Стоманени конструкции и влиянието на инициативата за декарбонизация на промишлеността върху вградения въглерод
Стоманените конструкции могат да постигнат максимална декарбонизация чрез използване на 93 % рециклиран материал в своите конструкции и производство на стомана в електродъгови пещи, които изхвърлят 0,68 метрични тона CO₂. За сравнение, традиционните високопещи изхвърлят приблизително 2,3 метрични тона CO₂ и са в малцинство сред производствените методи за стомана поради подобренията в интегрираната възобновяема енергия, които допълнително оптимизират разходите и емисиите при производството на стомана.
Стомана срещу бетон срещу дърво – оценки на жизнения цикъл
Оценките на жизнения цикъл на стоманени строителни конструкции в сравнение с конкуриращите строителни технологии, включително дървени и бетонни конструкции, показват, че стоманената индустрия непрекъснато надминава дървените и бетонните конструкции по показателя за въглеродни емисии от около 50 години насам. Стоманените конструкции, които по своята същност са по-леки и заемат по-малко обем в сравнение с конструкции от конкуриращите материали, имат предимството значително да намалят размера, дълбочината и разходите за фундаментите. Освен това, тъй като стоманените конструкции се произвеждат предварително в заводи, това допълнително елиминира отпадъците и излишните материали на строителната площадка.
Вграденият въглерод и експлоатационният въглерод на стоманата
Съобщава се, че вграденият въглерод на стоманените конструкции е 320, което представлява намаляване с 8–12 % спрямо общите въглеродни емисии на конструкцията през 50-годишен експлоатационен цикъл.
Въпреки че стоманените конструкции имат по-високи експлоатационни и вградени въглеродни емисии в сравнение с дървените конструкции, дългосрочните експлоатационни предимства на стоманените конструкции пред дървените – като например енергийната ефективност чрез по-големи ограждащи конструкции и интегрирани структури за слънчеви панели – допълнително ускоряват декарбонизацията на сградите.
Оптимизирането на електродъговите пещи чрез водороден директно редуциран желязен концентрат (DRI) има потенциала да оптимизира декарбонизацията на стоманената промишленост. Пълното изключване на кокс от този процес може да позволи производството на стомана с нулеви въглеродни емисии до 2030 г. Освен това, чрез подобрения, базирани на изкуствен интелект и адаптивни електрически мрежи, ще бъде постигнато намаляване на емисиите от електродъговите пещи (EAF) с повече от 40 %. Ранното прилагане на тези практики от някои компании вече е довело до намаляване на вградените въглеродни емисии с 11 % в сравнение с преди пет години.
КРЪГОВАТА ИКОНОМИКА НА СТОМАНАТА
Характеристиките на стоманата включват 100% рециклируемост и над 90% рециклируемост по целия свят в края на жизнения ѝ цикъл.
Стоманата е най-цикличният структурен материал, който се произвежда. Над 90% от стоманата в края на жизнения ѝ цикъл, която е изчерпала полезното си време, се събира глобално и се използва отново в следващия производствен цикъл. Този цикъл намалява търсенето на желязна руда като основен суровинен материал за производство и намалява емисиите, причинени от добива и преработката на рудата. Операциите на електродъговите пещи (EAF) са претърпели промяна през последните години и днес използват 93% рециклирана стомана, което ги поставя на най-високо ниво по отношение на устойчивост сред структурните материали и прави стоманата водещ материал в областта на циркулярното строителство. Освен това концепцията за проектиране за демонтаж (DfD) при стоманени конструкции позволява постигане на до 95% възстановяване на материала.
Метод на възстановяване | Изходен материал | Въздействие върху въглеродния баланс
Демонтаж | >95% възстановяване | 85% намаление спрямо срутване
Конвенционално разрушаване <40% възстановяване, 3 пъти по-високи емисии
Тези стратегии осигуряват конкретни предимства: намаляване на строителните отпадъци с 70 %, по-ниски въглеродни емисии с 85 % (от обработката на материали), директно повторно използване на високостойностни конструктивни елементи. Възстановяването на стомана подобрява транспортната ефективност благодарение на нейното отношение якост/тегло.
