Opekarstvo v krožni ekonomiji
Opekarstvo v krožni ekonomiji
  28.06.2019  |  09:48
Čas branja: 7 min
Ob zavedanju, da so naravni viri omejeni, se tudi potrošniške navade preusmerjajo iz t.i. linearnega modela gospodarstva, ki je sledil logiki "naredi-uporabi-odvrzi" v model krožne ekonomije, ki ne samo, da po končani uporabi teži k temu, da izdelka ne zavržemo, temveč v vseh fazah, vključno s fazo načrtovanja, razmišlja o tem, kako bo mogoče izdelke čim dlje ohraniti v verigi oziroma jih po koncu določene uporabe ponovno uporabiti za drug namen in tako ohranjati ali celo povečevati njihovo začetno vrednost. Na ta način tako posredno kot neposredno vplivamo na ohranjanje naravnih virov (slika 1).

TEKST //  Dr. Vilma Ducman, Zavod za gradbeništvo Slovenije - ZAG

Evropa in tudi Slovenija sta se zavezali k prehodu v krožno gospodarstvo tako na načelni kot izvedbeni ravni. Objavljenih je več evropskih in nacionalnih dokumentov [1], [2] hkrati pa se načela krožnega gospodarstva (lahko) na nacionalni ravni med drugim udejanjajo skozi zelena javna naročila in politiko ravnanja s koncesijami. V Sloveniji je pomembnost krožnega gospodarstva prepoznana tudi skozi strateško partnersko SRIP Krožno gospodarstvo.

Selektivno rušenje

Na področju gradbeništva, ki doprinese tudi do 40 % k emisiji CO2 [3] ter veliki porabi materialnih resursov pa  takšno racionalno ravnanje lahko bistveno doprinese k izboljšanju kazalnikov na tem področju. Poleg uveljavljanja osnovnih načel krožnega gospodarstva, t.i. 3R (Reduce, Reuse, Recycle) je eden od dobrih primerov prakse tudi selektivno rušenje, ki je v porastu in kjer ob skrbno načrtovanem in izvedenem rušenju določimo, katere komponente so še primerne za nadaljnjo uporabo. Tako se denimo lahko strešniki uporabijo za pokritje novih zgradb, zidaki za ponovno zidanje. Vendar je takšno rušenje zahtevnejše in dražje, saj zahteva več koordinacije in več ročnega dela. Instrumenta, ki bosta v prihodnje zagotovo znatno doprinesla k uveljavitvi krožnega gospodarstva na področju gradbenega sektorja, sta BIM (Building Information Modelling System) in EPD  (Environmental Product Declarations). S pomočjo BIM modelov bo v prvi vrsti zaradi učinkovitejšega upravljanja zgradb, njihova življenjska doba podaljšana, hkrati pa bo z informacijo o posameznih komponentah pri procesu rušenja, lažje vnaprej organizirati selektivno izločanje posameznih komponent ter njihovo nadaljnjo uporabo.

Specifika za opekarstvo

Opekarski sektor predstavlja znaten segment znotraj gradbeništva in takšen je posledično tudi njegov doprinos h krožnemu gospodarstvu; ker gre za tradicionalno, energetsko ekstenzivno panogo, lahko ukrepi v tej smeri prinesejo znatne izboljšave. Britansko industrijsko združenje za opekarsko industrijo je pripravilo akcijski načrt, ki podaja vrsto predlogov za potencialne izboljšave v smislu doprinosa k ciljem krožnega gospodarstva [5].

Predlogi so razdeljeni na posamezne faze v okviru katerih so podane konkretna priporočila za izboljšave:

Proizvodnja:

• Pregled trenutnih pogojev načrtovanja in izkoriščanja zalog ter opredelitev možnosti uporabe za opekarstvo neustreznih materialov, v kolikor so ti uporabni za druge aplikacije. • Pridobitev dovoljenj za ekstrakcijo večjih količin in nato skladiščenje za daljša obdobja. • Spodbujanje koristi recikliranja in uporabe alternativnih surovin v celotnem proizvodnem procesu s študijami primerov in razširjanjem dobrih praks. • Ustrezno poročanje o zbranih podatkih; to je ključen parameter za korektno oceno, saj obstajajo vrzeli v trenutnih podatkih o učinkovitosti virov iz vidika porabe vode ter rabe energije (ki je lahko pridobljena iz neobnovljivih in obnovljivih virov). • Postavitev ciljev o ničelni stopnji odpadkov na odlagališčih oziroma preusmerjanje odpadkov iz odlagališč nazaj v proces. • Pridobitev vode, potrebne pri proizvodnji opeke, iz deževnice ali drugih virov (in ne iz vodovodnega sistema).

