Болат құрылымды құрылыстардың өмірлік циклын бағалау

Бұйымның өндірісінен бастап құрылысқа дейінгі көміртегі ізі: Құрылымдық болат құрылысы

Құрылымдық болат өндірісінің көміртегі интенсивтілігі: әлемдік орташа көрсеткіштер және аймақтық айырымдар (ЕУ мен Қытай)

Әлем бойынша құрылыс болатын өндіру барысында әрбір тонна өндірілген болатқа шамамен 1,8 тонна CO2-ге тең көміртегі шығарылады, бірақ көміртегі шығарындыларын қысқарту саласында аймақтар арасында үлкен айырымдар бар. Еуропадағы зауыттар электр энергиясының таза көздерін пайдалану және қатаң экологиялық ережелердің арқасында әдетте шамамен 1,4 тонна CO2e-ге тең шығарындыларды өндіреді, бұл глобалды көрсеткішке қарағанда олардың шығарындыларын шамамен 22% қысқартады. Қытайда жағдай басқаша: көмірдің кеңінен қолданылуы шығарындыларды 2,0 тонна CO2e-ден асады. Бұл қытайлық кәсіпорындарда домна пештері кеңінен пайдаланылатын және өндірістік процестерге өте аз мөлшерде қайта қалпына келетін энергия көздері енгізілетіндіктен болады. Бұл айырымдар болат конструкцияларды қолданатын ғимараттардың толық өмірлік циклы бойынша нақты салдарларға әкеледі. Сондықтан құрылыс материалдарын қай жерден сатып алу керектігін таңдау ғана құрылыс жобаларының жалпы жылулық газдар шығарындыларын 30%-дан асады.

ЭАП және БФ-БОП маршруттары мен қалдық темірдің мазмұны: болат құрылымдық ғимараттардағы енгізілген көміртегіні азайтудың негізгі факторлары

Қайта өңделген металл қалдықтарында жұмыс істейтін электр доғалы пеш (EDP) технологиясы — құрылыс болатын өндіру кезінде көміртегі шығынын азайтудың ең тиімді тәсілдерінің бірі. Бұл пештер 90%-дан астам қалдық металды қолданған кезде әрбір тонна болатқа шамамен 0,4 тонна CO2-ге тең шығарындылар өндіреді, бұл дәстүрлі негізгі оттегі пеші (BF-BOF) процесстерінен шығатын шығарындыларға қарағанда шамамен үш төрттен біріндей аз. Егер компаниялар қолданылған қалдық металдың нақты мөлшері белгілі электр доғалы пештерде өндірілген болатты таңдаса, олар өндірістің басынан соңына дейінгі шығарындыларды әрбір тонна өндірілген болатқа 1,2 тонна CO2-ге теңге дейін азайта алады. Ескі ғимараттар мен басқа жабылған құрылыстардан материалдарды алу айналымдық экономика моделін дамытуға көмектеседі. Дегенмен, бұл салада жұмыс істейтін адамдар әртүрлі қалдық түрлерін сорттауға, сапаның тұрақтылығын қамтамасыз етуге және әрқашан да жеткілікті деңгейде емес көлік желілерімен жұмыс істеуге байланысты жергілікті мәселелерге назар аударуы қажет.

Темірбетон құрылыс үшін өмірлік цикл бойынша талдау (LCA) деректерінің сенімділігі мен стандарттауы

Экологиялық өнімділік декларациясы (EPD) стандарттарына сәйкестігі: BS EN 15804 және BS EN 15978. Темірбетон құрылыс бағалаулары үшін күшті жақтары мен кемшіліктері

