„Зелени” строителни материали

Екологични алтернативи на конвенционалните продукти

Строителната индустрия е един от най-големите потребители на природни ресурси. При производството на строителни материали и през процесите на строителство се изразходва голямо количество енергия. Производствените процеси от друга страна са свързани с отделяне на вредни вещества, които замърсяват околната среда. Грижата за бъдещето на планетата и здравето на хората поставят допълнителни предизвикателства пред съвременната строителна индустрия – екологично строителство, в което да се влагат „чисти” материали с минимален вреден отпечатък. Които да са енергоефективни и да удовлетворяват изискванията за устойчиво развитие. В статията ще разгледаме някои екологични алтернативи на масово използваните строителни продукти.

Последните години все повече се говори за екологично и „зелено” строителство. Тази тенденция се забелязва заради противоречието, в което влизат съвременните темпове на строителство с околната среда и нейното опазване. Сградите „консумират” почти половината от световната енергия и материали, а повече от половината замърсяване в световен план се дължи на строителството. Голяма част от замърсяванията, причинени от строителството, причиняват замърсяване на въздуха и са причина за замърсители, които променят климата. Тези замърсители са около 49% от емисиите на серен диоксид, 25% от емисиите на двуазотен окис. Сградите са причина за 35% от емисиите на въглероден двуокис – един от сновните замърсители, влияещ и върху особеностите на климата.

Строителството от цял свят използва 3 милиарда тона суровини всяка година. Това са почти 40% от общата глобална употреба. Основната идея на “зеленото” строителство e преди всичко стремежът към оптимално използване на ресурсите на планетата. Това от една страна. От друга страна зеленото строителство има за цел да опазва околна средата, да редуцира вредното въздействие както към природата, така и към здравето на човека.

Има много възможности, чрез които сградите да се изграждат „чисти”. Използване на продукти с рециклирано съдържание и възобновяеми материали; продукти и системи, които намаляват потреблението на вода в сградите, а също и опазване на водата в зелените площи; материали и компоненти, които помагат за намаляване потреблението на енергия в сградите; продукти и системи, които възпрепятстват образуването на влага и растежа на биологични замърсители в сградите.

Традиционните строителни практики често пренебрегват взаимовръзките между сграда, нейните компоненти и заобикалящата я среда. Зелените строителни материали предлагат възможност за създаване на екологична среда на живот, да оптимизират употребата на енергийни и суровинни ресурси. Големи количества енергия и вода са необходими в строителството. Ограничаване н аколичеството на използваните материали може да се постигне още на фаза проектиране, като се вземат под внимание реалните изисвания на жилищата и заобикалящата ги среда.

Когато става въпрос за строителни материали, от голямо значение е количеството суровина, което се използва.

Бързо изчерпване на природни ресурси и токсични елементи в строителните материали – двете неща, които налагат необходимостта от алтернативни, зелени материали. Всичко това налага търсените на алтернативни методи – повторно използване на материалите, рециклиране, използването на несинтетични и нетоксични материали. Материали с минимално вредно въздействи към човека и към околната среда.

Кои строителни материали са „зелени”/еко
Зелените материали имат редица предимства – намалени разходи за поддръжка, запазване на енергията, подобряване на здравето, гъвкавост на дизайна.

Важно изискване към зелените строителни матриали е да гарантират безопасна и здравословна среда от една страна, а от друга – да оказват минимално вредно въздействие върху околната среда, в периода от строежа до експлоатацията. Материалите за строителството на зелени сгради създават по-здравосло и сигурно работно място. Това са материали, които не съдържат (или са с намалено съдържание) на токсични съставки. Обикновено това са вещества, отделени при процеса на производство на някои материали (например изолации), които разрушават озоновия слой, както и такива, които могат да предизвикат здравословни проблеми.

За здравословни материали се считат тези, които се получават в резултат на минимална обработка, и които са от естествени природни продукти. Определят се като зелени веднъж заради ниския разход на енергия при производство и втори път заради намаления риск от отделяне на вредни емисии при производството им. В тази категория се включват материали от дърво, от селскостопански и други растения, а също и продукти от естествен камък, глина и др. Екологични материали са такива продукти, които пестят енергия и ресурс при тяхното производство. Такива, които намаляват топлообмена и изразходването на енергия. Материали, които възпрепятстват развитието и разпространението на паразити.

Зелени материали за груб строеж
Строителството на сгради нанася щети върху околната среда. На материалите в строителството се падат повече от 50% от потреблението на ресурси и 20% от емисиите на CO2. Транспортирането на строителните материали е 30% от всички транспортирани по шосе товари. Въздействията върху околната среда, в резултат на добива, преработката и транспорта, допринасят за – емисии на парникови газове, емисии на токсични вещества, разрушаване на местообитанията, изчерпване на ресурсите.

Възможно ли е бетонът да е екологичен?
Бетонът е един от най-широко използваните строителни материали. Годишното му производство от приблизително 2 милиарда кубични метра значително надхвърля производството на други продукти и материали. Производството на бетонна смес, в частност производството на една от основните му съставки цимента, е свързано с отделяне на много голямо количество от вредния за атмосферата СО2. Приблизително 0.764m3 е отделеното количество СО2 за производството на един тон цимент. И тъй като този материал участва в изграждането на преобладаващото строителство – жилищно, обществено, промишлено, и с идея за зелено строителство, все по-голяма популярност добиват различни безвредни заместители на компонентите на бетонна смес и производството на зелени бетони. Намаляване съдържанието на цимет за сметка на влагането на други добавки като пепел, доменна шлака, пуцоланови добавки, фино смлян варовик.

Полимербетонът е пример за такава „зелена” алтернатива. Полимерите могат да се комбинират с доменна шлака, летящи пепели или естествени пуцолони, основно, за да се избегне влагането на цимент в бетонната смес. Най-често срещани пълнители за полимербетон са фракции от кварц, варовик, пясъчник или доломит. Също така шисти, каолин, талк и слюда.

Пепелта като строителна суровина
Още в началото на миналия век в САЩ започват да влагат пепелта от изгорели въглища на електроцентралите в строителството на пътища и други конструкции. В наши дни пепелта се използва като добавка в бетонната смес. От пепелта се произвеждат и тухли. Те са по-евтини от глинените, защото и енергията, необходима за производтвото им, е по-малко. Специалисти считат, че тухлите от пепел по нищо не отстъпват на конвенционалните керамични продукти за зидария. Дори имат и някои предимства. Те са по-леки, имат пореста структура, което ги прави и добри изолатори. Абсорбират вредните изпарения и не са опасни за човека.

Блокчета за зидане от компресирана земна маса
Представляват продукти от естествени материали – земна маса, която е уплътнена във формата на блокче за зидане с различни размери. За целите може да се използват разнообразни по състав почви, но основните и неизменни съставки са глина и пясък. Преди да се формоват блокчетата, към почвената смес се добавя вар, за да се подобри якостта на натиск. Влажността в тази смес трябва да е до 10%. Сместа се изсипва в калъпи с желаната форма и размери и се притиска хидравлично от всички страни. Необходими са минимум две седмици, за да се изпари влагата от блогчетата и да се втърдят.

Къща от хартия
Разбира се, че звучи налудничава и по-скоро като декор от театрална постановка, но тук акцентът е върху основния материал, от който са изработени конструктивните части и това е целулозата. Става въпрос за строителни панели, които са изработени от обработена целулоза. Този продукт е пример за екологичен строителен материал, поради факта, че се получава от рециклиране на хартиени отпадъци. Старите хартиени материали – вестници, списания, картон се надробяват и смесват с вода до получаване на каша. Към тази кашас се прибавя колофон и получената смес се изпича под високо налягане и температура.

Колофонът се извлича от смолата н ахвойнови дървета и се получава след изпаряване на летливите компоненти. Получават се здрави и трайни материали, от които специална машина изработва панели със структура от шестоъгълници тип пчелна пита. Постройките с такива панели са леки и евтини, добре изолирани и издръжливи. Бързата модулна технология се прилага за строителство на малки къщички, които могат да бъдат много ценни при бедствия и аварии. Швейцарски и германски архитекти, разработили технологията с панели от хартия – Swiss Cell, уверяват, че къщите, построени с този продукт са надеждни и издръжливи. С добра сеизмична устойчивост и отлична топлоизолация.

