Hringrásarefni

Efni

Inngangur

Hringrásar efni fá sífellt meiri athygli, ekki aðeins vegna umhverfisþátta (notkun þeirra dregur úr eyðingu náttúruauðlinda og myndun úrgangs) heldur einnig til að bæta framboðsöryggi efna. Þess vegna eru fleiri farnir að sjá raunverulega efnahagslega möguleika í notuðum efnum.

Í byggingariðnaði er nú algengast að endurnýta eða endurvinna múrsteina, steinsteypu, stál og tré. Hér má finna yfirlit yfir umhverfisáhrif þessara efna og hringrásarmöguleika þeirra, þar á meðal hvernig má endurnýta eða endurvinna þau.

Múrsteinar

Múrsteinar eru meðal elstu byggingarefnanna sem eru enn mikilvæg fyrir byggingariðnaðinn í dag. Þeir hafa góða endingu, góða einangrunareiginleika, eru veður- og eldþolnir, tiltölulega auðveldir í uppsetningu, hafa fjölbreytta notkunarmöguleika (t.d. veggir, súlur, bogar, stigar) og er fagurfræðilega aðlaðandi.

Umhverfisáhrif

Framleiðsluferli múrsteina er minna orkufrekt en fyrir önnur algeng byggingarefni (þ.e. steinsteypa eða stál). Hins vegar eru heildarumhverfisáhrif framleiðslu og notkunar múrsteins aðallega háð staðbundnum aðstæðum, svo sem framboði á náttúruauðlindum, framleiðsluaðferðum og flutningum. Þess vegna er mikilvægt að hámarka notkun múrsteins frá staðbundnum uppruna og, þar sem hægt er, endurnýta gamla múrsteina. Endurnotkun múrsteina krefst þess að múrblandan sé hreinsuð af, sem hægt er að gera vélrænt án þess að nota vatn og viðbótarefni, eins og í tilfelli Gamle Murstens CE-vottaða múrsteina.

Hvernig á að endurnýta og endurvinna

  • Bein endurnotkun á múrsteinsveggjum: hægt er að nota múrsteinsveggi sem klæðningu, eins og var gert í the Resource Rows verkefni í Kaupmannahöfn, á vegum danska fyrirtækisins Lendager.
  • Bein endurnotkun á endurunnum múrsteinum: múrsteinar geta farið í gegnum endurheimtarferli sem felur í sér að hreinsa þá og fjarlægja gamla múrblöndu eða málningu, og síðan er hægt að endurnota þá í byggingariðnaði, eins og í tilviki Ravensburg listasafnsins (Þýskaland), sem notaði múrsteina frá niðurrifi klausturs frá 14. öld og fellur þar með nýja byggingin inn í sögulegt landslag borgarinnar. Svipað dæmi um að varðveita menningararfleifð með því að nota niðurrifsmúrsteina er Sögusafnið í Ningbo (Kína), þar sem framhliðin var gerð úr þúsund ára gömlum múrsteinum.

    Möguleikinn á að endurheimta múrsteina fer mjög eftir því hvaða múrblanda er notuð. Hreinsun múrsteina úr nútíma múrblöndu (sem harðnar hratt og er erfið að fjarlægja) skemmir oft múrsteinana og er ferlið tímafrekara en þegar kalkmúr er notaður[[1]].

  • Notkun múrsteina til að byggja frárennsliskerfi: Hægt er að nota múrsteina til að byggja frárennsliskerfi í görðum og grænum svæðum.
  • Endurvinnsla með því að mylja: Hægt er að mylja múrsteina og nota þá til dæmis sem íblöndunarefni í ný byggingarefni, svo sem í steypublöndu, eða sem fyllingarefni í til dæmis vegagerð.

Steypa

Steypa er algengt byggingarefni um allan heim, og er eitt endingarbesta og öflugasta byggingarefnið með mikið eldþol og tiltölulega einfalt og ódýrt framleiðsluferli (þ.e.a.s. þarf fá hráefni). Það er einnig hægt að móta hana í mismunandi form af mismunandi stærðum, svo það er hægt að nota hana til að byggja nánast hvaða tegund af mannvirki sem er.