BS EN 15804 және BS EN 15978 стандарттарына сәйкес құрылған Экологиялық өнімдік декларациялар (ЭӨД) болат құрылымдардың «бастапқыдан қақпаға дейін» есептелген көміртегі ізін стандартты форматта әперуге мүмкіндік береді. Бұл стандарттар қандай элементтерді есепке алу керектігін, ресурстарды қалай бөлісу керектігін және қандай экологиялық әсерлердің басымдыққа ие болатынын анықтайтын айқын шекаралар орнатады, сондықтан әртүрлі өнімдер мен материалдарды тізбектің бойынша салыстыруға болады. Алайда, әлі де кейбір мәселелер сақталуда. Еуропалық ЭӨД-лерде көрсетілген көміртегі ізі әлемдік көрсеткіштерге қарағанда 20–30 пайызға төмен болып келеді, себебі олар жергілікті энергетикалық жағдайларды ескере отырып, басқа аймақтардағы нақты жағдайларға сай келмейтін ұсыныстар негізінде есептеледі. Әлем бойынша болат өндірудің үлкен бөлігін Қытай өндірушілері өндіреді, бірақ олар жиі өздерінің электр энергиясын қайдан алатынын немесе өндіріс орындарын қандай отынмен жұмыс істететінін туралы толық ақпарат бермейді. 2023 жылы жарияланған PCR өзгерістері қайта өңделген материалдарды есепке алу тәсілін жақсартқанымен, көрінісінше, тасымалдау барысында шығатын зиянды шығындарды есепке алу әлі де жүзеге асырылмайды. Бұл декларациялармен жұмыс істейтін әрбір адам олардың тек бастапқы нүктелер екенін, толық сурет емес екенін есте ұстауы керек. Нақты қолданыста осы жүйенің қазіргі уақытта қатарынан қалдырған барлық кемшіліктерді жабу үшін аймақтық электр желілері туралы расталған деректер мен нақты тасымалдау қашықтықтарын қосу қажет.

Мәліметтер көзінің тұрақтылығы: BRE, RICS, ICE және өндірушілердің EPD-дері — мамандар үшін ашықтықтағы қиындықтар

BRE баламалары, RICS бағыттауыштары, ICE дерекқорлары және өндірушілердің EPD-дері бойынша денелік көміртегі мәліметтерін келісімге келтіру болашақта да болат құрылымды ғимараттарды бағалаудың сенімді негізін қалыптастыруды қиындатып келеді. Негізгі қарама-қайшылықтар мыналар:

• Жүйелер шекарасы : ICE тек крибден-қақпаға дейінгі кезеңді есепке алады, ал RICS A1–C4 аралығындағы барлық өмірлік көміртегіні есепке алуға міндеттейді
• Көміртегі коэффициенттері : BRE дерекжинақтары бірдей болат қималары үшін өндірушілердің EPD-деріне қарағанда денелік көміртегінің мәндерін 15% жоғары көрсетеді
• Ашықтықтағы кемшіліктер : Жарияланған EPD-дердің 40%-дан кемі қайта өңдеуге жарамды қалдықтардың шығу орнын немесе өңдеу тарихын ашық көрсетеді — бұл нағыз қайта өңдеу нәтижелерін жасырады

Деректердегі кемшіліктер мамандарды әрбір жобада бес пен жеті аралығындағы әртүрлі дереккөздермен жұмыс істеуге мәжбүр етеді, нәтижесінде олар өз қолмен теңестіру процестерін құрады. Мысалы, Құрылыс өнімдері дерекқоры сияқты инициативалар бұл декларацияларға белгілі бір реттілік әкелуге тырысады, бірақ енгізілетін негізгі деректерге тексерулерді тағайындаудың нақты тәсілі жоқ. Регламенттер сәйкес келмесе немесе үшінші тараптардың растауы талап етілмесе, болашақта болат ғимараттардың шынымен қаншалықты тұрақты екендігін салыстыру тек қана әрқайсысы әртүрлі әдістерді қолданғандықтан қиынға соғады. Бұл барлық салада бірдей стандартталған тәсіл болмаған жағдайда мағыналы салыстыруларды жасауды шамамен мүмкін етпейді.

Болат құрылымды ғимараттардың өмір циклының аяғындағы өнімділігі мен «басынан басына» (cradle-to-cradle) шындықтары

Қайта өңдеу коэффициентіне қатысты мифтер: Болаттың әлемдік қайта өңдеу коэффициенті 90%+ болат құрылымды ғимараттар үшін LCA бойынша таза пайданы қамтамасыз ете ме?

