อนาคตของโครงสร้างเหล็กในการปฏิบัติงานก่อสร้างสีเขียว

ทำไมโครงสร้างเหล็กจึงเป็นสิ่งพื้นฐานต่อการก่อสร้างอย่างยั่งยืน

ข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติในการนำกลับมาใช้ใหม่และข้อได้เปรียบต่อเศรษฐกิจหมุนเวียนของโครงสร้างเหล็ก

ข้อเท็จจริงที่ว่าเหล็กสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าโดยไม่สูญเสียความแข็งแรง ทำให้เหล็กกลายเป็นวัสดุสำคัญตัวหนึ่งในเศรษฐกิจหมุนเวียน เมื่ออาคารถึงอายุการใช้งานสิ้นสุดลง ประมาณร้อยละ 90 ของเหล็กโครงสร้างจะถูกนำกลับคืนจากสถานที่รื้อถอน แทนที่จะถูกส่งไปยังหลุมฝังกลบโดยตรง ซึ่งช่วยประหยัดทรัพยากรธรรมชาติจำนวนมากจากการต้องขุดและแปรรูปใหม่ วัสดุก่อสร้างประเภทอื่นส่วนใหญ่ไม่สามารถผ่านกระบวนการรีไซเคิลซ้ำหลายรอบได้ดีเท่ากับเหล็ก ตัวอย่างเช่น สะพานเก่าหรือโครงสร้างโรงงานที่ถูกถอดออก จะถูกนำมาหลอมรวมใหม่และเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ โดยยังคงรักษาคุณสมบัติเดิมทั้งหมดไว้ได้อย่างสมบูรณ์ ปัจจุบันนี้ เตาอาร์คไฟฟ้า (Electric Arc Furnaces) เป็นแหล่งผลิตเหล็กหลักของอุตสาหกรรมเหล็ก และเครื่องจักรเหล่านี้ใช้เศษโลหะเป็นเชื้อเพลิงหลัก โดยใช้พลังงานน้อยกว่าการผลิตเหล็กใหม่จากแร่เหล็กถึงสามในสี่ แท้จริงแล้ว สิ่งที่เรากำลังพิจารณาอยู่คือคลังวัสดุก่อสร้างขนาดยักษ์ที่รอการฟื้นคืนชีพ คานเหล็กแต่ละต้นที่จัดเก็บไว้ที่ใดที่หนึ่ง จึงไม่ใช่วัสดุเหลือทิ้งอีกต่อไป แต่คือวัสดุก่อสร้างที่มีศักยภาพสำหรับโครงการในอนาคต

การลดคาร์บอนที่ฝังตัวผ่านการนำกลับมาใช้ใหม่และเหล็กที่มีส่วนประกอบของวัสดุรีไซเคิลในปริมาณสูง

เหล็กที่มีส่วนประกอบจากวัสดุรีไซเคิลระหว่าง 93 ถึง 97 เปอร์เซ็นต์ สามารถลดคาร์บอนที่ฝังตัว (embodied carbon) ได้สูงสุดถึง 58 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กทั่วไป ตัวเลขยิ่งดีขึ้นไปอีกเมื่อพูดถึงการนำกลับมาใช้โดยตรง เช่น คานเหล็กเก่าที่ถูกถอดออกจากอาคารต่าง ๆ ซึ่งจำเป็นพลังงานเพียงประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ของปริมาณที่ใช้ผลิตเหล็กใหม่ทั้งหมด และรู้ไหมว่า? คานเหล็กเหล่านั้นยังคงมีใบรับรองโครงสร้างเดิมครบถ้วนสมบูรณ์ โครงการจริงในโลกแห่งความเป็นจริงที่นำส่วนประกอบที่นำกลับมาใช้เหล่านี้ไปผสานรวมอย่างแท้จริง มักจะสามารถลดรอยเท้าคาร์บอนโดยรวมตลอดอายุการใช้งานทั้งหมดลงได้ระหว่าง 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ มาพิจารณาให้เห็นภาพชัดเจนยิ่งขึ้น: สำหรับเหล็กทุก 1 ตันที่ได้รับโอกาสในการใช้งานครั้งที่สอง จะสามารถป้องกันการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณ 1.5 ตัน ซึ่งมิฉะนั้นแล้วจะเกิดขึ้นจากการผลิตผลิตภัณฑ์เหล็กใหม่ หากนำแนวทางนี้มารวมเข้ากับแนวคิดที่เรียกว่า 'การลดน้ำหนักโครงสร้าง (lightweighting)' ซึ่งโดยพื้นฐานหมายถึงการวางแผนอย่างชาญฉลาดว่าส่วนประกอบต่าง ๆ ควรมีขนาดเท่าใด และการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบควรทำงานร่วมกันอย่างไร โครงสร้างเหล็กก็จะกลายเป็นสิ่งที่น่าทึ่งอย่างยิ่ง แทนที่จะเป็นแหล่งที่ก่อให้เกิดคาร์บอน โครงสร้างเหล็กกลับเปลี่ยนบทบาทเป็นเครื่องมือจริงจังในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศผ่านทางตัวเลือกการออกแบบอันชาญฉลาด