Umhverfisáhrif

Helstu umhverfisáhrif steypunnar eru tengd sements framleiðsluferlinu, sem er orkufrekt ferli sem veldur töluverðri losun gróðurhúsalofttegunda. Samkvæmt Global Cement and Concrete Association, er sementsframleiðsla ábyrg fyrir 5-8% af heildarlosun gróðurhúslofttegunda á heimsvísu. Til viðbótar við að auka sjálfvirkni og að viðhalda og reka vélar og búnað á réttan hatt, er hægt að draga úr orkuþörf sementsframleiðslu með því að nota tæknibúnað (t.d. skilvirkari mölunartækni eða notkun afgangshita til að framleiða orku). Þar að auki er hægt að skipta út klinker fyrir önnur efni (t.d. brenndan leir)[2], eða að skipta út hluta af sementinu fyrir úrgang frá brunaferli (t.d. gjall eða flugösku)[1].

Hvernig á að endurnýta og endurvinna

  • Bein endurnotkun steinsteyptra hluta sem halda upprunalegu hlutverki sínu: hlutar sem hafa ekki hönnunar-, tækni- eða virknigalla er hægt að endurnota, eins og til dæmis í Brunnerstrasse 9 verkefninu eftir Brandlhuber & Emde & Burlon í Berlín, þar sem hannað og byggt var í kringum upprunalegt kjallaraloft, veggi, lyftustokk og inngang. Annað dæmi er endurnotkun á stórri steyptri plötu í Plattenpalast í Berlín eftir Carsten Wiewiorra.
  • Bein endurnotkun steinsteyptra hluta í nýju hlutverki: steyptir hlutar geta einnig þjónað nýju hlutverki, eins og í Urban Outfitters HQ verkefninu eftir D.I.R.T. Studio í Pennsylvaníu, Bandaríkjunum, þar sem steypu rústir voru nýttar sem garð- og gangstéttarhellur.
  • Endurvinnsla mulinnar steinsteypu: hægt er að endurheimta þurrt sement úr mulinni steypu[2], nota mulda steypu sem möl[3], og sem grunnur fyrir vegi, bílastæði eða til að fylla í gryfjur á byggingarsvæðum[1].

    Þegar um er að ræða endurunna mulda steinsteypu er ein stærsta áskorunin í dag að viðhalda nauðsynlegum breytum lokaafurðarinnar. Þess vegna er endurunnin steypa oft notuð í vegagerð eða fyrir þætti með litla burðargetu[1, 3].

Gler

Gler hefur orðið afar vinsælt byggingarefni, ekki einungis vegna fagurfræðilegra þátta heldur einnig vegna þess að það hleypir mikilli birtu inn í rými, sem bætir þægindi notenda byggingarinnar.

Umhverfisáhrif

Umhverfisáhrif glerframleiðslu tengjast aðallega hráefnisnotkun (þ.e. kvarssandi, natríumkarbónat og kalsíumoxíð) og framleiðsluferlinu sem leiðir til losunar mengandi efna (t.d. gróðurhúsalofttegunda, köfnunarefnisoxíð, brennisteinsoxíð). Þar að auki, vegna þess hve viðkvæmt gler er, krefst flutningur þess og samsetning fleiri farartækja og sérbúnaðar, og þar að leiðandi fylgir meiri eldsneytisnotkun. Gler hefur einnig áhrif á orkunotkun bygginga, þar sem lágt einangrunargildi eykur varmatap og orkuþörf til upphitunar. Gler er hins vegar efni sem auðvelt er að endurvinna án þess að tapa upprunalegum eiginleikum. Endurvinnsla glers getur krafist mun minni orku en framleiðsla þess, þannig að því meira magn af gleri sem endurunnið er, því minni orka er notuð til að framleiða nýtt gler, sem dregur úr umhverfisáhrifum þess.

