Beton z alg czy szkło fotowoltaiczne. Ekologiczne innowacje zmieniają sektor budowlany

Sektor budynków i budownictwa jest największym emitentem gazów cieplarnianych, odpowiadając za 37 proc. globalnych emisji – wynika z danych ONZ. Tradycyjne materiały budowlane, takie jak beton czy cegły, są stopniowo udoskonalane, aby jak najlepiej odpowiadać na wyzwania środowiskowe. – Większość producentów, szczególnie tych dużych, skupia się na tym, aby obniżać koszty ekologiczne produkcji materiałów, tak żeby konsumenci otrzymywali produkt bardziej zrównoważony – ocenia Tomasz Bojęć, partner zarządzający w ThinkCo. Z drugiej strony na rynek wchodzą innowacje, które stosowane w większej skali będą stopniowo zazieleniać budownictwo.

Z raportu „Budownictwo 5.0. Innowacyjne materiały i technologie”, przygotowanego przez ThinkCo wspólnie z Autodesk i Wienerberger, wynika, że w skali globalnej zużycie materiałów budowlanych odpowiada za ok. 1/3 całkowitej emisji CO₂. Poza emisjami operacyjnymi istotny jest wbudowany ślad węglowy, który przyczynia się do 11 proc. wszystkich emisji dwutlenku węgla na świecie.

– Stosowane dziś materiały budowlane nie są jeszcze ekologiczne. Dyskusja na temat ekologii w budownictwie trwa już od kilku lat i przez większość tego czasu nie była priorytetem, ale to się bardzo zmienia. Choć nadal najważniejsza dla klientów jest kwestia trwałości i ceny, to już ponad 60 proc. respondentów zwraca uwagę na kwestie ekologiczne. Mimo że nie jest to nadal najważniejszy czynnik i pewnie nigdy nie będzie, to jednak ta zmiana jest dostrzegalna. Widać to również w decyzjach producenckich, którzy coraz więcej uwagi poświęcają na podnoszenie ekologiczności materiałów – mówi agencji Newseria Biznes Tomasz Bojęć.

Przytaczane dane Deloitte'a wskazują, że w całym łańcuchu wartości budownictwa pozyskiwanie i produkcja budulców odpowiadają za 92 proc. emisji gazów cieplarnianych, z czego 43 proc. przypada na cement, a 25 proc. – na stal. To dwa najpopularniejsze materiały konstrukcyjne, dlatego też prace nad redukcją ich emisyjności są najbardziej rozwinięte. Eksplorowane są zarówno ulepszenia tradycyjnych materiałów, jak i alternatywne rozwiązania.

– Większość producentów już dziś pracuje nad udoskonaleniem swoich produktów. Pojawiają się bardzo ciekawe nowe materiały, takie jak biobeton tworzony z alg morskich czy szkło fotowoltaiczne – wskazuje partner zarządzający ThinkCo. – Tak naprawdę kluczem jest to, aby te materiały, które są powszechne, które są ludziom znane, z których najczęściej korzystają, takie jak cegła czy beton, były w produkcji mniej kosztowne dla środowiska i przez to bardziej ekologiczne. Większość producentów, szczególnie tych dużych, skupia się dzisiaj na tym, aby obniżać koszty ekologiczne produkcji materiałów, żeby konsumenci otrzymywali produkt bardziej zrównoważony.

Z jednej strony to wynik zmieniających się przepisów unijnych. Wśród kluczowych inicjatyw są Taksonomia UE, która od czerwca 2020 roku ustala ramy dla odpowiedzialnych inwestycji i jest podstawą Europejskiego Zielonego Ładu skupiającego się na osiągnięciu neutralności klimatycznej w całej UE do 2050 roku. Z kolei dla budownictwa istotne jest rozporządzenie CPR (Construction Products Regulation), które określa warunki, jakie muszą spełniać materiały budowlane na unijnym rynku. Celem kwietniowej nowelizacji tego aktu jest uczynienie zrównoważonych materiałów budowlanych normą w UE. Producenci muszą przedstawić wydajność środowiskową produktu w całym jego cyklu życia. Rozporządzenie wprowadzi także od końca 2026 roku regulacje dotyczące zielonych zamówień publicznych.

Z drugiej strony kwestie środowiskowe mają też coraz większe znaczenie dla konsumentów. Niemal 80 proc. zwraca uwagę na energooszczędność materiałów, 60 proc. na ich ekologiczność, a ponad połowa – na wpływ produkcji na środowisko.

Motorem zmian jest zrównoważony rozwój, który łączy troskę o środowisko naturalne, dobrostan ludzi, ale też efektywność procesów i opłacalność finansową. Obecnie najważniejsze trendy w budownictwie to wielofunkcyjność, inteligencja i ekologiczność. Materiały wielofunkcyjne przynoszą szereg korzyści wynikających z potrzeby wykonywania mniejszej liczby zadań dla osiągnięcia tego samego efektu. Jest to możliwe np. dzięki materiałom, które poza funkcją konstrukcyjną zawierają w sobie izolację termiczną. Oznacza to niższe zużycie surowców i generowanie mniejszych ilości odpadów, co obniża ślad węglowy obiektu. Bioklimatyczne materiały konstrukcyjne mogą regulować wilgotność, wentylację i temperaturę, co zmniejsza potrzebę stosowania mechanicznych systemów wentylacji, a ulepszone powłoki o właściwościach samoczyszczących wydłużają żywotność produktów.

