Ekologická výstavba: betón s nižšou uhlíkovou stopou

Prečo staviame z betónu?

Či už ide o výstavbu budov, ciest, tunelov, mostov, priehrad – betón je neodmysliteľnou súčasťou stavebníctva. Ale nič si nenahovárajme: betón nemá najlepšiu klimatickú bilanciu. A predsa len bude aj v budúcnosti zohrávať dôležitú úlohu, pretože sotva existuje iný stavebný materiál, ktorý by mal také dobré stavebno-fyzikálne vlastnosti.

Prečo betón spôsobuje také vysoké emisie CO2?

Štandardný betón obsahuje spojivo cement. Už samotná výroba tejto zložky spôsobuje približne 6-7 percent emisií skleníkových plynov na svete. To je štyrikrát viac ako celosvetová letecká doprava.¹ Dôvod: na výrobu cementu je potrebný cementový slinok, ktorý sa spaľuje z vápenca, piesku a ílu pri vysokých teplotách a s vysokou spotrebou energie. Väčšinu emisií CO₂ však spôsobuje chemická reakcia, ktorá pri tomto procese prebieha: pri odkysľovaní vápenca vznikajú emisie skleníkových plynov, ktorým sa nedá zabrániť.

Ako môže STRABAG prispieť k zníženiu emisií CO2 prostredníctvom betónu?

Neustála dekarbonizácia betónových konštrukcií je pre nás základným prvkom našej stratégie udržateľnosti. Systematicky pracujeme na vývoji technológií znižovania emisií CO₂ v betóne, realizujeme výskumné a pilotné projekty betónu s nižšou uhlíkovou stopou a uzatvárame nové partnerstvá s výrobcami betónu a zákazníkmi. Aby sme sa v budúcnosti mohli v tejto oblasti posunúť ešte ďalej, potrebujeme predovšetkým jedno: investorov, ktorí budú chcieť s nami spolupracovať na pokroku pri svojich projektoch.

Čo je nízkouhlíkový betón? A ako možno znížiť podiel CO2 v betóne?

Nízkouhlíkové betóny majú nižší potenciál globálneho otepľovania (GWP)³ v porovnaní so štandardnými betónmi.
Približne 80 percent emisií skleníkových plynov v bežných štandardných betónoch pochádza z portlandského slinku, nachádzajúceho sa v cemente. Najväčší potenciál na zníženie emisií preto spočíva v znížení podielu slinku. Naše kompetenčné centrum pre technológie stavebných materiálov - TPA GESELLSCHAFT FÜR QUALITÄTSSICHERUNG UND INNOVATION - pracuje na troch alternatívach zníženia alebo nahradenia podielu cementového slinku v betóne:

• Zníženie podielu cementu v betóne
• Používanie cementu s nižším podielom slinku
• Používanie alternatívnych spojív s nízkym potenciálom globálneho otepľovania

Použitie nízkouhíkového betónu v praxi:

Pri výstavbe Inovačného centra v areáli našej spoločnosti ZÜBLIN v Stuttgarte sme po prvýkrát použili výlučne nízkouhlíkový betón na všetky monolitické betónové prvky, ktoré sa vyrábajú na stavbe, a pomocné stavebné konštrukcie. Tím našich kolegov zo STRABAG-u a ZÜBLIN-u použil 9 151 metrov kubických vysokopecného cementu CEM III B s nízkym podielom slinku a získal tak rozsiahle skúsenosti a poznatky o výstavbe s nízkouhlíkovým betónom.

Výsledok: Použitím nízkouhlíkového transportbetónu sa počas výstavby Inovačného centra ušetrilo 1 050 ton CO₂ – v porovnaní s priemernými hodnotami z internetovej dátovej platformy ÖKOBAUDAT⁵. To predstavuje zníženie emisií o viac ako 50 percent na hrubej stavbe.

Skúsenosti z projektu Inovačného centra ukazujú nasledujúce výhody:

• Použitie nízkouhlíkového betónu môže znížiť emisie CO₂ o 30 až 50 percent - v závislosti od použitej porovnávacej bázy. Ďalší potenciál úspor ponúka kombinácia použitia nízkouhlíkového betónu s inými opatreniami, napríklad pri plánovaní a projektovaní.
• Nízkouhlíkový betón s nízkym podielom slinku sa môže používať bez dodatočného testovania alebo schvaľovania.
• V projekte výstavby Inovačného centra neboli žiadne obmedzenia z pohľadu realizovateľnosti betonáže alebo kvality pohľadového betónu.

Je potrebné poznamenať nasledovné:

• Oneskorený vývoj počiatočnej pevnosti nízkouhlíkového betónu predstavuje v pozemnom staviteľstve nejednu výzvu.
• Využitie a vhodnosť nízkouhlíkového betónu je potrebné posudzovať individuálne pre každý projekt.