Hvernig á að endurnýta og endurvinna

  • Bein endurnotkun gler hluta: bein endurnotkun glers getur oft reynst tækilega erfitt vegna þess hve viðkvæmt það er og erfitt að taka í sundur. Hins vegar er verið að endurnota gler hluti með góðum árangri, til dæmis í Glerkapellunni í Masons Bend (Bandaríkjunum), þar sem framhliðin og þakið var búið til úr gömlum bílrúðum.
  • Framleiðsla gler hluta úr glerbrotum (e. cullet): hægt er að endurvinna glerbrot margoft, svo hægt er að framleiða nýjar vörur, til dæmis framhliðarhluta, hurðir, glugga, lýsingu, og handrið.

    Nauðsynlegt er að flokka glerúrgang á réttan hátt með hliðsjón af lit hans, gerð og framleiðsluaðferð. Rétt flokkun tryggir gæði efnisins við vinnslu þar sem glerið getur mengast án réttrar flokkunar og þar með geta gæði þess rýrnað verulega.

  • Framleiðsla á einangrun úr glerbrotum: hægt er að nota glerbrot til að framleiða einangrunarefni, eins og glerull eða froðugler, sem dregur úr orkunotkun í byggingum og bætir hljóðvist.
  • Framleiðsla byggingarefna úr glerbrotum: Hægt er að nota glerbrot í stað sumra annarra hráefna sem notuð eru við framleiðslu á byggingarefnum, til dæmis í stað malarefna í steinsteypu eða sem uppspretta kísils við framleiðslu á keramik vörum, eða múrsteinum[1].

Stál

Stál er mikið notað í byggingariðnaðinum, enda mjög sterkt, hefur góða endingu, er tiltölulega létt, eldþolið og veðurþolið. Styrkur og sveigjanleiki þess gera það að gríðarlega fjölhæfu byggingarefni, sem hægt er að nota í ýmsum tegundum mannvirkja í mismunandi tilgangi, allt frá grindum og súlum til þakgrinda og bjálka.

Umhverfisáhrif

Stálframleiðsluferlið myndar loftmengun, eins og til dæmis brennisteinsdíoxíð, köfnunarefnisoxíð og svifryk, úrgang (t.d. stálgjall) og þarfnast verulegrar vatnsnotkunar. Þar að auki er ferlið orkufrekt og almenn orkunotkun þess er talin vera 10 GJ fyrir hvert tonn af framleiddu stáli (það fer þó eftir tegund stáls, frágang þess, notkun o.s.frv.).

Hvernig á að endurnýta og endurvinna

  • Bein endurnotkun burðarstáls: burðarstál er endingargott efni sem hægt er að endurnota á ýmsa vegu, bæði í upprunalegu og breyttu formi (t.d. með því að breyta stærð – klippa). Það gerir stál hluti að aðlaðandi valkosti til endurnotkunar, eins og til dæmis bjálka, þakklæðningu, rör, stiga eða skrauthluti[1]. Sem dæmi má nefna framhlið úr notuðum stálplötum á Kringloop Zuid endurvinnslustöðinni í Maastricht, Hollandi, eða Almere Recycling Centre í Amere, Hollandi, sem byggð var úr stál hlutum úr gömlum bílasal.

    Stöðlun á stærð stál hluta auðveldar beina endurnotkun.
    Hægt er að nota stál til að reisa byggingar sem eru hannaðar til að taka í sundur, eins og forsmíðaðar stálbyggingar.

  • Endurvinnsla brotajárns: hægt er að endurvinna stál til að búa til byggingarhluta.

    Vinnsla brotajárns hefur þó umhverfisáhrif og því er æskilegra að endurnota stál hluta í upprunalegri mynd (t.d. burðarvirki, framhliðar). Æskilegt er að fjarlægja stál úr samsettum burðarvirkjum (t.d. járnbending í steinsteypu)[1, 4, 5].

  • Endurnýting stáls í innanhúshönnun: hægt er að nota stál til að búa til húsgögn eða innréttingar, sem gefur rýmum iðnaðarlegt og jafnframt nútímalegt yfirbragð.

