Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

SS-03-2018 okladka

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

swiat szkla 750x100 2

 6032 IX Kongres Stolarki polskiej banery reklamowe www 550x120

sacroexpo 468x60 

Stłuczka szklana w cemencie Jak wykorzystać odpady szklane w gospodarce o obiegu zamkniętym?
Data dodania: 11.01.18

Zielone budownictwo w Unii Europejskiej będzie odgrywało coraz większą rolę przede wszystkim za sprawą regulacji unijnych. Już obecnie nowe budynki użyteczności publicznej muszą spełniać restrykcyjne wymagania w zakresie efektywności energetycznej, a niebawem obostrzenia zostaną rozszerzone na wszystkie nowe obiekty – również mieszkalne. Warto jednak zauważyć, że zielone budownictwo to nie tylko coraz większe wymagania względem ilości energii zużywanej w trakcie użytkowania budynków.

 

To również kwestia odpowiedniego planowania przestrzennego, a także skutecznego wdrażania idei gospodarki o obiegu zamkniętym. W przypadku budownictwa wiąże się to m.in. ze stosowaniem ekologicznych materiałów, które bazują na odzyskanych odpadach budowlanych. Otwiera to nowe perspektywy dla europejskiego sektora rozbiórkowego, także w aspekcie ponownego wykorzystania odpadów szklanych. 

 

 

Zielona energia to nie wszystko

 

Przyglądając się polityce realizowanej przez Komisję Europejską, nietrudno dostrzec, że kształt priorytetów unijnych jest determinowany m.in. dążeniem do poprawy stanu środowiska naturalnego. Ma to zasadnicze znaczenie dla europejskiego sektora budowlanego, który musi odpowiedzieć na te wyzwania przynajmniej na dwóch płaszczyznach. Pierwsza płaszczyzna to konsumpcja energii elektrycznej, w dużej mierze wciąż produkowanej na bazie nieodnawialnych źródeł energii (w 2011 r. energia odnawialna stanowiła zaledwie 13% rynku unijnego1). Druga płaszczyzna to rosnąca ilość odpadów budowlanych, spośród których znaczna część nadal jest składowana i w żaden sposób niewykorzystywana. Tymczasem, jak wskazują szacunki przygotowane przez Bio Intelligence Service, ilość wytworzonych odpadów budowlanych w 2020 r. w Unii Europejskiej może sięgnąć 516 mln ton, podczas gdy w 2005 roku było to 461 mln ton2.

 

W polityce unijnej można znaleźć konkretną odpowiedź na przytoczone wyzwania: jest nią idea zielonego budownictwa, silnie sprzęgnięta z koncepcją gospodarki o obiegu okrężnym. Odniesienie do tych zagadnień można znaleźć w dyrektywie 2010/31/UE, gdzie – jak podkreśla K. Bochnia – zamieszczono definicję budynku o niemal zerowym zużyciu energii (ang. nearly zero-energy building), zgodnie z którą jest to budynek o bardzo wysokiej charakterystyce energetycznej, cechujący się niskim zużyciem energii3. Ta natomiast powinna pochodzić w znacznym stopniu z energii ze źródeł odnawialnych, wytwarzanej na miejscu lub w pobliżu, m.in. wiatr, biomasa, energia słoneczna. Ustalono, że od 1 stycznia 2019 r. wszystkie nowe budynki będące własnością sektora publicznego muszą być budynkami o niemal zerowym zużyciu energii, a do dnia 31 grudnia 2020 r. wszystkie pozostałe nowe budynki 4.

 

Obiekty niskoenergetyczne nie powinny zużywać więcej niż 45 kWh/m2 na rok, a do osiągnięcia tego rezultatu niezbędne jest dążenie do tworzenia zwartej bryły budynku, zachowanie odpowiedniej jego szczelności, projektowanie większości okien od strony południowej, unikanie mostków termicznych, stosowanie odpowiedniej grubości izolacji termicznej (ok. 40 cm), ale też – co szczególnie istotne dla podmiotów zajmujących się odzyskiem odpadów budowlanych i ponownym ich wykorzystaniem w budownictwie – właściwy dobór ekologicznych materiałów konstrukcyjnych5.

 

Warto jednak zwrócić uwagę, że idea zielonego budynku mocno wykracza poza kwestię ograniczenia zapotrzebowania na energię elektryczną. Tzw. smart building approach to również podejście zakładające stosowanie rozwiązań ograniczających ilość zużywanych materiałów budowlanych, zmniejszenie zapotrzebowania na przestrzeń służącą wznoszeniu nowych budynków (np. kształtowanie budynków biurowych zakładających tzw. co-working, modularyzacja obiektów, stosowanie systemów automatyzujących pracę różnorakich instalacji oraz wykorzystujących wody opadowe i energię odnawialną), a przede wszystkim spojrzenie na każdy powstający obiekt w kategoriach cyklu życia6. Stąd tak dużą rolę w zielonym budownictwie odgrywa idea gospodarki o obiegu okrężnym.

 

W najkrótszym ujęciu podejście cyrkularne oznacza próbę ograniczenia wkładu nowych surowców w proces produkcyjny i budowlany, a także zastąpienie tych surowców materiałami z odzysku i rozbiórki. W praktyce prowadzi to do konieczności wykreowania nowych rozwiązań na rzecz: 

 

  • projektowania budynków uwzględniającego potencjalne wykorzystanie materiałów po rozbiórce danego obiektu, 
  • uwzględnienia w procesie produkcji możliwości ponownego przetworzenia produktu, 
  • łatwego i efektywnego ekonomicznie wydłużenia cyklu życia danego produktu (np. tworzenie mieszkań modułowych umożliwiających zmianę układu pomieszczeń wraz ze zmieniającą się liczbą członków gospodarstwa domowego),
  • skutecznego zbierania i przetwarzania informacji o danym obiekcie w celu stworzenia katalogu ułatwiającego wtórne wykorzystanie materiałów, z jakich powstał budynek, 
  • rozwoju technologii ułatwiających przetworzenie odzyskanych materiałów rozbiórkowych w nowe, ekologiczne produkty budowlane7.

 

 

(...)

Skuteczna realizacja powyższych założeń ułatwia rozwój zielonego budownictwa, które nie sprowadza się wyłącznie do zarządzania energią elektryczną i ograniczenia jej wykorzystania. Takie podejście otwiera również nowe możliwości dla produkcji innowacyjnych materiałów budowlanych, które powstawać będą w procesie produkcyjnym o ograniczonej energochłonności, a ich skład zostanie oparty na odpadach odzyskanych z rozbieranych budynków. Idea zielonych budynków pozwala zatem spojrzeć na ekologiczny aspekt budownictwa w bardzo szerokim aspekcie, uwzględniającym zarówno projektowanie, jak też sam proces budowy, eksploatacji i rozbiórki budynku.

 

 

Nowe technologie recyclingu i produkcji warunkiem rozwoju zielonego budownictwa

 

Jednym z istotnych wyzwań, które stoją przez procesem popularyzacji zielonego budownictwa w szerokim ujęciu jest nie tylko koszt nowatorskich technologii, ale też duża złożoność obiektów wybudowanych na przestrzeni XX wieku, a dziś poddawanych procesom rozbiórkowym. Oznacza to, że efektywne wdrażanie rozwiązań charakterystycznych dla gospodarki o obiegu zamkniętym w budownictwie wymaga stworzenia innowacyjnych technologii rozdzielania i sortowania odpadów budowlanych, a następnie przetwarzania ich w procesie produkcyjnym w nowe, ekologiczne budulce. Dobrym przykładem prac nad nowatorskimi sposobami przetwarzania wspomnianych odpadów jest projekt HISER8, który rozpoczął się w 2015 r. dzięki środkom przyznanym przez Komisję Europejską. W ramach tego przedsięwzięcia opracowywanych jest pięć nowatorskich technologii do odzysku gipsu, wełny mineralnej, szkła, drewna i kruszyw. Wśród rozwijanych rozwiązań znaleźć można m.in.: 

 

  • sensoryczną technologię odzyskiwania betonu i ceramiki ze zmieszanych odpadów budowlanych. Technologia ta opiera się na wykorzystaniu spektroskopii podczerwieni oraz specjalnych czujników pozwalających na uzyskanie trzech oddzielnych frakcji w jednym etapie: wysokiej czystości (95–100%) kruszywa z recyklingu betonu (frakcja szara), wysokiej czystości (95–100%) agregatów ceramicznych (frakcja czerwona) i zanieczyszczeń (np. tworzyw sztucznych, metali czy drewna); 
  • technikę selektywnego odrywania materiałów połączonych z betonem lub ceramiką, umożliwiającą pozbycie się niepożądanych materiałów z szarych i czerwonych frakcji lub z odpadów mieszanych (połączenia betonu i ceramiki); 
  • niewielki mobilny i kompaktowy sprzęt do recyklingu ubocznych odpadów tynkarskich (np. kartonu), gwarantujący uzyskanie frakcji o co najmniej 85-procentowym poziomie czystości; 
  • zaawansowane systemy sortowania i recyklingu gipsu, pozwalające uzyskać frakcje o wysokiej czystości oraz zintegrowane z techniką spektroskopii podczerwieni i rentgenowskimi czujnikami fluorescencji; 
  • nowe sposoby rozdrabniania i rafinacji służące odzyskiwaniu włókien drzewnych, szkła i wełny mineralnej o wysokiej czystości. Pozwolą one zastąpić ekologicznymi materiałami do 20% tradycyjnych płyt gipsowych oraz co najmniej 60% kompozytów polimerowo-drzewnych.

 

Odzyskane surowce zostaną następnie wykorzystane do produkcji innowacyjnych i ekologicznych materiałów budowlanych, takich jak cementy niskoklinkierowe o niewielkiej emisji CO2, zielony beton zawierający przynajmniej 1300 kg odzyskanego kruszywa na m3 betonu, ekologiczne i tanie cegły, w których przynajmniej 10% piasku zostanie zastąpione odzyskanymi materiałami ceramicznymi, nowe płyty kartonowo-gipsowe zdolne do absorpcji lotnych związków organicznych, a także wytłaczane produkty kompozytowe, w których do 60% składników będzie pochodzić z odzyskiwanych: wełny mineralnej oraz włókien drzewnych.

 

Istota projektu HISER polega nie tylko na rozwoju wspomnianych technologii, ale też na opracowaniu i promocji nowatorskich certyfikatów, które potwierdzą wysoką jakość innowacyjnych produktów oraz pozwolą objąć je funkcjonującymi na rynku standardami.

 

Warto zauważyć, że jednym z materiałów podlegających odzyskowi i ponownemu wykorzystaniu jest tzw. stłuczka szklana, tj. materiał złożony ze zniszczonych lub bezużytecznych wyrobów szklanych oraz odpadów szkła, powstających przy krajaniu szkła lub kształtowania wyrobów. Już obecnie stłuczka znajduje zastosowanie jako wsad do pieca szklarskiego, a także jako surowiec do produkcji włókien szklanych, mat i płyt izolacyjnych, szkła piankowego, kulek szklanych, grysów do tynków oraz mas ceramicznych. Nie wyczerpuje to jednak jej zastosowań, a w ramach projektu HISER rozwijane są możliwości wykorzystania stłuczki szklanej w procesie produkcji niskoklinkierowego cementu, którego charakterystyka dobrze koresponduje z ideą gospodarki o obiegu zamkniętym w europejskim budownictwie. Wykorzystanie tego materiału do wytwarzania cementu wpisuje się zatem w realizację polityki unijnej nakierowanej na ograniczanie ilości składowanych odpadów budowlanych, a także sprzyja podnoszeniu efektywności energetycznej produkcji budowlanej – a przez to również ograniczaniu jej negatywnego wpływu na środowisko naturalne.

 

 

2017 12 35 1

Rys. 1. Proces recyclingu odpadów budowlanych w ramach projektu HISER. Źródło: http://www.hiserproject.eu

 

 

Szkło w cemencie – jak to działa?

 

Produkcja cementu opiera się obecnie na wytwarzaniu tzw. cementów wysokoklinkierowych, co oznacza, że cement powstaje w procesie przemiału klinkieru wraz z dodatkami. Klinkier, półprodukt w produkcji cementu, wypalany jest w piecach obrotowych z surowców naturalnych: kamienia wapiennego i margla9. Energia elektryczna jest tu niezbędna do rozdrabniania i mielenia surowców, przesyłania dużych ilości gazów i materiałów oraz do mielenia cementu. Jak wskazują analizy przygotowane przez Stowarzyszenie Producentów Cementu, sam proces produkcji cementu pochłania 38% energii niezbędnej do wytworzenia i dostarczenia klientowi tego materiału. Kolejne 22% to produkcja klinkieru10.

