הערכה מחזורית של בנייני פלדה

פחמן מובנה מהמקור לשער בבניית מבנה פלדה

עוצמת הפחמן בייצור פלדת מבנים: ממוצעים גלובליים ותנודתיות אזורית (האיחוד האירופי לעומת סין)

בכל רחבי העולם, ייצור פלדה מבנית מייצר כ-1.8 טונות של CO2 שקול לכל טונה המיוצרת, למרות הבדלים גדולים בין האזורים ביחס לצמצום פליטות פחמן. מפעלי הפלדה באירופה מצליחים בדרך כלל טוב יותר – כ-1.4 טונות של CO2 שקול – בזכות מקורות חשמל נקיים יותר ותקנות סביבתיות מחמירות, מה שמפחית את הפליטות שלהם בקרוב ל-22% בהשוואה לממוצע העולמי. התמונה שונה מאוד בסין, שם התלות בפחם מעלה את הפליטות מעל 2.0 טונות של CO2 שקול. תופעה זו נובעת מכך שמרחבים סיניים נוטים לפעול במגבעותיהם באופן נרחב מאוד, תוך שילוב זעיר של אנרגיה מתחדשת בתפעולם. הבדלים אלו משפיעים באופן ממשי על בניינים המשתמשים במבנים פלדיים לאורך כל מחזור חייהם. פשוט בחירת המקור ממנו נרכשים החומרים יכולה ליצור הבדל של למעלה מ-30% בפליטות גזי החממה הכוללות של פרויקטים בנייה.

דרכי ייצור EAF לעומת BF-BOF ותכולת פסולת: מנגנונים מרכזיים להפחתת הפחמן המוטבע בבניית מבנים מפלדה

טכנולוגיית כור הקשת החשמלית (EAF), שפועלת על מתכת מחזורית, מייצגת אחת הדרכים הטובות ביותר לצמצם את פליטת הפחמן בייצור פלדה מבנית. הכבשנים האלה מפיקים כ-0.4 טון של CO2 שקול לטון אחד כאשר הם עובדים עם יותר מ-90% חומר מחזורי, כלומר בערך שלושה רבעים פחות מאשר בפליטה הנוצרת בתהליכי כור החמצן הבסיסי (BF-BOF) המסורתיים. על ידי בחירת פלדה המיוצרת בכור קשת חשמלית, כשידוע לנו בדיוק כמה חומר מחזורי השתמשו בו, חברות יכולות לצמצם את פליטותיהן מהשלב הראשון של הייצור ועד לסיומו ב-1.2 טון CO2 שקול לטון פלדה מיוצרת. קבלת חומרים מבניינים ישנים ומבניינים אחרים שנסגרו תורמת לקידום מודל הכלכלה המעגלית. עם זאת, אנשי מקצוע בתחום זה חייבים להיות מודעים לבעיות מקומיות הקשורות למיון סוגי המחזור השונים, להבטחת איכות עקבייה ולטיפול ברשתות התחבורה שלא תמיד עומדות בדרישות.

אמינות והתקניון של נתוני אנליזת מחזור חיים (LCA) לבניית מבנים עם מבנה פלדה

התאמה למסמכי ביצוע סביבתי (EPD) לפי תקנות BS EN 15804 ו-BS EN 15978: החזקות וחסרונות בהערכות בנייה עם מבנה פלדה