Hľadanie alternatívnych zložiek v centre pozornosti vývojových tímov STRABAG

STRABAG pracuje na výskume betónov s bezcementovými spojivami. Skúmame aj použitie materiálov, ktoré trvalo uskladňujú skleníkové plyny z atmosféry a zároveň znižujú množstvo cementu v betóne, čím sa znižuje ekologická stopa už vo výrobku. STRABAG hľadá na trhu vhodné technológie, vyhodnocuje ich potenciál a podporuje naše tímy pri ich využívaní v praxi.

Betón RCC – menej emisií CO2, rovnaký výkon

Pri praktickom využití betónu RCC (Reduced Carbon Concrete) v rámci výskumného projektu sa ukázalo, že tento betón má rovnaké vlastnosti ako konvenčný betón. Podiel slinku v použitej receptúre betónu bol len 50 percent, zatiaľ čo pri konvenčných typoch, ako sú CEM I (91 percent) alebo CEM II/A (77 percent), je tento podiel výrazne vyšší. Skúmané scenáre v rámci viedenského projektu výstavby bytov Taborama, ktorý realizovala spoločnosť STRABAG Real Estate (SRE), preukázali, že použitie betónu RCC ponúka potenciál zníženia emisií CO₂ v rozmedzí 13 až 20 percent.

Výzvou pri betóne RCC bolo spomalené dosahovanie počiatočnej pevnosti pri nízkych teplotách v porovnaní s bežným betónom. V nasledujúcom výskumnom projekte RCC2 sa to podarilo kompenzovať prostredníctvom vyhrievaného debnenia. S cieľom dosiahnuť nižšiu uhlíkovú stopu by mala energia na vykurovanie pochádzať z ekologickej elektriny. Betón RCC sa použil aj pri výstavbe bytového komplexu Soley vo Viedni.

Ďalším krokom spoločnosti STRABAG smerom ku klimatickej neutralite je betón RCC2+, ktorý bol otestovaný v rámci série pokusov. Tento betón obsahuje technický uhlík získaný pyrolýzou. Pri pyrolýze sa drevo spaľuje pri vysokých teplotách a takmer bez prítomnosti kyslíka. Takto sa existujúci CO₂ viaže do vznikajúceho uhlíka, čím sa dokonca dosahuje kladná klimatická bilancia. Táto technológia budúcnosti však stále čaká na právne úpravy, ktoré by umožnili jej široké využitie.

¹ Zdroj: VDZ, Dekarbonizácia cementu a betónu – cesty znižovania emisií a akčné stratégie: CO₂ Roadmap pre nemecký cementársky priemysel. Düsseldorf, 2021. Dostupné na: https://vdz.info/dekarbonisierung
² Emisie skleníkových plynov nemeckého priemyslu v roku 2017. Zdroj: Vlastné znázornenie na základe grafu kompetenčného centra pre ochranu klímy v energeticky náročných odvetviach (údaje o emisiách od UBA, Wuppertalského inštitútu a združení VDZ a WV Stahl 2017). Dostupné na HTTPS://WWW.KLIMASCHUTZ-INDUSTRIE.DE/THEMEN/ZEMENTINDUSTRIE/
³ GWP = Global Warming Potential = potenciál skleníkového efektu
Potenciál skleníkového efektu je hodnota udávajúca mieru vplyvu jednotlivých skleníkových plynov na globálne otepľovanie použitím prepočtu na množstvo alebo koncentráciu CO₂, ktorá by mala obdobné vplyvy.  
⁴ Zdroj: InformationsZentrum Beton GmbH: Environmentálne vyhlásenie o výrobku spoločnosti InformationsZentrum Beton GmbH – Betón pevnostnej triedy C 25/30. Erkrath, 2018; InformationsZentrum Beton GmbH: Environmentálne vyhlásenie o výrobku spoločnosti InformationsZentrum Beton GmbH – Betón pevnostnej triedy C 45/55. Erkrath, 2018. Obe dostupné na: HTTPS://IBU-EPD.COM/VEROEFFENTLICHTE-EPDS/
⁵ Ušetrené množstvo 1 050 t CO₂ je vypočítané na základe nasledujúcich parametrov: hodnoty GWP chudých betónov (zodpovedajúcich triedam C8/10 alebo C12/15) poskytol dodávateľ betónu; hodnoty GWP všetkých ostatných typov betónu zodpovedajú environmentálnym vyhláseniam o výrobkoch (EPD) z internetovej dátovej platformy ÖKOBAUDAT z referenčného roku 2018 pre betón pevnostných tried C30/37, resp. C50/60 ako nevystužený konštrukčný betón podľa normy DIN EN 206-1; zabudované typy betónu obsahujú malé množstvá urýchľovacích prísad, ktoré vzhľadom na ich účinky neboli uvedené samostatne; zabudovaný železobetón nebol zahrnutý do výpočtu; všetky vplyvy spôsobené stavebným procesom, ako sú napr. vyššie náklady na debnenie (dodatočná doprava atď.), neboli zahrnuté do tohto posúdenia emisií CO₂.