سازههای فولادی و تأثیر ابتکار «کاهش کربن در صنعت» بر کربن جاسازیشده
سازههای فولادی میتوانند حداکثر کاهش انتشار کربن را با داشتن محتوای ۹۳٪ بازیافتی در سازهها و تولید فولاد با استفاده از کورههای قوس الکتریکی که تنها ۰٫۶۸ تن متریک دیاکسیدکربن منتشر میکنند، به دست آورند. در مقایسه، کورههای بلند سنتی حدود ۲٫۳ تن متریک دیاکسیدکربن منتشر میکنند و امروزه این کورهها از نظر سهم در تولید فولاد در اقلیت قرار دارند؛ زیرا پیشرفتهای حاصلشده در استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر مجتمع، هزینهها و انتشارات فرآیند تولید فولاد را بیشتر بهینه کردهاند.
ارزیابی چرخه عمر فولاد در مقایسه با بتن و چوب
ارزیابیهای چرخه عمر سازههای فولادی در مقایسه با روشهای رقیب ساختوساز، از جمله چوب و بتن، نشان داده است که صنعت فولاد در طول حدود ۵۰ سال بهطور مداوم از نظر انتشار کربن عملکردی بهتر از چوب و بتن داشته است. سازههای فولادی بهدلیل سبکوزنبودن ذاتی و اشغال حجم کمتری نسبت به سازههای ساختهشده با روشهای رقیب، مزیتی قابلتوجه در کاهش چشمگیر اندازه، عمق و هزینه پیها فراهم میکنند. علاوه بر این، از آنجا که سازههای فولادی در کارخانههای تولیدی بهصورت پیشساخته تولید میشوند، این امر منجر به حذف کامل ضایعات و مواد اضافی در محل ساختوساز میگردد.
کربن ذخیرهشده و کربن عملیاتی فولاد
گزارششده است که کربن ذخیرهشده سازههای فولادی برابر با ۳۲۰ است که این مقدار معادل کاهشی ۸ تا ۱۲ درصدی نسبت به مجموع انتشار کربن سازهها در طول یک دوره عملیاتی ۵۰ ساله است.
اگرچه سازههای فولادی دارای کربن عملیاتی و کربن ذاتی بیشتری نسبت به سازههای چوبی هستند، مزایای عملیاتی بلندمدت سازههای فولادی در مقایسه با سازههای چوبی — از جمله بهرهوری انرژی بالاتر از طریق پوستههای ساختمانی گستردهتر و سازههای یکپارچهشدهٔ پنلهای خورشیدی — دفع کربن از این سازهها را در بلندمدت بیشتر نیز افزایش میدهد.
بهینهسازی کورههای قوس الکتریکی با آهن کاهشیافته مستقیم هیدروژنی (DRI) ظرفیت لازم برای بهینهسازی فرآیند دفع کربن از صنعت فولاد را فراهم میکند. حذف کامل کُک از این فرآیند امکان تولید فولاد بدون کربن را تا سال ۲۰۳۰ فراهم میسازد. علاوه بر این، ارتقاءهای انجامشده از طریق هوش مصنوعی و شبکههای پاسخگو، کاهش بیش از ۴۰٪ در انتشارات کربن کورههای قوس الکتریکی (EAF) را ممکن میسازد. پذیرش زودهنگام این روشها توسط برخی شرکتها از پیش منجر به کاهش ۱۱٪ی کربن ذاتی نسبت به پنج سال پیش شده است.
اقتصاد چرخشی فولاد
ویژگیهای فولاد شامل بازیافتپذیری ۱۰۰ درصدی و بازیافتپذیری بیش از ۹۰ درصدی در سطح جهانی در پایان عمر مفید آن است.
فولاد متداولترین ماده سازهای دایرهای (سرچشمهباز) است که تولید میشود. بیش از ۹۰ درصد فولادهای پایانیافتهی عمر مفید خود در سطح جهانی بازیابی میشوند و در چرخه بعدی تولید مورد استفاده قرار میگیرند. این چرخه، تقاضا برای سنگآهن بهعنوان ماده اولیه تولید را کاهش داده و انتشارات ناشی از معدنکاوی و فرآورش سنگآهن را نیز کاهش میدهد. همچنین، عملیات کورههای قوس الکتریکی (EAF) در سالهای اخیر بهگونهای تغییر کردهاند که از ۹۳ درصد فولاد بازیافتی استفاده میکنند؛ بنابراین این کورهها بالاترین سطح یکپارچگی را در مواد سازهای دارند و فولاد را به عنوان پیشرو در ساختوساز دایرهای (سرچشمهباز) تثبیت میکنند. علاوه بر این، رویکردهای «طراحی برای جداسازی» (DfD) در ساختوساز فولادی امکان دستیابی به بازیافت تا ۹۵ درصد مواد را فراهم میسازد.
روش بازیابی — بازده ماده — تأثیر کربنی
تجزیهسازی >۹۵ درصد بازیابی — کاهش ۸۵ درصدی در مقایسه با تخریب
demolition متعارف: بازیافت کمتر از ۴۰٪ و انتشار گازهای گلخانهای سه برابر بیشتر
این راهبردها منافع ملموسی ایجاد میکنند: کاهش ۷۰٪ی پسماند ساختوساز، کاهش ۸۵٪ی انتشار کربن ناشی از فرآورش مواد، و استفاده مستقیم مجدد از عناصر سازهای با ارزش بالا. بازیافت فولاد، بهدلیل نسبت استحکام به وزن آن، کارایی حملونقل را بهبود میبخشد.