הצהרות סביבתיות על מוצרים (EPDs) לפי תקנות BS EN 15804 ו-BS EN 15978 מספקות דרך לדווח על פחמן מוטבע במבנים פלדיים, מהמקור ועד לשער המפעל, בתבנית סטנדרטית. התקנות קובעות גבולות ברורים לאלו שיכללו בחשבון, לאופן שבו מש Allocates משאבים, ולתפוקות הסביבתיות החשובות ביותר, ובכך מאפשרות השוואה בין מוצרים וחומרים שונים לאורך שרשרת האספקה. עם זאת, עדיין קיימים בעיות. EPDs אירופאיות נוטות להציג טביעות פחמן הנמוכות ב-20–30 אחוז לעומת אלו שנצפו ברחבי העולם, מאחר שהן מניחות תנאים מקומיים של אנרגיה שאינם משקפים את המציאות במקומות אחרים. יצרני סין, אשר מייצרים כמות עצומה של פלדה ברחבי העולם, לעתים קרובות אינם מציגים מידע מפורט על המקור של החשמל שלהם או על סוגי הדלקים שמריצים את מפעלי הפלדה שלהם. אף על פי ששינויי ה-PCR משנת 2023 שיפרו את הדרך שבה אנו מחשבים חומרים מחזוריים, נראה שאיש אינו עוקב אחר פליטות התחבורה באופן תקין. כל מי שעוסק בהצהרות אלו חייב לזכור כי הן רק נקודות התחלה, ולא תמונה שלמה. יישומים בעולם האמיתי דורשים הוספת נתונים מאומתים על רשתות החשמל האזוריות והמרחקים המדויקים של התחבורה כדי למלא את כל הפערים שמערכת הנוכחית מפספסת.

עקביות במקורות הנתונים: BRE, RICS, ICE ו-EPDs של היצרנים — אתגרי שקיפות למתכננים

האיחוד של נתוני פחמן מוטבעים בין סדרות המנחים של BRE, הנחיות RICS, מסדי הנתונים של ICE ו-EPDs של היצרנים מהווה מחסום מתמיד להערכה אמינה של מבנים עם מבנה פלדה. אי-התאמות קריטיות כוללות:

• גבולות המערכת : ICE מציג רק נתונים מהמקור עד לשער (cradle-to-gate), בעוד ש-RICS דורשת דיווח פחמן לכל החיים (A1–C4) באופן מלא
• גורמי פחמן : קבוצות הנתונים של BRE נותנות ערכים לפחמן המוטבע גבוהים ב-15% באופן עקבי לעומת EPDs של יצרנים עבור חתכים זהים של פלדה
• פערים בשקיפות : פחות מ-40% מה-EPDs הזמינות לציבור חושפים את מקור הפסולת או את היסטוריית העיבוד שלה — מה שמעלים את ביצועי המחזור האמיתיים

הפערים בנתונים כופים על מקצוענים ליצור תהליכי התאמה ידניים משלהם, שכוללים בדרך כלל עבודה עם חמישה עד שבעה מקורות שונים בכל פרויקט. יוזמות כגון מסד הנתונים למוצרים לבנייה מנסות להביא סדר מסוים להצהרות הללו, אך אין דרך אפקטיבית לאכוף בדיקות על הנתונים הבסיסיים המוכנסים. כאשר התקנות אינן עקביות ואימות צד ג' אינו נדרש, ניסיון להשוות את רמת הקיימות האמיתית של מבנים פלדיים מסתיים רק בבלגן, מאחר שכל אחד משתמש בשיטות שונות. עובדה זו הופכת השוואות משמעותיות כמעט בלתי אפשריות ללא גישה סטנדרטית אחת שתחול על כל התחום.

ביצוע בסוף מחזור החיים והמציאות של 'מיצע-למצע' למבנים בעלי מבנה פלדי

אגדות על שיעורי החזרה: האם שיעור החזרה העולמי של הפלדה, שמעל 90%, מתורגם לתועלת נטו בניתוח מחזור חיים (LCA) בבנייה של מבנים בעלי מבנה פלדי?