– Wśród nowych, innowacyjnych materiałów pojawiających się na rynku, które przykuwają najwięcej uwagi, jest szkło fotowoltaiczne. Samo w sobie pełni funkcję również solarów, poza tym, że jednocześnie nadal jest zwykłym szkłem i nie widzimy tego, w jaki sposób działa – mówi Tomasz Bojęć.

Zintegrowane z budynkiem szkło fotowoltaiczne może pomóc budynkom generować własną energię elektryczną, zasadniczo zamieniając cały budynek w jeden duży panel słoneczny. Firmy opracowały kilka rodzajów szkła fotowoltaicznego, najczęściej stosowane jest szkło krzemowe amorficzne i szkło krzemowe krystaliczne.

– W ciągu ostatnich kilkunastu, 20 lat dość dużo dyskusji toczyło się wokół tego, że szklane biurowce rozwijane w XX wieku powinny odejść do lamusa. Natomiast w sytuacji, w której dostępne stanie się szkło fotowoltaiczne, ten trend się odwróci i będziemy mogli robić duże przeszklenia elewacyjne w ekologicznym duchu. Powierzchnia ścian tak dużego szklenia pozwoli na produkcję ogromnej ilości energii, dużo większej niż w przypadku solarów stojących na dachach budynków. To powoduje, że budynki bardziej przeszklone będą dużo bardziej ekologiczne, choć wyzwaniem pozostanie kwestia kumulowania tej energii do późniejszego wykorzystania – ocenia ekspert ThinkCo.

Przykładem budynku, który wykorzystuje szkło fotowoltaiczne, jest Twin City Tower w Bratysławie. Biurowiec ma na elewacji 192 elementy wykonane ze szkła fotowoltaicznego, które oprócz produkowania energii zapewniają izolację termiczną i akustyczną oraz zmniejszają zapotrzebowanie na energię niezbędną do ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji o 19 proc. Z kolei fasada jednej ze szkół w Danii została pokryta panelami słonecznymi, z których każdy jest indywidualnie ustawiony pod odpowiednim kątem. Płytki wytwarzają energię pokrywającą ponad połowę rocznego zapotrzebowania szkoły.

– Innym bardzo ciekawym materiałem jest grzybnia, zupełnie nowatorski materiał, który sam rośnie. To znaczy, że materiał zagęszcza się w trakcie pracy budynku i staje się trwalszy na przestrzeni czasu, przez co będzie w stanie zastąpić w wielu obszarach na przykład beton czy cement – mówi Tomasz Bojęć.

Grzybnia to system korzeniowy organizmów grzybowych. Po utwardzeniu zamienia się w wytrzymały materiał odporny na wodę i ogień. Jest już stosowany do pakowania, ale naukowcy uważają, że ma duży potencjał także jako materiał budowlany, chociaż do tej pory jego zastosowanie ograniczało się do tymczasowych konstrukcji, takich jak instalacje artystyczne.

– Nowe materiały mogą też pomóc w wyłapywaniu CO₂. To np. biowęgiel, który został już przetestowany w całkiem dużej skali. W 2021 roku jeden z salonów samochodowych w Monachium w 100 proc. został obłożony właśnie tym materiałem. Biowęgiel wyłapuje nawet do 2/3 produkcji CO₂ z otoczenia, co powoduje, że potencjalnie zastosowanie takich materiałów będzie w stanie wyrównać koszty produkcji CO₂, jaki generuje sektor budowlany – ocenia ekspert.

Kolejne innowacje to biobetony, które wytwarza się na przykład na bazie alg morskich, dzięki czemu zmniejsza się ślad węglowy, a procesy fotosyntezy i mineralizacji umożliwiają pochłanianie i magazynowanie CO₂. Biobetony próbuje się wytwarzać również m.in. z włókien bambusowych, popiołu z łusek ryżowych i odpadów rolniczych.

Przedstawiciel ThinkCo ocenia, że choć innowacyjne materiały mogą pomóc w ograniczeniu emisji, to nowatorskie, nowoczesne materiały nie muszą być wymyślone w pełni od nowa. Mogą być ulepszoną wersją już istniejącego produktu, w którym udoskonalone zostaną takie aspekty jak zmniejszanie negatywnego wpływu na środowisko, usprawnianie procesu produkcji, poprawa wytrzymałości czy ulepszanie właściwości nośnych lub izolacyjnych. To np. samonaprawiający się lub niskoemisyjny beton, metale z recyklingu, termobimetale, styropian akustyczny czy wełna mineralna bez dodatku substancji chemicznych.

– Warto patrzeć na te uznawane za tradycyjne metody jak budownictwo z gliny czy budownictwo prefabrykowane, które nie jest czymś nowym, szczególnie w Polsce, ale jednocześnie tworzy bardzo wiele możliwości oszczędności ekologicznych i usprawnień w tym zakresie – podkreśla Tomasz Bojęć.

Innym rozwiązaniem może być powrót do tradycyjnych materiałów, jak słoma, wełna drzewna i owcza, bambus czy stosowanie okładzin z terakoty. To głównie budulce ekologiczne, nastawione na ograniczanie emisji dwutlenku węgla, obieg zamknięty i odnawialne źródła pozyskiwania energii.