 

Warto przy tym zauważyć, że istnieją przynajmniej dwa powody, które sugerują udoskonalanie procesu produkcji cementu. Po pierwsze, globalne zapotrzebowanie na cement rośnie, co oznacza coraz większe zapotrzebowanie na energię elektryczną. Po drugie, problemu zużycia energii nie rozwiązuje sama próba ograniczenia negatywnych efektów środowiskowych poprzez wdrożenie technologii wychwytywania dwutlenku węgla. Bez zmiany składników wykorzystywanych w procesie produkcyjnym, może ona spowodować zwiększenie zużycia energii elektrycznej o 50-120%. W kontekście próby ogólnego ograniczenia zużycia energii w gospodarce europejskiej, a także w obliczu wyczerpywania się zasobów paliw kopalnych, powyższe rozwiązanie trudno uznać za satysfakcjonujące. W tym kontekście podkreśla się, że niezbędne jest ciągłe doskonalenie procesu produkcyjnego, m.in. poprzez zastępowanie klinkieru cementowego innego rodzaju dodatkami. Zastępcze wykorzystanie takich materiałów, jak reagips z procesu odsiarczania spalin w elektrowni, popioły lotne czy granulowany żużel wielkopiecowy – ogranicza zużycie surowców naturalnych potrzebnych do produkcji cementu oraz emisję gazów, zwłaszcza dwutlenku węgla11.

 

Stosowanie wspomnianych dodatków nie rozwiązuje jednak w pełni problemów związanych z energochłonnością produkcji cementu. Wykorzystanie wymienionych materiałów – będących w istocie efektem spalania odpadów i węgla – nastręcza bowiem dwojakiego rodzaju problemów, szczególnie w przypadku popiołów i żużlu, które należą do najpopularniejszych zastępników klinkieru. Pierwsza trudność wiąże się z ogólną dostępnością tych materiałów – wskazuje się bowiem, że ich ilość będzie się zmniejszała wraz z malejącym udziałem tradycyjnych elektrowni w procesie wytwarzania energii elektrycznej. Po drugie, istotne znaczenie odgrywa również konieczność przewozu wspomnianych dodatków: im dalej od elektrowni bądź spalarni, tym trudniej wykorzystać je w procesie produkcji cementu. W tej sytuacji niezbędne jest poszukiwanie innych sposobów wzbogacania cementu o dodatki, które dają szansę na redukcję negatywnych efektów produkcji cementu.

 

Odpowiedzią na wspomniane wyzwania może być wzbogacanie cementu o stłuczkę szklaną. W założeniu, rezultatem wprowadzenia odpadów szklanych w proces produkcji cementu będzie obniżenie emisji dwutlenku węgla (wytwarzanie tłuczki szklanej pochłania dużo mniej energii niż produkcja klinkieru, a poza tym nie jest to dodatek powstający w procesie spalania, w przeciwieństwie do żużlu czy popiołów). Co więcej, spodziewana jest także poprawa przebiegu procesu hydratacji, tj. łączenia wody z cementem. Jak dotąd, w ramach projektu HISER przeprowadzono szereg testów, które pokazują również, że podstawową zaletą wykorzystania stłuczki szklanej – z powodzeniem zastępującej żużel czy popioły – jest płynność produkowanego cementu.

 

 

2017 12 36 1

Rys. 2. Struktura zapotrzebowania na energię w procesie produkcji cementu. Źródło: Rola CEMENTU w niskoemisyjnej gospodarce do roku 2050, Stowarzyszenie Producentów Cementu, 2016

 

 

Według Lafarge Holcim – partnera projektowego odpowiedzialnego za opracowanie wspomnianej technologii – dodatki szklane przyczyniają się do wzrostu płynności cementu, co ułatwia wypełnianie szczelin w procesie wznoszenia budynków i obiektów inżynieryjnych. W ramach wspomnianych testów ustalono, że do zwiększenia wspomnianej płynności wystarczy, jeśli odpad szklany zajmuje 3% cementowej próbki. Dalsze zwiększenie udziału szkła w próbce jeszcze bardziej poprawia osiągane parametry płynności, co daje obiecujące perspektywy w kontekście szans rynkowych cementu wzbogacanego odpadami szklanymi.