Logistika in pakiranje:

• Povečati učinkovito izkoriščanje logističnega voznega parka in oceniti možnosti podaljšanih časov prevzema in dostave na lokacijo. • Izvedba študije za oceno določitve obsega dodatnih kilometrov, ki nastanejo zaradi uporabe vozil za posebne dobave. • Izvajanje usposabljanja in ozaveščanja voznikov glede tehnik vožnje z optimalnejšo porabo goriva. • Palete že dolgo ponujajo potencialno priložnost za večjo učinkovitost v sektorju logistike in pakiranja preko shem za vračanje in ponovno uporabo. Vendar pa je trenutno v uporabi še vedno nabor palet, ki niso vse primerne za ponovno uporabo. • Velikost paketa opeke se trenutno giblje od okrog 360 opek do 500 za standardno opeko (merjeno v formatu 215x 102x65mm). Raziskava je pokazala, da so določene prednosti pri večjem pakiranju (torej 500 standardnih enot) glede obremenitve vozil in izkoriščenosti opreme za pakiranje v opekarnah.

Načrtovanje uporabe in ponovne uporabe:

• Razvoj standardiziranega podatkovnega niza o učinkovitosti virov, ki je skladen z informacijskim sistemom BIM, vključno s tem, kako vanj vključiti šest ključnih elementov okoljske deklaracije izdelkov (EPD). • Stalno izobraževanje strank kakor tudi oblikovalcev in arhitektov glede estetskih pričakovanj s pripravo praktičnih navodil, ki promovirajo tudi mojstrstvo pri izvedbi (denimo v Angliji imajo za fasadne zidake javno dostopen dokument, t.i. "publicly available specification" PAS 70:2003: HD clay bricks. Guide to appearance and site measured dimensions and tolerance ). • Razvoj tehničnih smernic (s primeri dobrih praks in navodil za oblikovanje) za pomoč oblikovalcem pri načrtovanju s ciljem pomagati pri izbiri dopolnilnih izdelkov zaradi dimenzijskega ujemanja.

Faza gradnje:

• Ozaveščenost o dejanski vrednosti materialov in o tem, kako z dobrim upravljanjem na sami lokacij zmanjšati količino odpada. • Predhodno barvno sortiranje (najbolje že v opekarni) z namenom zmanjšanja izpada opeke na gradbišču in eventualnih popravil po gradnji. • Preveritev dejanskih izgub materiala in razlogih za izpad na gradbišču z namenom zmanjšanja le-teh.

Faza rušenja:

• Razvoj specifikacij za malte in priprava navodil za ponovno uporabo opeke ter zavedanje o stroškovnih prednostih ponovne uporabe opeke. • Sodelovanje z izvajalci rušenja (po možnosti zvezo) pri razvoju in posodabljanju podatkovnih listov za rušenje; z namenom izboljšanja razumevanja, kaj je pomembno pri izbiri materialov, ki jih je mogoče reciklirati ali ponovno uporabiti. • Vzpostavitev baze najboljših praks, ki temeljijo na izkušnjah ponovne uporabe in recikliranja glinenih opek v Evropi.

Krožni pristop v opekarski industriji v sklopu programa Cel Krog

Kot je razvidno iz akcijskega načrta lahko krožni pristop v opekarniškem sektorju uveljavljamo z več ukrepi. Med njimi je seveda tudi uporaba odpadkov ali sekundarnih surovin pri proizvodnji opeke, s čimer podaljšujemo trajnost zalog osnovne surovine, lahko pa tudi izboljšamo same lastnosti končnih izdelkov ali proces oblikovanja/žganja. V preteklosti je bilo opravljenih mnogo raziskav o uporabi sekundarnih surovin v opekarstvu, z uveljavljanjem krožnega gospodarstva in industrijske simbioze pa so tovrstne raziskave ponovno v porastu [6], [7].

