Το σκυρόδεμα είναι ένα δομικό υλικό με ενεργειακό και οικονομικό κόστος, αλλά υπάρχουν εναλλακτικές μέθοδοι παραγωγής που μπορούν να περιορίσουν το περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
Του κ. Ελευθέριου Αναστασίου*
Το περιβαλλοντικό αποτύπωμα έχει αναδειχθεί σε σημαντικό παράγοντα κατά την επιλογή δομικών υλικών. Ειδικά το σκυρόδεμα έχει ένα υπολογίσιμο ενεργειακό κόστος· και δεδομένου ότι αποτελεί το δεύτερο υλικό σε κατανάλωση παγκοσμίως μετά το νερό, ακόμα και η ελάχιστη μείωση στο περιβαλλοντικό του αποτύπωμα έχει σημαντικά οφέλη.
Το ενεργειακό κόστος παραγωγής του σκυροδέματος καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από το περιβαλλοντικό αποτύπωμα των πρώτων υλών για την παραγωγή του και λιγότερο από τις διαδικασίες (ανάμειξη, μεταφορά, τοποθέτηση). Λόγω της φύσης του υλικού, οι διαδικασίες ανάμειξης και τοποθέτησης είναι σχετικά σύντομες, ενώ και η απόσταση μεταφοράς του νωπού σκυροδέματος είναι περιορισμένη.
Από τα υλικά παραγωγής του σκυροδέματος, το τσιμέντο και ο χάλυβας ξεχωρίζουν ως υλικά με υψηλό ενεργειακό και οικονομικό κόστος, και είναι αυτά που καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό το ενεργειακό αποτύπωμά του. Αντίθετα, η χρήση αδρανών, νερού και προσμείκτων συνδέεται με μικρότερο ενεργειακό κόστος.
Ως προς τα αδρανή, βέβαια, η εξάντληση φυσικών πόρων και η ανεξέλεγκτη απόθεση υλικών στο περιβάλλον είναι περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις και απαιτούν την άμεση λήψη μέτρων με την αξιοποίηση ανακυκλωμένων ή εναλλακτικών αδρανών.
Το ενεργειακό κόστος παραγωγής του τσιμέντου και του χάλυβα, που εκφράζεται συνήθως σε εκπομπές CO2, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις υψηλές θερμοκρασίες που πρέπει να επιτευχθούν σε βιομηχανική κλίμακα προκειμένου να παραχθούν. Επομένως, μια πρώτη στρατηγική για τη μείωση των εκπομπών CO2 στο σκυρόδεμα είναι η χρήση εναλλακτικών καυσίμων από τις τσιμεντοβιομηχανίες και τις χαλυβουργίες.
Άλλες στρατηγικές που βελτιώνουν το περιβαλλοντικό αποτύπωμα του σκυροδέματος είναι η μείωση των αποστάσεων μεταφοράς υλικών (χρήση τοπικά διαθέσιμων υλικών) και η αύξηση της διάρκειας ζωής του σκυροδέματος. Η αύξηση αυτή μπορεί να επιτευχθεί μέσω καλού ποιοτικού ελέγχου και τακτικής συντήρησης, και συνεπάγεται αύξηση της διάρκειας ζωής και των κατασκευών και, επομένως, τη μακροπρόθεσμη μείωση της ανάγκης για νέο σκυρόδεμα.
Τέλος, σχετικά με την παραγωγή του τσιμέντου, σημαντικό ρόλο φαίνεται να έχουν και οι στρατηγικές μείωσης του ποσοστού του ενεργοβόρου κλίνκερ στο τελικό προϊόν.
Εναλλακτικές κονίες
Τα εναλλακτικά τσιμεντοειδή υλικά (Supplementary Cementitious Materials [SCM]) ή αλλιώς εναλλακτικές κονίες μπορούν να αντικαταστήσουν σημαντικό μέρος του κλίνκερ στο τσιμέντο. Αποτελεί μια πρακτική γνωστή εδώ και δεκαετίες που μπορεί να επιφέρει σημαντικά τεχνικά και περιβαλλοντικά οφέλη.
Οι εναλλακτικές κονίες είναι συνήθως οικονομικότερες από το κλίνκερ και συνεισφέρουν στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος, με το αντιστάθμισμα των χαμηλότερων πρώιμων αντοχών. Πρόκειται για καθιερωμένα δομικά υλικά που καλύπτονται από εθνικές και διεθνείς προδιαγραφές, και τα γνωστότερα από αυτά είναι οι φυσικές ποζολάνες, η ιπτάμενη τέφρα, η σκωρία υψικαμίνων και η πυριτική παιπάλη.