האחוז הגבוה של יותר מ-90% לשיעור המחזור הגלובלי הנפוץ לפלדה מסתיר מציאות די מורכבות כאשר מדובר בהערכות מחזור חיים של מבנים פלדיים. מה שרוב האנשים שוכחים הוא שהמספר הזה מערבב יחד זרמים שונים של פלדה, כגון חומרי אריזה וחלקי רכב, עם שחזור פלדה בדרגת מבנה אמיתית. כשאנחנו מסתכלים על המספרים האמיתיים, קיים פער ניכר בין האזורים. מדינות מתפתחות מצליחות בדרך כלל לשחזר למעלה מ-95% מהפלדה המבנית שלהן, אך רבות מהמדינות המתפתחות נאבקות בשיעורי שחזור מתחת ל-60%, לפי דיווחו של המועצה הגלובלית לשיחזור פלדה מהשנה שעברה. ויש עוד נושא אחד שמעט מי דובר עליו: שחזור פלדה אינו בכלל חף מפחמן. התכה של חתכים בעלי כיסויים כבדים, גלוון או סגסוגות מיוחדות דורשת עדיין כ-60% מהאנרגיה שנדרשת לייצור פלדה חדשה מאפס. לאחר מכן יש את האבדנות שמתרחשת לאחר סגירת הבניינים, ולפעמים אובדים עד 15% ממשקל הפלדה במהלך ההרוס, בנוסף לכל הפליטות הנגרמות בשל תחבורה של חומרים משוחזרים למרחקים ארוכים. חלק מהמחקרים על השפעות סביבתיות מתעלמים לחלוטין מעובדות אלו ומניחים פשוט שחזור מושלם ללא כל עלות אנרגטית. מודלים מופשטים כאלה נוטים להגזים בחסכונות אמיתיים בפחמן בטווח של 20–40 אחוז.

השעיה למחזור נמוך, קפיצה בחזקת האנרגיה והחלפות בגבולות המערכת בשימוש בפלדה משנית

הביצועים במציאות של מבנים מפלדה, כאשר נוקטים בעקרונות של 'מבריכה לבריכה' (cradle-to-cradle), מוגבלים בעיקר вследствие הידרדרות החומרים עם הזמן, וכן בגלל שהערכות מחזור החיים אינן כוללות את כל התחומים שעליהן להתייחס. כ־66% מהפלדה שאנו מא recyclים מסתיימת כמוצרים באיכות נמוכה יותר, כגון קורות בטון (rebars). למה? משום שבעת כל ריקבון מחדש, זרבים מצטברים והמבנה המетלי עצמו מתחיל להתעייף. כאשר זה קורה, יצרנים חייבים לייצר פלדה חדשה (virgin steel) כדי למלא את הפערים בשוק עבור רכיבי מבנה חזקים יותר — פעולה שמבטלת את כל חיסקי האנרגיה שהיו יכולים להתקבל. חישובים סטנדרטיים להשפעה הסביבתית מתעלמים לעיתים קרובות מנקודות חשובות, כגון מה שקורה במהלך פעולות ההרוס (למשל, כל הפליטות הנגרמות מהגזרה בגזלה או מהטיפול במעטפות מסוכנות), וכן מה שנדרש לאחר פירוק הבניינים (למשל, ניקוי עמידות באמצעות שוטף חול, הצבת מעטפות חדשות). החסרים האלה גורמים לריסקלינג להראות טוב יותר مما שהוא באמת. לפיכך, אם אנו רוצים לבנות מבנים מפלדה ברמה אמיתית של קיימות, אין די בהתייחסות בלעדית לכמות הפלדה המורסקלת. מה שחשוב יותר הוא בחירת עיצוב חכם כבר מהשלב הראשון, כולל שיטות פירוק קלות, מערכות חיבור מודולריות, ובחירת חומרים שניתן לשימוש חוזר כבר מהתקנתם הראשונית.