วิศวกรรมความแม่นยำที่ขับเคลื่อนด้วย BIM และระบบโครงสร้างเหล็กสำเร็จรูป

เทคโนโลยี BIM ช่วยให้สามารถสร้างแบบจำลองโครงสร้างเหล็กในรูปแบบดิจิทัลที่มีความละเอียดสูง ซึ่งช่วยลดปริมาณวัสดุส่วนเกินได้ประมาณ 30% โดยเกิดขึ้นจากการตรวจจับการชนกันขององค์ประกอบ (clashes) ตั้งแต่เนิ่นๆ การคำนวณปริมาณวัสดุที่ต้องใช้โดยอัตโนมัติ และการค้นหาวิธีการเชื่อมต่อชิ้นส่วนต่างๆ ที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ด้วยความแม่นยำระดับนี้ ผู้ผลิตสามารถผลิตชิ้นส่วนต่างๆ นอกสถานที่ก่อสร้าง โดยใช้เหล็กที่มีสัดส่วนวัสดุรีไซเคิลสูง ภายในโรงงานที่มีสภาพแวดล้อมควบคุมอย่างเข้มงวด ผู้ผลิตโครงสร้างเหล็กชั้นนำหลายรายได้เริ่มนำเทคโนโลยี BIM มาผสานเข้ากับกระบวนการปฏิบัติงานของตนแล้ว โดยใช้เทคโนโลยีนี้ในการประกอบรอยต่อที่ซับซ้อนล่วงหน้า ลดความจำเป็นในการตัดและเชื่อมโลหะที่สถานที่ก่อสร้างจริง และจัดส่งวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ตามข้อมูลอุตสาหกรรมล่าสุดปี 2024 การดำเนินการดังกล่าวช่วยลดของเสียจากการก่อสร้างลงได้ประมาณ 22% ผลลัพธ์ที่เราเห็นคือ โครงสร้างเหล็กที่มีความแนบสนิทและคุณภาพผิวที่ดีเยี่ยมยิ่งขึ้น โครงสร้างที่ทำงานได้ตรงตามแบบที่ออกแบบไว้ทุกประการ และการประหยัดทรัพยากรอย่างแท้จริงในทุกด้าน

ประโยชน์ของการประกอบแบบโมดูลาร์และการผลิตนอกสถานที่ต่อระยะเวลาโครงการและปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

การใช้โครงสร้างเหล็กแบบโมดูลาร์สามารถลดระยะเวลาของโครงการลงได้ประมาณร้อยละ 40 ซึ่งหมายความว่าจะมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยรวมน้อยลง เนื่องจากอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ต้องจอดนิ่งเป็นเวลานาน จำนวนรถบรรทุกที่เข้า-ออกไซต์งานลดลง และไม่จำเป็นต้องสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกชั่วคราวบริเวณไซต์งานมากนัก เมื่อชิ้นส่วนต่างๆ ถูกผลิตนอกสถานที่ในสถานที่กลาง จะเกิดประโยชน์หลายประการตามมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเศษเหล็กเกือบทั้งหมด (ประมาณร้อยละ 98) ถูกนำกลับไปรีไซเคิลเพื่อใช้ในการผลิตอีกครั้ง แทนที่จะถูกทิ้งลงในหลุมฝังกลบ นอกจากนี้ ยังมีจำนวนเที่ยวรถบรรทุกที่ส่งสินค้าลดลงประมาณร้อยละ 35 เนื่องจากสินค้าทั้งหมดถูกจัดส่งพร้อมกันในคราวเดียว แทนที่จะส่งทีละชิ้น และแรงงานจะใช้พลังงานน้อยลงประมาณครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับการปฏิบัติงานตามปกติที่ไซต์งานก่อสร้าง ทั้งนี้ จากผลการศึกษาบางชิ้นที่ดำเนินการเมื่อปีที่ผ่านมา วิธีการดังกล่าวสามารถลดปริมาณคาร์บอนที่ฝังตัว (embodied carbon) ได้จริงในช่วงร้อยละ 15 ถึง 20 ในขณะที่ยังคงรักษาสภาพธรรมชาติให้สมบูรณ์ไว้รอบพื้นที่ที่สัตว์ป่าอาศัยอยู่