Στον ελληνικό χώρο, από τη δεκαετία του ’80 χρησιμοποιούνται η φυσική ποζολάνη, η ιπτάμενη τέφρα και η παιπάλη ασβεστόλιθου για την παραγωγή των κοινών τσιμέντων τύπου CEM IV32,5 και CEM II32,5.
Οι εναλλακτικές κονίες μπορεί να είναι ορυκτές πρώτες ύλες (φυσική ποζολάνη, ασβεστόλιθος) ή παραπροϊόντα βιομηχανικών διεργασιών (ιπτάμενη τέφρα, σκωρία υψικαμίνων, πυριτική παιπάλη). Στη δεύτερη περίπτωση τα περιβαλλοντικά οφέλη είναι πολλαπλάσια και αναδεικνύουν τις δυνατότητες της βιομηχανίας σκυροδέματος να απορροφήσει τεράστιες ποσότητες παραπροϊόντων και εναλλακτικών υλικών.
Χαρακτηριστικά αναφέρεται ότι, σύμφωνα με στοιχεία της Global Cement and Concrete Association, η παγκόσμια παραγωγή τσιμέντου και σκυροδέματος για το 2020 ήταν 4,2 δισ. τόνοι και 14,0 δισ. κυβικά μέτρα αντίστοιχα, ενώ η παγκόσμια παραγωγή και κατανάλωση ιπτάμενης τέφρας για το 2014 ήταν αντίστοιχα 770 εκ. τόνοι και 410 εκ. τόνοι (πηγή: The Central Electricity Authority, Ministry of Power, Govt. Of India).
Χρήση εναλλακτικών αδρανών στο σκυρόδεμα
Αρχικά, κάθε χώρα βρίσκεται σε διαφορετική αρχική θέση ως προς την ανάγκη αξιοποίησης των διαθέσιμων πρώτων υλών, ανάλογα με τις περιφερειακές ή και τις τοπικές συνθήκες, καθώς και τις διαθέσιμες πλουτοπαραγωγικές πηγές της. Στην Ελλάδα υπάρχει αφθονία καλής ποιότητας αδρανών, οπότε χρήση εναλλακτικών αδρανών γίνεται όταν αυτά προσφέρουν κάποια τεχνική λύση.
Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η χρήση των σκωριών χαλυβουργίας ως αντιολισθηρών αδρανών στην οδοποιία. Επιπρόσθετα, η μείωση των εκπομπών CO2 από τη χρήση εναλλακτικών αδρανών είναι περιορισμένη ή ακόμη και αρνητική, ειδικά όταν συνδυάζεται με τη μεταφορά τους σε μεγάλες αποστάσεις. Παρ’ όλα αυτά, η χρήση ανακυκλωμένων αδρανών στο σκυρόδεμα ωφελεί το περιβάλλον μέσω της μείωσης της απόθεσης απορριμμάτων.
Η ανακύκλωση των κατασκευών μετά το πέρας της ωφέλιμης διάρκειας ζωής τους θα έκανε την κατασκευαστική βιομηχανία πιο βιώσιμη, καθώς τα απόβλητα εκσκαφών και κατεδαφίσεων (ΑΕΚΚ) αποτελούν μεγάλο πρόβλημα ως προς τη διάθεσή τους, ενώ και πολλές άλλες βιομηχανίες που παράγουν αδρανή στερεά απόβλητα θα μπορούσαν να τα διαθέσουν με ασφάλεια σε κατασκευαστικά έργα, μειώνοντας την επιβάρυνση του περιβάλλοντος.
Η αύξηση, λοιπόν, της χρήσης ανακυκλωμένων αδρανών στο σκυρόδεμα μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω της βελτίωσης της ποιότητάς τους με κατάλληλη επεξεργασία (επιλεκτική κατεδάφιση, θραύση, πλύσιμο) και της πιστοποίησής τους βάσει των υφιστάμενων προτύπων (π.χ. ΕΝ 12620). Σημαντικό βήμα προκειμένου να αποκτήσει εμπιστοσύνη ο τεχνικός κόσμος στη χρήση τέτοιων υλικών είναι η αξιοποίησή τους αρχικά σε συγκεκριμένες εφαρμογές χαμηλών απαιτήσεων.
Συνολικά, η κατασκευαστική βιομηχανία, λόγω μεγέθους, μπορεί να απορροφήσει μεγάλες ποσότητες παραπροϊόντων και εναλλακτικών υλικών, αλλά πρέπει πρώτα να αντιμετωπιστούν προκλήσεις όπως είναι η αστάθεια στην ποιότητα και η πιστοποίηση.
*Ο κ. Ελευθέριος Αναστασίου είναι αναπληρωτής καθηγητής του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.