 

 

2017 12 36 2

Rys. 3. Płynność cementu tradycyjnego, a także zawierającego stłuczkę szklaną (3%/5% objętości próbki). Źródło: Lafarge Holcim

 

 

Potencjał rynkowy dla odpadów szklanych w budownictwie

 

Jeśli dalszy rozwój testowanych technologii przebiegnie pomyślnie, można się spodziewać, że nacisk na ponowne wykorzystanie odpadów budowlanych okaże się korzystny także dla przedsiębiorców dysponujących stłuczką szklaną. Na niemały potencjał rynkowy odpadów szklanych składają się przynajmniej dwa czynniki. Po pierwsze, potwierdzają to ogólne szacunki dotyczące rozwoju rynku cementowego. Według Stowarzyszenia Producentów Cementu, zapotrzebowanie na wspomniany materiał budowlany może wzrosnąć w Polsce z 21,6 mln ton w roku 2017 do 22,8 mln w roku 202012. Podobny trend występuje także w skali globalnej – w 2011 roku wartość globalnego rynku cementu wynosiła 237 milionów dolarów, podczas gdy w 2016 były to już 394 miliony13.

 

Po drugie, oczekiwany jest również wzrost globalnego rynku związanego z produkcją ekologicznych dodatków do cementu, takich jak popiół lotny, żużel czy opary krzemionkowe (w przypadku pierwszego z wymienionych dodatków rynek może się powiększyć o ok. 6,5% względem 2016 roku)14. Te przewidywania korespondują z ogólnym rozwojem rynku tzw. zielonego cementu, w przypadku którego skumulowany średni roczny wzrost zysków do 2023 roku może wynieść niemal 18%15.

 

W kontekście pewnych trudności, jakie nastręcza wykorzystywanie materiałów powstających w procesie spalania węgla i odpadów, a także wobec obiecujących testów przeprowadzonych przez Lafarge Holcim, stłuczka szklana może zająć istotne miejsce wśród dodatków pozwalających na produkcję ekologicznych produktów cementowych. Realna obecność odpadów szklanych na rynku cementu będzie jednak zależeć nie tylko dalszych testów technologicznych, ale też od szeregu zmian w prawodawstwie oraz systemie wsparcia prac badawczorozwojowych. Do najważniejszych wyzwań, na które trzeba odpowiedzieć w celu potencjalnej komercjalizacji cementu ze szklanymi dodatkami, zaliczyć można: 

 

  • opracowanie odpowiednich wskaźników pozwalających oceniać efektywność surowcową na podstawie całego cyklu życia, tak aby zawsze były określane najbardziej optymalne ekologicznie i ekonomicznie zastosowania odpadów budowlanych poddawanych recyklingowi; 
  • znowelizowanie miejscowego prawa budowlanego, aby zachęcało do zwiększania zawartości materiałów z recyklingu; 
  • popieranie opracowań technik budowlanych umożliwiających łatwe sortowanie odpadów budowlanych i rozbiórkowych (jak w projekcie HISER); n stworzenie efektywnych systemów badania i certyfikacji materiałów16.

 

 

2017 12 37 1

Rys. 4. Zapotrzebowanie na cement w Polsce. Źródło: Stowarzyszenie Producentów Cementu

 

 

To właśnie działania w obszarze rozwiązań legislacyjnych oraz wsparcia finansowego ze strony państwa i Unii Europejskiej zadecydują o tym, czy stłuczka szklana stanie się jednym z ważniejszych dodatków do cementu, nie tylko zmniejszając energochłonność procesu produkcyjnego i jego negatywne efekty środowiskowe, ale też stwarzając nowe szanse rynkowe dla podmiotów wytwarzających i sprzedających stłuczkę szklaną.

 

 

 dr Dawid Krysiński
ASM – Centrum Badań i Analiz Rynku
Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

 

20180119asm banner

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 12/2017
 

 

 

Czytaj także --

Czytaj także

 

 

01 chik
01 chik