เครดิต LEED, BREEAM และ IGBC ที่เกี่ยวข้องโดยเฉพาะกับคุณลักษณะของโครงสร้างเหล็ก

การรับรองอาคารสีเขียว เช่น LEED, BREEAM และ IGBC ให้คะแนนเครดิตเฉพาะสำหรับวัสดุเหล็ก เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของเหล็ก ซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วยวัสดุรีไซเคิลประมาณ 95% หรือมากกว่านั้น มาในรูปแบบชิ้นส่วนที่ผลิตไว้ล่วงหน้า จึงช่วยลดของเสียที่ไซต์งานก่อสร้างได้ และสามารถออกแบบให้ถอดแยกชิ้นส่วนออกได้ง่ายในอนาคต ยกตัวอย่างเช่น ระบบ LEED ซึ่งมอบคะแนนผ่าน 'เครดิตวัสดุและทรัพยากร (MR Credit)' เพื่อลดผลกระทบตลอดวงจรชีวิตของอาคารเมื่อมีการนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่หรือจัดหาวัสดุจากแหล่งที่ตั้งใกล้เคียง เหล็กจึงได้รับคะแนนสูงในหมวดนี้ เนื่องจากมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าวัสดุทางเลือกอื่นๆ ส่งผ่านระยะทางไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ และห่วงโซ่อุปทานที่สามารถติดตามย้อนกลับได้อย่างสะดวก ดังนั้น สำหรับผู้ที่กำลังดำเนินโครงการเพื่อรับรองมาตรฐานอาคารสีเขียว การได้รับประโยชน์ที่มีอยู่แล้วเหล่านี้ หมายความว่าการใช้เหล็กไม่เพียงแต่เป็นทางเลือกที่ชาญฉลาดต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังสอดคล้องกับแนวทางการรับรองของ LEED อีกด้วย

รหัสแห่งชาติ แรงจูงใจทางภาษี และนโยบายการจัดซื้อจัดจ้างของภาครัฐที่ส่งเสริมโครงสร้างเหล็ก

รัฐบาลทั่วโลกกำลังเริ่มกำหนดนโยบายของตนเพื่อส่งเสริมทางเลือกเหล็กที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เราเห็นมาตรการลดหย่อนภาษีสำหรับอาคารที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงข้อกำหนดเกี่ยวกับสัดส่วนเนื้อหาเหล็กที่ผ่านการรีไซเคิลขั้นต่ำในโครงการก่อสร้างใหม่ เช่น ที่กำลังดำเนินการอยู่ในอินเดียภายใต้ Energy Conservation Building Code และการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายคลึงกันทั่วยุโรปภายใต้กฎระเบียบ CPR ขณะนี้โครงการภาครัฐมักกำหนดให้ผู้เสนอราคาต้องจัดทำประกาศผลิตภัณฑ์ด้านสิ่งแวดล้อม (Environmental Product Declarations) ซึ่งโดยธรรมชาติแล้วจะเอื้อประโยชน์ต่อวัสดุเหล็กบางประเภท มองไปข้างหน้า สหภาพยุโรปมีแผนจัดทำ Digital Product Passport ซึ่งจะมีผลบังคับใช้ในปี ค.ศ. 2026 โดยมีเป้าหมายเพื่อติดตามทุกขั้นตอนของการผลิตเหล็ก ตั้งแต่แหล่งเหมืองจนถึงตลาด การเปิดเผยข้อมูลเช่นนี้ช่วยเสริมสร้างความมั่นใจของผู้บริโภค และทำให้บริษัทต่างๆ มีความรับผิดชอบต่อผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของตนเองมากยิ่งขึ้น ความพยายามร่วมกันเหล่านี้ดูเหมือนจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในระหว่างกระบวนการก่อสร้างลงประมาณร้อยละ 30 ถึง 50 นอกจากนี้ อาคารที่สร้างด้วยการออกแบบเหล็กสมัยใหม่ยังมักประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาว เนื่องจากสามารถควบคุมอุณหภูมิได้ดีกว่า และปรับเปลี่ยนโครงสร้างได้ตามความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไป