν μέσω οικονομικής ανάπτυξης, με τις χρήσεις να χωρίζονται μεταξύ οικιστικών, εμπορικών και υποδομών. Αν και είναι απαραίτητο για την κατασκευή των δομών που βελτιώνουν την καθημερινότητά μας, το σκυρόδεμα είναι υπεύθυνο για το 8% των παγκόσμιων εκπομπών άνθρακα.
Το 90% αυτών των εκπομπών προέρχονται από την παραγωγή κλίνκερ, του κύριου συστατικού που συμβάλλει στην αντοχή του σκυροδέματος. Η μείωση της ζήτησης για κλίνκερ υψηλής έντασης άνθρακα θα συμβάλει στην επαναφορά της βιομηχανίας σκυροδέματος στην επίτευξη των στόχων της για το κλίμα.
Ένας καλύτερος σχεδιασμός
Το πρώτο βήμα προς τον μετριασμό του αποτυπώματος άνθρακα του κλάδου είναι η χρήση λιγότερου σκυροδέματος σε κάθε εφαρμογή, ακόμη και όταν οι εφαρμογές αυξάνονται. Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι για τη διασφάλιση της αποδοτικότητας του υλικού σκυροδέματος που μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη εξοικονόμηση άνθρακα χωρίς αλλαγή του ίδιου του υλικού. Τα παραδοσιακά σχέδια κτιρίων και άλλα έργα στοχεύουν στην ελαχιστοποίηση του κόστους και όχι στις εκπομπές άνθρακα και στο επίπεδο υπερβολικών περιθωρίων σχεδιασμού. Ωστόσο, η πρόσφατη και συνεχής πρόοδος στα αυτοματοποιημένα εργαλεία σχεδίασης επιτρέπει στους μηχανικούς και τους αρχιτέκτονες να διερευνήσουν γρήγορα περισσότερες δομικές επιλογές για ένα δεδομένο έργο, λαμβάνοντας περισσότερο υπόψη την αποδοτικότητα του υλικού.
Η δημοσίευση της RMI Profitably Decarbonizing Heavy Transport and Industrial Heat ασχολείται με την εξοικονόμηση σκυροδέματος και χάλυβα που μπορεί να επιτευχθεί κερδοφόρα μέσω καλύτερου δομικού σχεδιασμού. Για παράδειγμα, τέτοιες μέθοδοι μηχανικής έσωσαν τον Πύργο της Ελευθερίας της Νέας Υόρκης και τον Πύργο της Σαγκάης στην Κίνα το 40% και το 24% της χρήσης σκυροδέματος αντίστοιχα. Καθώς το λογισμικό αυτοματοποιημένου σχεδιασμού βελτιώνεται, ο λιτός σχεδιασμός αναμένεται να είναι ανταγωνιστικός στο κόστος (σε χρόνο σχεδιασμού) με τις τρέχουσες μεθόδους και να γίνει ο κύριος μοχλός μείωσης της ζήτησης.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, επιλογές όπως η επαναχρησιμοποίηση στοιχείων σκυροδέματος από παλιές κατασκευές μπορούν να προσφέρουν μειώσεις CO2. Ωστόσο, η σωστή απάντηση θα διαφέρει από περιοχή σε περιοχή και εξαρτάται από πολλούς άλλους παράγοντες, όπως ο τύπος κατασκευής, οι απαιτήσεις σχεδιασμού, η τοπική διαθεσιμότητα υλικών και πολλά άλλα.
Κατασκευή νέου τύπου σκυρόδεμα
Οι οικοδομικοί κώδικες και οι προτιμήσεις της αγοράς πρέπει να προσαρμοστούν ώστε να επιτρέπεται η χρήση σκυροδέματος χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Καθώς ο άνθρακας γίνεται βασικός παράγοντας για την κατασκευή της υποδομής μας, πρέπει να κλείσουμε το χάσμα καινοτομίας μεταξύ των αναγκών των σχεδιαστών και της υπάρχουσας τεχνολογίας. Εργαλεία όπως το Εργαλείο EC3 συγκρίνουν αποτελεσματικά τον ενσωματωμένο άνθρακα των επιλογών σχεδιασμού έργου παράλληλα με τις αυστηρές δοκιμές θα ανοίξουν το δρόμο για τις δομές χαμηλών εκπομπών άνθρακα του μέλλοντος.
Η χρήση λιγότερου τσιμέντου ανά μονάδα σκυροδέματος είναι ένας άλλος αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση της περιεκτικότητας σε κλίνκερ και της έντασης άνθρακα του σκυροδέματος. Για να μειώσουμε την ένταση του συνδετικού χωρίς αυξανόμενο κίνδυνο, θα πρέπει να μεταβούμε στη χρήση χύδην τσιμέντου, όπως το έτοιμο σκυρόδεμα, όπου η σπατάλη τσιμέντου μειώνεται έως και 30%, οι προδιαγραφές του μείγματος και η δημιουργία μείγματος είναι πιο ακριβείς και μπορούν να προστεθούν χημικά που ονομάζονται πρόσμικτα για τη βελτίωση των ιδιοτήτων του σκυροδέματος και τη μείωση των απαιτήσεων σε τσιμέντο.