Viður

Viður hefur marga kosti sem byggingarefni, þar sem hann er endurnýjanlegur, endingargóður, tæringarþolinn, er náttúrulega einangrandi, og framleiðsla og vinnsla hans hefur minni umhverfisáhrif en önnur algeng byggingarefni (t.d. steinsteypa og stál). Timbur er notað í byggingu húsa, til dæmis í burðarvirki, þakvirki, gluggakarma, hurðir, gólf, handrið, stiga, klæðningu og skraut.

Umhverfisáhrif

Framleiðsla viðarefna hefur yfirleitt minni umhverfisáhrif en önnur hefðbundin efni (þ.e. steinsteypa eða stál) þar sem vinnsla þeirra er ekki jafn orkufrek. Notkun viðarefna í byggingar getur dregið úr orkunotkun vegna framúrskarandi einangrunareiginleika þeirra sem kemur í veg fyrir hitatap. Engu að síður ber að leggja áherslu á sjálfbæra skógrækt sem lágmarkar neikvæð áhrif timburiðnaðar á líffræðilegan fjölbreytileika og skógarauðlindir.

Hvernig á að endurnýta og endurvinna

  • Bein endurnotkun á viðarhlutum: viðarhluta, eins og til dæmis gluggakarma, hurðir, loftbita og þaksperrur, er hægt að endurnota eftir að tæknilegt ástand þeirra hefur verið athugað. Sem dæmi má nefna endurnotkun 80-90% af efnum (hurðum, bjálkum, veggklæðningu o.fl.) frá niðurrifi höfuðstöðva sveitarstjórnar í Terneuzen í Hollandi í öðrum byggingarframkvæmdum.

    Mikilvægur þáttur í endurnotkun viðar í byggingariðnaði er varðveisla hans (að vernda hann gegn skaðlegum áhrifum veðurs, skordýra eða sveppa), sem hægt er að hindra með því að nota eitruð rotvarnarefni sem stofna heilsu manna í hættu við vinnslu, eða koma í veg fyrir óæskileg efnahvörf á milli rotvarnarefna og límefna þegar þættir eru sameinaðir[1].

    Það er einnig nauðsynlegt að geyma viðinn á réttan hátt til að forðast skemmdir eða aflögun vegna raka.

  • Endurvinnsla viðarhluta: viðarþættir eins og húsgögn, bretti og kassa má endurvinna í önnur húsgögn, gólfefni, skrautmuni, eða garðmannvirki. Dæmi um slíkt er endurvinnsla barstóla og gólfefnis úr nærliggjandi klaustri í gólfefni í Circl pavillion í Amsterdam í Hollandi.
  • Endurvinnsla viðarúrgangs: viðarúrgang (t.d. sag eða viðarbyggingarúrgang) er hægt að nota til að framleiða t.d. einangrunarefni (eins og viðarull), spónaplötur af OSB-gerð eða samsettar plötur[1], límtré[6], eða veggir úr endurnýjanlegum efnum framleidd með þrívíddarprentunartækni[7].

Tilvísanir

[1] Zrównoważone budynki biurowe, Editor: Szymon Firląg, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, 2018 (in Polish)
[2] International Energy Agency, Driving Energy Efficiency in Heavy Industries – Global energy efficiency benchmarking in cement, iron & steel, 2021
[3] Salgado F. and Silva F., Recycled aggregates from construction and demolition waste towards an application on structural concrete: A review, Journal of Building Engineering, 52, 2022
[4] Chen H.M. et al., Reclaiming structural steels from the end of service life composite structures for reuse – An assessment of the viability of different methods, Developments in the Built Environment, 10, 2022
[5] Yeung J. et al., Understanding the total life cycle cost implications of reusing structural steel, Environment Systems and Decisions 37, 2016
[6] Risse M. et al., Eco-efficiency analysis of recycling recovered solid wood from construction into laminated timber products, Science of The Total Environment 661, 2019
[7] Kromoser B. et al., Circular economy in wood construction – Additive manufacturing of fully recyclable walls made from renewables: Proof of concept and preliminary data, Construction and Building Materials, 344, 2022