Določene sekundarne surovine oz. odpadki, ki predstavljajo breme za okolje, se lahko uporabijo v opekarskem sektorju kot:

• zamenjava osnovne gline (odpadki, ki vsebujejo glino), • dodatek za znižanje visoko plastične gline (npr. odpadki, ki vsebujejo kremen), • dodatki za znižanje temperature žganja (dodatki, ki lahko povečajo sintranje v prisotnosti tekoče faze, kot so pepel, žlindre, odpadno steklo...), • sredstva za tvorbo por (organski odpadki, kot je papirni mulj), • polnila (ne vplivajo na proces ali le malo, ampak "absorbirajo" odpadke, s čimer lahko tudi nekatere škodljive komponente kot denimo težke kovine imobiliziramo v keramično strukturo in tako ne ogrožajo okolja.

Ko vrednotimo nek odpadek, ali je primeren kot dodatek v opekarstvu, ga ocenimo po naslednjih kriterijih:

• kemijska in mineraloška sestava: vsebnost glinene komponente, prostega kremena in karbonatov, • velikost delcev, • plastičnost gline, • skrčke pri sušenju in • lastnosti po žganju (skrčki, mehanske lastnosti, odpornost na zmrzovanje, izluževanje, ipd...).

Mineraloška sestava glin oziroma sedimenta kot potencialnega nadomestka je pomemben parameter saj so procesi med oblikovanjem, sušenjem in žganjem odvisni od prisotnih mineralov. Iz izkušenj in iz literaturnih podatkov je znano, da vsebnost glinenih delcev v opekarski glini lahko znaša od 20 do 60 %, v praksi je to običajno 30 %. Kremen vpliva tako na lastnosti proizvoda, kakor tudi na proces sušenja (zmanjšuje občutljivost) in tudi žganja, kjer je v fazi hlajenja potrebno upoštevati fazno transformacijo kremena pri 573 °C, ki je povezana z volumskimi spremembami in lahko privede do pokanja proizvodov, če proces hlajenja ni pravilno voden. Vsebnost karbonatov, če so fino dispergirani, lahko znaša tudi do 20-25 %, problem pa lahko predstavljajo apneni vključki, večji od 1 mm. Plastičnost daje tudi napoved skrčkov oz. obnašanja pri sušenju.

V Sloveniji potekajo analize potencialne uporabe določenih vrst odpadkov v gradbenem sektorju v sklopu programa Cel Krog (Izkoriščanje potenciala biomase za razvoj naprednih materialov in bio-osnovanih produktov). Strateška usmeritev programa naslavlja krožno ekonomijo na področju izkoriščanja potenciala biomase za razvoj naprednih materialov in bio osnovanih produktov. Tako poteka vrednotenje potenciala in razvoj novih produktov iz biomase (nanoceluloza in zelene kemikalije), razvoj naprednih in več-funkcionalnih materialov z integrirano nanocelulozo in okoljsko sprejemljivimi aditivi (na področjih papirja, kartona in preje), razvoj produktov z večjim deležem bio-osnovanih komponent in izboljšanimi funkcionalnostmi (za gradbeništvo, avtomobilska, tekstilna in elektro industrija). Vendar pa pri teh proizvodnjah nastajajo tudi odpadki, ki jih vrednotimo glede uporabe v gradbeništvu (malte, betoni, asfalti, opekarstvo). Prav opekarska industrija je prepoznana kot potencialni uporabnik odpadkov ali sekundarnih surovin in tako lahko odigra pomembno vlogo na področju industrijske simbioze.

V sklopu programa Cel Krog smo preverili uporabnost različnih papirniških muljev in pepelov papirniških muljev v opekarstvu. Načeloma se slednji lahko uporabljajo kot sredstvo za tvorbo poroznosti (organske komponente v mulju izgorijo in ostanejo pore v strukturi), kar izboljša toplotnoizolacijske lastnosti opeke. Dodatek pepelov pa predvidoma lahko izboljša postopek sintranja zaradi tvorbe tekoče faze.

Pri laboratorijskih preiskavah smo ugotovili, da dodatki pepelov v večjih količinah ne izboljšajo procesov in/ali končnih lastnosti proizvoda, pravzaprav celo povečajo skrčke pri žganju, poveča pa se tudi vpijanje vode oz poroznost. Drastičen padec opazimo tudi pri trdnostih, še posebej v količinah nad 5 mas %. Nasprotno pa so dodatki papirniških mulji pokazali pretežno pozitivne vplive.