Οι εναλλακτικές λύσεις στο παραδοσιακό τσιμέντο κλίνκερ Πόρτλαντ έχουν επίσης αποτελέσει αντικείμενο πολλών ερευνών, αλλά το κόστος, η απόδοση των υλικών, η διαθεσιμότητα πρώτων υλών και οι εισροές ενέργειας έχουν οδηγήσει σε περιορισμένη υιοθέτηση. Αν και αυτός ο μοχλός έχει κάποιο πλεονέκτημα, η μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη αυτών των εξειδικευμένων λύσεων είναι απίθανη βραχυπρόθεσμα, καθώς παραμένουν σχετικά προσαρμοσμένα προϊόντα, αναζητώντας θέσεις σε έναν κόσμο εξαιρετικά εμπορευματοποιημένο.
Η χρήση λιγότερο συνηθισμένου τσιμέντου Πόρτλαντ έχει κερδίσει έδαφος με έναν άλλο τρόπο - αντικαθιστώντας περιορισμένες ποσότητες συμπληρωματικών τσιμεντοειδών υλικών (SCM) σε μείγματα τσιμέντου για να εκτοπίσει μερικώς το κλίνκερ. Τα SCM παρουσιάζουν παρόμοια συμπεριφορά με το κλίνκερ όταν αναμιγνύονται με νερό και συμβάλλουν στην αντοχή του μίγματος τσιμέντου, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις δεν μπορούν να εκτοπίσουν πλήρως το κλίνκερ. Τα SCM περιλαμβάνουν προϊόντα βιομηχανικών αποβλήτων όπως αλεσμένη σκωρία υψικαμίνου (GBFS) και ιπτάμενη τέφρα, πυρωμένο άργιλο, φυσικές ποζολάνες και αλεσμένο ασβεστόλιθο. Η τρέχουσα αναλογία κλίνκερ προς τσιμέντο είναι 0,72, αλλά η Παγκόσμια Ένωση Τσιμέντου και Σκυροδέματος (GCCA) στοχεύει σε μείωση κατά 18% της μέσης παγκόσμιας περιεκτικότητας κλίνκερ σε τσιμέντο έως το 2050.
Η επιλογή σκυροδέματος με υψηλά ποσοστά υποκατάστασης κλίνκερ μπορεί να μειώσει αμέσως τις σχετικές εκπομπές άνθρακα ενός παραδοσιακού πενταόροφου κτιρίου κατά 32% με λιγότερο από 0,5% αύξηση στο συνολικό κόστος κατασκευής.
Η βελτίωση των επιταχυντικών προσμείξεων που βελτιώνουν τον χρόνο πήξης και την αντοχή είναι ζωτικής σημασίας για τη μεγαλύτερη ενσωμάτωση των SCM στο ανάμεικτο σκυρόδεμα. Περαιτέρω δοκιμές και ενημέρωση προτύπων είναι επίσης ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση της υιοθέτησης.
Ένα Net-Zero Future
Οντότητες όπως η First Movers Coalition, η ConcreteZero, η Industrial Deep Decarbonization Initiative και άλλες ζητούν τώρα σκυρόδεμα χαμηλών εκπομπών άνθρακα και οι προμηθευτές θα πρέπει να ενεργήσουν για να ανταποκριθούν στην αυξανόμενη ζήτηση. Η καινοτομία σε όλη τη συγκεκριμένη αλυσίδα αξίας μπορεί να μειώσει τόσο τις εκπομπές όσο και το κόστος, ωθώντας τα τεχνικά όρια της έντασης του άνθρακα και ενημερώνοντας για αλλαγές πολιτικής. Χρειαζόμαστε μια πολύπλευρη προσέγγιση, με στόχο τη μείωση του σκυροδέματος, του τσιμέντου και του κλίνκερ. Οι δομικοί μηχανικοί του μέλλοντος θα εξερευνήσουν γρήγορα ένα αποτελεσματικό σύνορο επιλογών σχεδιασμού χρησιμοποιώντας λογισμικό τελευταίας τεχνολογίας, ενώ τα εργοστάσια έτοιμου μίγματος παραδίδουν σκυρόδεμα λιγότερης έντασης άνθρακα σε έργα. Αυτές οι μειώσεις της ζήτησης αποτελούν μόνο μέρος της εξίσωσης και τα μέτρα από την πλευρά της προσφοράς, όπως τα εναλλακτικά καύσιμα, η ηλεκτροδότηση και η δέσμευση άνθρακα, θα πρέπει να εξαλείψουν τις εναπομένουσες εκπομπές.
Μέσω της Mission Possible Partnership, η RMI συνεργάζεται με την Energy Transitions Commission, το Systemiq, το Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ, την Ευρωπαϊκή Ακαδημία Έρευνας Τσιμέντου (ECRA) και την GCCA για να διερευνήσει καθέναν από αυτούς τους μοχλούς απανθρακοποίησης εκτός από τους μοχλούς απανθρακοποίησης στην πλευρά της προσφοράς στη Στρατηγική Μετάβασης στον Τομέα Τσιμέντου που πρόκειται να κυκλοφορήσει σύντομα. Η βιομηχανία σκυροδέματος και τσιμέντου βρίσκεται στο κατώφλι ενός ριζικού μετασχηματισμού στο ταξίδι της προς τη μετάβαση του καθαρού μηδενός ενέργειας.
www.worldenergynews.gr