پایداری عملیاتی ممکنشده توسط سازه فولادی
ساخت دقیق در محل خارج از سایت و کاهش ۹۰٪ی پسماند در ساختوساز
با استفاده از مدلسازی سهبعدی و سیستم اتوماتیک ارهزنی و جوشکاری، عناصر فولادی خارج از محل پروژه و با دقتی در حد میلیمتر ساخته میشوند. این روش طراحی منجر به کاهش سفارشهای اضافی، خطاهای برش در محل پروژه و ضایعات بستهبندی میگردد و در مقایسه با بتن ریختهشده درجا، میزان ضایعات ساختوساز را تا ۹۰٪ کاهش میدهد. همچنین با کاهش ۴۰٪ سفرهای حملونقل ناشی از تحویل دقیقاً در زمان لازم (Just-in-Time) و بهینهسازی بار، انتشارات نیز کاهش مییابند. نتیجه این فرآیندها، تحویل پروژهها ۳۰ تا ۵۰ درصد سریعتر، کاهش ازدحام در محل اجرا و بازگرداندن ۹۰ درصد ضایعات از دفن در محلهای دفن زباله، افزایش ایمنی و بهبود کیفیت است.
عملکرد حرارتی و انطباقپذیری: سیستمهای ساختوساز و خورشیدی یکپارچه
قاببندی فولادی همچنین امکان ساخت سازهای محکمتر و دقیقتر را فراهم میکند. سیستمهای عایقبندی یکپارچه نیز سد حرارتی ایجاد میکنند که انتقال حرارت از طریق پلهای حرارتی را حذف مینمایند؛ این انتقال حرارت نسبت به سیستمهای بدون فولاد ۱۵ تا ۲۵ درصد کاهش مییابد. سیستمهای سقف و نمای ساختمان نیز نیاز به تقویتهای سازهای را کاهش میدهند. برخلاف سایر سیستمهای ساختمانی، فولاد با گذشت زمان نیز استانداردهای انرژی را فراتر میرود و امکان افزودن عایقبندی اضافی در بازسازیها (Retrofits) نیز وجود دارد.
دوام، طول عمر و انطباق با گواهینامههای ساختمان سبز
فولاد عمر مفید طولانیای دارد و با نگهداری مناسب، بیش از ۵۰ سال دوام میآورد؛ این ویژگی مزایای واقعیای برای پایداری به همراه دارد، زیرا نیاز به جایگزینی و مصرف منابع را کاهش میدهد. گواهینامههای اصلی ساختمانهای سبز، از جمله LEED، BREEAM و چالش ساختمان زنده (Living Building Challenge) از مؤسسه ILFI، اعتبارات متعددی را برای استفاده از موادی که نیاز کمتری به نگهداری دارند، مصرف کمکربن (Low-M)، عملکرد اثباتشده در محیطهای شدید و عمر طولانی اعطا میکنند. عمر طولانی فولاد بدون خوردگی (با فرض استفاده مناسب) و نیاز کم به نگهداری، با تأکید ساختمان بر عمر طولانی، انعطافپذیری و تابآوری کل ساختمان همسو است. در نتیجه، استفاده از فولاد ارزش قابلتوجهی به عملیات ساختمان اضافه میکند و به دستیابی به نتایج مطلوب از جمله ایمنی ساکنان، آسانبودن نگهداری و افزایش ارزش ساختمان کمک میکند.
سوالات متداول
کربن ذاتی چیست؟
کربن ذاتی مقدار دیاکسید کربن منتشرشده در طول مراحل استخراج، تولید و نصب مواد بهکاررفته در ساختمان است.
فولاد چگونه کربن ذاتی را در مقایسه با سایر مواد کاهش میدهد؟
فولاد به دلیل قابلیت بازیافت بالا و استفاده از روشهایی مانند کوره قوس الکتریکی (EAF) و سایر روشهای بسیار کارآمد که تولید دیاکسیدکربن کمتری دارند، منجر به کاهش کربن ذاتی میشود.
آیا فولاد را میتوان بدون افت عملکرد بازیافت کرد؟
یکی از مشخصههای برجسته فولاد این است که بهطور کامل قابل بازیافت است و هیچ افتی در عملکرد سازهای آن رخ نمیدهد.
مزایای فولاد در ساختوساز پایدار چیست؟
کاهش بارهای وارد بر سازه، ساخت پیشساخته کارآمد، آسانی در فرآیند تخریب برای بازیافت مواد و استفاده از سلولهای خورشیدی، همگی از مزایای متعدد فولاد در ساختوساز پایدار و پیشساخته هستند.
طول عمر متوسط سازههای فولادی چقدر است؟
با نگهداری مناسب، سازههای فولادی میتوانند بیش از ۵۰ سال دوام بیاورند که این امر برای استفاده پایدار بسیار مفید است؛ زیرا نیاز به جایگزینی آنها بهمراتب طولانیتر شده و مصرف مواد و منابع کاهش مییابد.