Експлоатационна устойчивост, осигурена от стоманена конструкция
Точна изработка извън площадката и намаляване на отпадъците при строителството с 90 %
Чрез използване на 3D моделиране и автоматизирана система за рязане и заваряване стоманените елементи се произвеждат извън строителната площадка с точност до милиметър. Този проектен процес минимизира прекомерното поръчване, грешките при рязане на площадката и отпадъците от опаковки, което води до намаляване на строителните отпадъци с 90 % в сравнение с бетонните конструкции, изпълнявани на място. Благодарение на 40 % намаляване на транспортните курсове чрез доставка точно навреме и оптимизация на товара се намаляват и емисиите. Резултатът от тези процеси е ускоряване на изпълнението на проектите с 30–50 %, намаляване на задръстванията на площадката и отвличане на 90 % от отпадъците от депозитите, както и подобряване на безопасността и качеството.
Топлинна ефективност и адаптивност: Интегрирани строителни и слънчеви системи
Стоманената конструкция също позволява по-герметичното и по-точно строителство. Интегрираните системи за изолация също формират топлинен барие, който елиминира топлинните мостове – системата за прехвърляне на топлина, която се намалява с 15–25 % спрямо системите без стомана. Системите за покриви и фасади също намаляват необходимостта от структурни усилване. За разлика от други строителни системи, стоманата също надвишава енергийните стандарти с течение на времето, а при ретрофита се добавя допълнителна изолация.
Дълготрайност, продължителен срок на експлоатация и съответствие със стандарти за зелено строителство
Стоманата има дълъг експлоатационен живот — над 50 години при поддържане, което има реални предимства за устойчивостта, тъй като намалява необходимостта от замяна и използване на ресурси. Основните сертификати за зелени сгради, като LEED, BREEAM и „Предизвикателството за живи сгради“ (Living Building Challenge) на ILFI, предоставят множество точки за използването на материали, които изискват по-малко поддръжка, ниско съдържание на материали (low-M), доказана ефективност в екстремни среди и дълъг експлоатационен живот. Дългият експлоатационен живот на стоманата без корозия (при условие че се използва по подходящ начин) и нейната лека поддръжка са в съответствие с акцента на сградата върху дългия експлоатационен живот, адаптивността и устойчивостта на цялата конструкция. В резултат на това използването на стомана добавя значителна стойност към експлоатацията на сградата. То допринася за постигането на желаните резултати: безопасност за обитателите, лекота при поддръжката и стойност на сградата, което в крайна сметка добавя значителна стойност към самата сграда.
Често задавани въпроси
Какво е вграденият въглерод?
Вграденият въглерод е количеството въглероден диоксид, отделяно по време на добиването, производството и монтажа на материалите, използвани при строителството на сградата.
Как стоманата намалява вградения въглерод в сравнение с алтернативите?
Стоманата осигурява намаляване на вградения въглерод благодарение на високата си рециклируемост и използването на електродъгови пещи (EAF) и други изключително ефективни методи, които произвеждат по-малко CO₂.
Може ли стоманата да се рециклира без загуба на експлоатационни характеристики?
Една от най-забележителните характеристики на стоманата е, че тя може напълно да се рециклира, без да се загубят нейните структурни експлоатационни характеристики.
Какви са предимствата на стоманата в устойчивото строителство?
Намалените товари, ефективното предварително производство, лесното демонтиране за възстановяване на материали и използването на фотоволтаични системи всички подчертават многобройните предимства на стоманата за устойчиво предварително производство.
Какъв е средният срок на експлоатация на стоманените конструкции?
При подходящо поддържане стоманените конструкции могат да просъществуват повече от 50 години, което е изключително полезно за продължителна употреба, тъй като те имат по-дълъг срок на служба преди необходимостта от замяна и намаляват потреблението на материали/ресурси.