Строителство от слама
Съвсем логично за съвременния човек, живеещ в технологичен свят, заобиколен от бетон е стомана, идеята за сламена къщичка звучи като гротеска. Но вече има жилища, изградени от панели, за чието производство е използвана слама. Панелите са изработени от пресована слама и са с различни размери. Специалистите дават гаранция 25 години за постройка от такива панели. Тъй като в сгъстената слама и измазана след това слама има много малко въздух, панелите се считат за пожароустойчиви. Също така имат ниско съдържание на влага (около 15%), което ги предпазва от гниене.Къщите са изградени от естествени и евтини материали, което имат и много добри топлоизолационни качества. Минимизират се разходите за отопление и охлаждане и така се ограничават емисиите на CO2 в атмосферата. Сламата е чист и екологичен материал. Тези къщи са безвредни и за природата. А суровината за тяхното изграждане от възобновяем, естествен природен източник.

Използване на отпадъчни продукти
При разрушаването на сгради се получава голямо количество материал, което води до натрупване на отпадъци. Това неминуемо води до вредно влияние върху околната среда. Едно от решенията на този проблем е повторното влагане на тези отпадъчни материали в новото строителство. След преработка отпадъчните продукти стават вторични суровини за материали. Използването на рециклирани материали не е новост. Отпадъчни материали като метал, дървесина и хартия се използват повторно от много време насам. Строителните отпадъци могат да бъдат класифицирани в няколко групи – бетон, тухли,керемиди; асфалт; метали; почва и скални материали; дървесина. В България рециклирането на строителни отпадъци все още не се прилага масово. Строителните отпадъци и отпадъците от разрушаването на сгради често са с добри механични характеристики и те могат да се превърнат в конкурентна суровина за нови продукти.

Естествените материали като топлоизолация
Обичайно продуктите, с които се топлоизолират сградите са плочите от експандиран и екструдиран полистирол, лека или тежка минерална вата (стъклена и каменна) на рула или плочи.

Естествени или отпадъчни продукти, каквито са изолациите от слама, овча вълна, преработена отпадъчна хартия или дървесина (целулозна изолация и изолация от дървесни частици) тепърва търсят своята пазарна ниша.

Нека разгледаме кои от синтетичните и естествените продукти могат да бъдат наречени екологични. Кои са основните им характеристики и качества, с които допринасят за устойчивото развитие и енергийната ефективност на сградите.

Екологичен ли е стиропорът?
Организацията за екологични строителни материлаи (ECO-Enviromental Construction Products Organisation) в Бон, Германия публикува през лятото на 2011 г. най-новите екологични продуктови декларации за строителни продукти, съобразно стандарта ISO 14025 (Етикети и декларации по отношение на околната среда). Избирателно за цяла Европа са изследвани изолационни продукти от стиропор, произведени в 24 завода на 13 държави. Резултатите са изненадващи и показват, че съмненията относно екологичността на стиропора са неоснователни. При изследванията са взети различни показатели под внимание като: потреблението на невъзнобновяеми енергийни източници, индекса ΔОI3, който отчита въздействието върху парниковия ефект и образуването на киселинен дъжд. Проучването показва, че стиропорът има отчетливо по-добри показатели в сравнение с минералната пяна и каменната вата, дори по-добри от тези на дървесния фазер. Коефициентът му на топлопроводимост е в границите 0.032-0.036W/m.K, а индексът ΔОI3=(1.9-2.3) е почти четири пъти по-нисък от този на каменната вата.

Стиропорът е продукт, за чието производство се използва нефт, но е нужно съвсем малко суровина за производството му. Това е така, защото 98% от съдържанието на материала е въздух и 2% полиестер. Само 0.1% от употребявания нефт се използва за производство на стиропор.

Топлоизолация от рециклирани материали
Най-разпространена е изолацията от целулоза, получена от рециклиране на хартиени продукти. Това е напълно екологичен материал. Най-често се състои от влакна от целулоза, третирани с боракс. Използват се помпи под налягане, чрез които полученият изолационен продукт се вдухва в кухините в строителните елементи, след което се компресира, за да се получи един непрекъснат и цялостен изолиращ слой. Освен, че се използва от рециклирани материали, продуктът е екологичен, не е вреден за околната среда и обитателите на помещението, отличава се с нисък въглероден отпечатък. Изолираните елементи (стени, покрив или междуетажни подови конструкции) с целулозна топлоизолация са с нисък коефициент на топлопроводимост – 0.23-0.17W/m.K.

Разновидност на топлоизолацията от целулоза са изолационните целулозни гранули, изработени от целулозни влакна, които намират приложение при подовите конструкции. Гранулите са с размер 3-8mm и просто се изсипват върху готовия под, след което се монтират подовите плоскости. Изследвания сочат, че изолацията с целулоза, извлечена от рециклирана хартия, използва 20% по-малко енергия за отопление от изолацията с фибростъкло.