השוואת ביצועי הפיחן המוטבע: בניין עם מבנה פלדה לעומת מערכות חלופיות

מקרה של משרד בממלכה המאוחדת: מסגרת פלדה לעומת בטון מזוין ועצי בניין קבוצתיים לפי תקן BS EN 15978

בחינה של פרויקט בנייה של משרד בבריטניה, שנערך לאחרונה, על פי תקן BS EN 15978, חושפת עד כמה בחירת מערכת המבנה משפיעה על פליטות הפיחן. מסגרות הפלדה נמצאו בטווח של כ-20–30 ק״ג CO₂ למטר רבוע. למרות שיצור הפלדה דורש כמות גדולה של אנרגיה, למבנים אלו יש יתרונות כגון ניתנת מחזור גבוהה ואפשרות לייצור מדויק במפעל. מערכות הבטון המזוין נמצאו בטווח של 25–35 ק״ג CO₂ למטר רבוע. ערך זה משתנה במידה רבה בהתאם לסוג הצמנט שמשומש ולנוכחות או העדר חומרים משניים מיוחדים. ₂המנצח האמיתי, עם זאת, היה הבנייה בעצי בניין קבוצתיים באמצעות לוחות CLT. לוחות אלו הצליחו להגביל את הפליטות הראשוניות לטווח של כ-10–15 ק״ג CO₂ למטר רבוע. ₂המנצח האמיתי, עם זאת, היה הבנייה בעצי בניין קבוצתיים באמצעות לוחות CLT. לוחות אלו הצליחו להגביל את הפליטות הראשוניות לטווח של כ-10–15 ק״ג CO₂ למטר רבוע. ₂למטר רבוע הודות לאופן שבו עצים מאחסנות פחמן באופן טבעי במהלך צמיחתן. אך גם כאן יש תוספת – הטבה זו תקפה רק אם העץ מגיע מיערות מתועדים כמקורות בר-קיימא ומועבר ללא נזק סביבתי נוסף לאורך הדרך.

לפלדה בהחלט יש כמה יתרונות משמעותיים כאשר מדובר בבניית מבנים מהירים, ייצור פחות פסולת במהלך הבנייה ואפשרות לשיקול מחדש בסוף מחזור חייו. היתרונות הללו מתגברים עוד יותר כשעובדים בחומרים שמקורם במחום קשת חשמלית (EAF) ומשתמשים בגישות תכנון שמאפשרות את השימוש החוזר בעתיד בקלות רבה יותר. מצד שני, גם העץ מציע יתרונות בתחום הפחמן, אך רק אם היערות מנוהלים באופן אחראי והעץ מגיע ממקורות סמוכים. המסקנה הסופית? אין חומר אחד טוב ביותר להפחתת השפעת הפחמן. מה שבאמת חשוב הוא איך כל חומר מתאים למצבים ספציפיים, תוך התחשבות בגורמים כגון המקור של החומר, משך הזמן שבו בניינים עומדים, והאם אפשר לפרק את הרכיבים ולהשתמש בהם שוב בשלב מאוחר יותר במחזור חייהם.

שאלות נפוצות

מהו פחמן מוטבע בבניינים עם מבנה פלדה?

פחמן מוטבע מתייחס לסך הפליטות של גזים מחממים את האטמוספירה שנוצרות בשל שלבי הייצור, ההובלה והסילוק של חומרי בנייה, כולל מבנים פלדיים.

למה לייצור הפלדה יש פליטות שונות באירופה ובסין?

מפעלי ייצור באירופה משיגים פליטות נמוכות יותר בזכות מקורות אנרגיה נקיים ותקנות סביבתיות קפדניות, בעוד שמכוני הייצור בסין מסתמכים במידה רבה על פחם, מה שמגביר את טביעת הרגל הפחמנית שלהם.

מה ההבדל בין EAF ל-BF-BOF בייצור פלדה?

EAF משתמש בפסולת מתכת מחזורית והוא נקי בהרבה, ויוצר פליטות פחמן נמוכות בהשוואה לתהליך BF-BOF המסורתי.

למה חשובות הצהרות סביבתיות של מוצרים (EPDs) בהערכת מבנים פלדיים?

הצהרות סביבתיות של מוצרים (EPDs) מספקות מידע סטנדרטי על פחמן מוטבע, ועוזרות להשוות את טביעת הרגל הפחמנית של חומרים שונים.