Көпшілікке белгілі болған болаттың әлемдегі 90 пайыздан астам қайта өңдеу көрсеткіші болат конструкцияларының тіршілік циклын бағалағанда қандай да бір күрделі шындықтарды жасырады. Көбінесе адамдар осы цифрдың ішіне қаптама материалдары мен автомобиль бөлшектері сияқты әртүрлі болат ағымдарын қосып, нақты құрылыс сапасындағы болаттың қайта өңделуін ескермейді. Нақты әлемдегі көрсеткіштерге назар аударсақ, аймақтар арасында қол жеткізілетін нәтижелер арасында қатты айырмашылық бар. Дамыған елдер өзінің құрылыс болатының 95 пайызынан астамын қайта өңдей алады, ал өткен жылғы Әлемдік болатты қайта өңдеу кеңесінің деректері бойынша көптеген дамып келе жатқан елдер 60 пайыздан төмен қайта өңдеу көрсеткішіне ие. Тәжірибеде сирек талқыланатын тағы бір мәселе: болатты қайта өңдеу мүлдем көміртегісіз емес. Ауыр қаптамалары, гальванизациясы немесе арнайы қорытпалары бар бөліктерді балқыту үшін жаңадан болат өндіруге қажетті энергияның шамамен 60 пайызы кетеді. Содан кейін ғимараттарды түсіргеннен кейінгі шығындар да бар: кейде түсіру кезінде массаның 15 пайызына дейін жоғалады, сонымен қатар қайта өңделген материалды ұзақ арақашықтыққа жеткізу кезіндегі барлық шығындар да ескеріледі. Кейбір экологиялық әсерлерді зерттеулер осы факторларды мүлдем ескермейді және энергия шығыны болмайтын, идеалды қайта өңдеу процесін ғана қарастырады. Осындай ықшамдалған модельдер нақты көміртегі үнемін 20-40 пайызға дейін шамадан тыс көрсетеді.

Екіншілік болаттың қолданылуындағы төмендетілген циклді қайта өңдеу, энергияның кері шауып қалуы және жүйелік шекаралар бойынша айырбас

Крэдл-ту-крэдл принциптерін қолданған кезде болат құрылымдарының нақты әлемдегі өнімділігі негізінен материалдар уақыт өте келе тозуына және өмірлік цикл бағалауларының барлығын қамтуына қол жеткізбейтіндіктен шектеледі. Қайта өңделген болаттың шамамен 66%-ы арматура сияқты төменгі сапалы өнімдерге айналады. Неге? Себебі оны әр рет балқытқан кезде қоспалар жиналады және металдың өзінің құрылымы жорғаланады. Бұл жағдайда өндірушілер күшті құрылымдық компоненттерге деген нарықтағы кемшіліктерді жабу үшін жаңа, таза болат өндіруі керек, бұл қол жеткізілген энергия үнемдеуін жояды. Стандартты экологиялық әсер есептеулері жиі демонтаж жұмыстары кезінде не болатынын (мысалы, газды отынды қысқыштармен кесу кезіндегі шығындар немесе қауіпті қаптаулармен жұмыс істеу) және ғимараттарды бөлшектегеннен кейін не істеу керектігін (беттерді құммен ұшыру, жаңа қаптауларды қолдану) сияқты маңызды аспектерді өткізіп жібереді. Бұл кемшіліктер қайта өңдеуді шын мәнінде болғанынан гөрі жақсы көрсетеді. Сондықтан, егер біз шынымен тұрақты болат құрылысын қаласақ, тек қана қанша болат қайта өңделетініне назар аудару жеткіліксіз. Бірінші күннен бастап ақылды дизайн шешімдері маңыздырақ: оңай бөлшектеуге болатын әдістер, модульді қосылу жүйелері және бастапқы орнату кезінде қайта пайдалануға болатын материалдарды таңдау.