Топлоизолация от естествени животински и растителни продукти
Последните години все повече западни фирми ориентираха производството си към използване на животински и растителни продукти за топлоизолационни материали. Основно се използва животинска вълна или пух, а от растенията – коноп и лен. Изолационните материлаи, получени на основа на изброените продукти, са по-скъпи от конвенционалните, но възвръщането на инвестициите става за по-кратък период. Сред продуктите от естествени влакна, използвани за покривни изолации, най-скъпа е овчата вълна, която също е един от най-добрите материали за изолация. Материалите са екологично чисти, безвредни и не предизвикват алергии. Използваните материали и технологии са подчинени на идеята за природосъобразен начин на живот. Технологията при поставяне на тези продукти е малко по-различна, най вече заради естеството на материала. Напримерно гъшият пух е много мек материал, за да бъде положена мазилка върху него. Това налага изграждане на втора стена, между която се поставя пухената вата с дебелина 10cm. Във Франция и Белгия наричат този метод ”термос”. В тези страни той вече е доста разпространен и доказано ефективен. Пример за сграда, при която е използвана тази технология, е музикално училище в Париж. Технологията е базирана на традиционна френска практика, прилагана повече от 200 години. Гъшият пух има добри изолационни свойства. Също така отблъсква влагата. В комбинация с коноп се подобряват и шумоизолационните качества на стените.

Изолацията от вълна е пример за т. нар. насипна изолация. Тя се състои от влакна, които се издухват чрез специални съоръжения/помпи в кухините на стени и тавани. Съществува и опция вълната да бъде пресована във вид на плоскости. Сухото впръскване е подходящо за хоризонтални повърхности и труднодостъпни места. Постига се плътност 30-40kg/m3 при нагнетяване в свободни пространства и 35-60 kg/m3, когато има конструкция. Коефициентът на топлопроводимост е 0.039W/m.K, тук да се каже колко е на конвенционалните. Предимството на целулозната изолация е в това, че може да се инсталира без прекъсвания и по този начин се намаляват топлинните мостове. Евтина е, защото на практика се произввежда от отпадни продукти. Има отлични звукоизолационни свойства, клас по реакция на огън E и е паропропусклив материал.

Вълната, която се използва за топлоизолация, обикновено е от овце. Изцяло органичен и екологичен продукт. Нетоксична е и е устойчива на развитието на мухъл и плесен. Има и добри звукоизолационни качества. Естествено „зелен” и енергоспестяващ продукт. Увеличава ефективния R-fфактор. При производството не се използват синтетични добавки или свързващи вещества. Макар тези продукти да навлизат в строителството последните години, технологията се използва от векове. Животинската вълна се състои от животински протеини.

Продуктът се доставя на рула след предварителна обработка на животинската вълна, включваща етапите от нейното събиране, чистене, сушене и обработване със специална машина. Има предимства по отношение на малкото си тегло, не е скъп продукт, спрямо широко използваните изолационни материали, екологична е, от възобновяеми източници.

Корк и изделия от корк
Коркът е природен и екологичен материал. При добива му дървото не се унищожава. За период от 9 години отнетата кора се възстановява. Това се повтаря 18 пъти в живота на дървото. Той е възобновяем продукт. Качествата му са открити отдавна, но полседните години, с развитие на технологията и стремежът към зелено строоителство, приложението му се увеличава. Коркът е лек, устойчив на влага, еластичен, износоустойчив. Корковите изделия намират приложение като естествена звуко- и топлоизолация. Тези му качества се дължат на структурата му – малък процент сухо вещество и много въздух в кухините. Топлоизолационните му качества го правят конкурентен на конвенционалните топлоизолационни продукти – минерална вата, пенопласти, полистирол. Специфичната му повърхност го прави един от най-добрите акустични изолатори. Заглушава звука и намлява вредните вибрации. Коркът е почти незаменим влагоизолационен материал.

Прилага се като коркови паркети, облицовки и различни архитектурни детайли. Използва се за облицовка на стени и тавани. Техническият корк се предлага в широка гама от изделия. В строителството най-често се използва под формата на плоскости. Плоскостите са с дебелина от 2 до 4 и 6mm и размер обикновено 300x600mm. Коркът има и това хубаво качество да спира или да намалява различни вредни лъчения.

За производството на коркови покрития се използват коркови кори и рециклирани отпадъци от производството на други коркови продукти.