V sklopu predstavljene preiskave smo dodajali papirniški mulj, ki vsebuje cca 50 % organske snovi, od mineralnih faz pa je prisoten predvsem kalcit in kaolinit. Dodatki papirniških muljev (dodajali smo v količini do 15 mas %) so vplivali na povečanje poroznosti (večje vpijanje vode) in na znižanje skrčkov po žganju, še posebej pri temperaturah višjih od 900 °C je opazno, dodatki mulja zmanjšujejo skrčke (kot je razvidno na sliki 2).

V tabeli 1 so podane lastnosti vzorcev z dodatkom papirniškega mulja v treh količinah. Dodatek mulja v količini 5 mas % pozitivno vpliva tako na skrčke po žganju, ki se znižajo, kakor tudi na mehanske lastnosti, saj se tako upogibna trdnost kot tlačna trdnost povišata. Pri količinah 10 in 15 mas % dodatkov papirniških muljev se nekoliko znižajo mehanske trdnosti, so le-te še vedno zadosti visoke za nameravano uporabo (tabela 1). Dodatki papirniškega mulja zaradi povečanja poroznosti izboljšajo toplotno izolativnost. Tako je znašala izmerjena toplotna prevodnost na laboratorijsko pripravljeni vzorcih iz same gline 0,932 W/mK, dodatek 5 mas % papirniškega mulja zniža prevodnost na 0,781 oz dodatek 10 mas % papirniškega na 0,700 W/mK. Dodatek v višini 15 % sicer še nadaljnje zniža toplotno prevodnost na 0,573 W/mK, vendar tudi znatno poslabša mehanske lastnosti.

Prav tako je pomembno, da žgana glina z dodatki sekundarnih surovin izkazuje zadovoljive estetske karakteristike (slika 3); pogosto se namreč z dodatki odpadnih surovin lahko spremeni barva izdelka, ali pride do nehomogene barve, kar lahko predstavlja težavo pri trženju izdelka.

Zaključek

Z uveljavitvijo principov krožnega gospodarstva in industrijske simbioze lahko gospodarstvo dosega pričakovane sinergije: • odpadki za eno podjetje so lahko surovina

za drugo, • posledično znižanje stroškov za odlaganje na deponijah, • varčevanja z osnovnimi surovinami, • nižji CO2 odtis in • potencialno boljše karakteristike materiala.

Program CEL.KROG: "Izkoriščanje potenciala biomase za razvoj naprednih materialov in bio-osnovanih produktov" (številka pogodbe: OP20.00365), sofinancirano s strani Republike Slovenije, Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport in Evropske unije, Evropski sklad za regionalni razvoj, 2016-2020.

 

 

Napišite svoj komentar

Da boste lahko napisali komentar, se morate prijaviti.
Preberite več
Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo PRIKOLICE SCHWARZMÜLLER Gradbeni segment v fokusu prihodnjega razvoja

Skupina Schwarzmüller ima v svojem proizvodnem programu že več kot 50 vrst prikolic in nadgradenj, namenjenih različnim delom v...

Mineral SI
Novice
Novice Goodyear Goodyear bo zmogljivost pnevmatik izpopolnjeval v vesolju

Goodyear bo na Mednarodni vesoljski postaji v okviru projekta ameriškega nacionalnega laboratorija testiral material, ki se uporablja pri...

Mineral SI
Novice
Novice Gradbeni trg Upad vrednosti gradenj stanovanjskih objektov

Tako letna kot mesečna vrednost opravljenih del na stanovanjskih stavbah se je maja znižala. Na letni ravni je po izračunih...

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Gradbeni trg Kako so lani poslovali največji slovenski gradbinci?

Rast prihodkov je med gradbenimi velikani bolj kot ne stalnica, rast dobička pa ob tem nikakor samoumevna.

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo TOP 100 50 največjih podjetij v rudarskem sektorju

Seznam podjetij je izdelan po kriteriju šifre dejavnosti (rudarstvo B) in skupnih prihodkov v letu 2018.

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo TOP 100 100 največjih proizvajalcev gradbenih materialov

Seznam podjetij je izdelan po kriteriju šifre dejavnosti (C23) in skupnih prihodkov v letu 2018.

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo TOP 100 100 največjih podjetij v gradbeništvu

Seznam podjetij je izdelan po kriteriju šifre dejavnosti (gradbeništvo F) in skupnih prihodkov v letu 2018.

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Gradbeništvo Analiza podjetij v dejavnosti gradbeništvo

Dejavnost gradbeništvo v Sloveniji v letu 2018 predstavlja 20.764 podjetij in podjetnikov, ki so skupaj ustvarili 5.578.256.675 eur...