Салыстырмалы көміртегі құрамының өнімділігі: болат құрылымды ғимараттар мен басқа жүйелер

Ұлыбританиядағы офистік жоба бойынша мысал: BS EN 15978 стандартына сәйкес болат каркас пен темірбетон және массалық ағаш құрылым

BS EN 15978 стандарттарына сәйкес бағаланған Ұлыбританиядағы соңғы офистік ғимарат жобасына қарағанда, құрылымдық жүйені таңдау көміртегі шығынына қаншалықты әсер ететінін көруге болады. Болат каркастар шамамен 20–30 кгCO₂/м² құрады. Болат өндірісі көп энергия қажет етсе де, осы құрылымдардың артықшылықтары бар: олар жоғары дәрежеде қайта переработкаланады және дәлдікпен зауытта жасалады. ₂темірбетондық жүйелер 25–35 кгCO₂/м² аралығында болды. Бұл көрсеткіш цементтің қандай түрі қолданылғанына және арнайы қосымша материалдар қосылған-қосылмағанына байланысты әлдеқайда ауытқиды. ₂ал шынайы жеңімпаз — CLT панельдерін қолданатын массалық ағаш құрылым болды. Олар бастапқы шығындарды шамамен 10–15 кгCO₂/м² деңгейінде ұстап тұрды. ₂бұл ағаштар өсу кезінде табиғи түрде көміртегін сақтауына байланысты – әрбір квадрат метрге шаққандағы CO₂-ге тең. Бірақ мұнда да бір ескерту бар: бұл пайда тек ағаш құрылыс материалы ретінде қолданылған кезде, яғни ол дұрыс сертификатталған және тұрақты қорғалатын орманнан алынған және тасымалдау кезінде қосымша экологиялық зиян келтірмейтін жағдайда ғана іске асады.

Бұл құрылыс саласында тез құрылыс салуға, құрылыс кезінде аз қалдық шығаруға және өмірлік циклының аяғында қайта өңделуге болатын болаттың айтарлықтай артықшылықтары бар. Бұл артықшылықтар электр доғалы пештен (EDP) алынған материалдармен жұмыс істеу кезінде және компоненттерді кейінірек қайта пайдалануды жеңілдететін дизайн тәсілдерін қолданған кезде тағы да жақсарып кетеді. Алайда ағаштың да көміртегіге әсерін азайтуда артықшылықтары бар, бірақ тек орман алқаптары жауапкершілікті түрде басқарылса және ағаш жергілікті көздерден алынса ғана. Негізгі қорытынды: көміртегі әсерін азайту үшін бірден-бір ең жақсы материал жоқ. Шын мәнінде маңызды болып табылатыны — әртүрлі материалдар қайда өндірілгені, ғимараттар қанша уақыт қызмет ететіні және құрылым элементтерін өмірлік циклының кейінгі кезеңінде бөліп алып, қайта пайдалануға болатыны сияқты нақты жағдайларға қалай сәйкес келетіні.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Болат құрылымды ғимараттардағы қамтылған көміртегі көлемі қанша?

Енгізілген көміртегі — бұл құрылыс материалдарының өндірісі, тасымалдауы және жойылуы кезеңдерінде пайда болатын жалпы жылулық газдардың шығарылуын, соның ішінде болат конструкциялардың да шығарылуын білдіреді.

Неге болат өндірісінің Еуропада және Қытайда шығарылуы әртүрлі?

Еуропалық зауыттар таза энергия көздерін пайдалануы мен қатаң экологиялық реттеулерге бағынуы арқасында төмен шығарылу көрсеткіштерін қамтамасыз етеді, ал Қытайдың өндірістік құрылымдары көмірді кеңінен пайдаланады, сондықтан олардың көміртегі ізі артады.

Болат өндірісіндегі EAF және BF-BOF арасындағы айырмашылық неде?

EAF қайта өңделген металл қалдықтарын пайдаланады және дәстүрлі BF-BOF процесіне қарағанда әлдеқайда таза болып табылады, сондықтан оның көміртегі шығарылуы төмен.

Болат конструкцияларын бағалауда EPD неге маңызды?

Экологиялық өнімдік декларациялар (EPD) енгізілген көміртегі бойынша стандартталған ақпарат береді және әртүрлі материалдардың көміртегі ізін салыстыруға көмектеседі.