Сталеві конструкції та вплив Ініціативи з декарбонізації промисловості на вбудований вуглецевий слід
Максимальна декарбонізація сталевих конструкцій досягається за рахунок використання 93 % вторинної сировини в їхньому складі та виробництва сталі у електродугових печах, що викидають 0,68 метричної тонни CO₂. У порівнянні, традиційні доменні печі викидають приблизно 2,3 метричної тонни CO₂ і зараз становлять меншість у сталеварінні завдяки покращенню інтеграції відновлюваних джерел енергії, що ще більше оптимізує витрати та емісії в процесі виробництва сталі.
Порівняння сталі, бетону та дерева за оцінкою життєвого циклу
Життєвий цикл оцінок сталевих конструкцій у будівництві порівняно з альтернативними будівельними матеріалами, зокрема деревом та бетоном, показав, що сталева промисловість протягом приблизно 50 років постійно перевершує дерево та бетон за показниками викидів вуглекислого газу. Сталеві конструкції, будучи за своєю природою легшими та займаючи менший об’єм порівняно з конструкціями, побудованими з інших матеріалів, мають перевагу значного зменшення розмірів, глибини та вартості фундаментів. Крім того, оскільки сталеві конструкції виготовляються заздалегідь на заводі, це додатково зменшує кількість відходів та надлишкових матеріалів на будівельному майданчику.
Вбудований вуглецевий слід сталі та експлуатаційний вуглецевий слід
За даними, вбудований вуглецевий слід сталевих конструкцій становить 320, що на 8–12 % менше порівняно з загальними викидами вуглекислого газу від таких конструкцій протягом 50-річного експлуатаційного циклу.
Хоча сталеві конструкції мають вищий експлуатаційний та вбудований вуглецевий слід порівняно з дерев’яними, довгострокові експлуатаційні переваги сталевих конструкцій над дерев’яними — такі як енергоефективність завдяки більш досконалим будівельним оболонкам та інтегрованим конструкціям сонячних панелей — ще більше сприяють декарбонізації таких конструкцій.
Оптимізація електродугових печей за допомогою водневого безпосередньо відновленого заліза (DRI) дає змогу досягти максимальної декарбонізації сталеплавильної промисловості. Повне виключення коксу з цього процесу робить можливим отримання сталі з нульовим вуглецевим слідом уже до 2030 року. Крім того, завдяки впровадженню штучного інтелекту та адаптивних енергомереж потенційне зниження викидів для електродугових печей (EAF) може перевищити 40 %. Деякі компанії вже ранньо впровадили ці практики й досягли зниження вбудованого вуглецевого сліду на 11 % порівняно з показниками п’ятирічної давності.
ЦИРКУЛЯРНА ЕКОНОМІКА СТАЛІ
Сталеві матеріали характеризуються повною (100 %) вторинною перероблюваністю та вторинною перероблюваністю понад 90 % у кінці терміну експлуатації по всьому світу.
Сталь є найбільш циркулярним конструкційним матеріалом, що виробляється. Понад 90 % сталі, яка досягла кінця свого корисного терміну експлуатації, відновлюється по всьому світу й використовується у наступному циклі виробництва. Цей цикл зменшує потребу в залізних рудах як основному сировинному матеріалі для виробництва, а також зменшує викиди, пов’язані з видобутком руди та її переробкою. У останні роки технологія електродугових печей (EAF) значно змінилася: тепер у них використовується 93 % вторинної сталі, що забезпечує їм найвищий рівень циркулярності серед конструкційних матеріалів і підтверджує лідерство сталі в галузі циркулярного будівництва. Крім того, застосування концепції проектування з метою демонтажу (DfD) у сталевих конструкціях дозволяє досягти рівня відновлення матеріалів до 95 %.
Метод відновлення / Вихід матеріалу / Вплив на вуглецевий слід
Демонтаж / >95 % відновлення / Зниження на 85 % порівняно зі зруйнуванням
Традиційне знесення <40 % відновлення, викиди — утричі вищі
Ці стратегії забезпечують конкретні переваги: скорочення будівельних відходів на 70 %, зниження викидів вуглекислого газу на 85 % (у процесі обробки матеріалів), безпосереднє повторне використання елементів конструкцій високої цінності. Відновлення сталі підвищує ефективність транспортування завдяки її співвідношенню міцності до маси.
Експлуатаційна стійкість, забезпечена сталевою конструкцією
Точне виготовлення поза місцем будівництва та скорочення будівельних відходів на 90 %
Використовуючи систему 3D-моделювання та автоматизовані системи різання й зварювання, сталеві елементи виготовляються поза майданчиком із точністю до міліметра. Цей процес проектування мінімізує надлишкове замовлення матеріалів, помилки різання на будмайданчику та відходи від упаковки, що призводить до зменшення обсягу будівельних відходів на 90 % порівняно з бетонними конструкціями, виконаними безпосередньо на місці. Завдяки скороченню кількості транспортних рейсів на 40 % за рахунок доставки «точно вчасно» та оптимізації навантаження зменшуються також викиди. Результатом цих процесів є прискорення термінів реалізації проектів на 30–50 %, зменшення перевантаженості будмайданчика та перенаправлення 90 % відходів від полігонів для твердих побутових відходів, а також підвищення рівня безпеки й якості.
Теплові характеристики та адаптивність: інтегровані будівельні та сонячні системи
Сталевий каркас також дозволяє зробити будівництво більш герметичним і точним. Інтегровані системи ізоляції також створюють тепловий бар’єр, що усуває теплові мости — систему передачі тепла, яка зменшується на 15–25 % порівняно з системами без сталевого каркаса. Системи покрівлі та фасадів також зменшують необхідність у конструктивних підсиленнях. На відміну від інших будівельних систем, сталь з часом зберігає свою придатність навіть після перевищення строків дії енергетичних стандартів, а при модернізації додатково встановлюється теплоізоляція.
Стійкість, тривалий термін експлуатації та відповідність стандартам сертифікації «зелених» будівель
Сталь має тривалий термін експлуатації — понад 50 років за умови регулярного технічного обслуговування, що має реальні переваги для стійкого розвитку, оскільки зменшує потребу в заміні матеріалів та використанні ресурсів. Основні сертифікації «зелених» будівель, такі як LEED, BREEAM та «Виклик живої будівлі» (Living Building Challenge) від ILFI, надають значну кількість балів за використання матеріалів, які потребують меншого обслуговування, мають низький вміст матеріалів (low-M), доведену ефективність у екстремальних умовах та тривалий термін служби. Тривалий термін служби сталі без корозії (за умови її правильного застосування) та мінімальне обслуговування узгоджуються з акцентом будівлі на тривалості життя, адаптивності та стійкості всієї конструкції. Як наслідок, використання сталі додає значну цінність експлуатації будівлі: воно сприяє досягненню бажаних результатів — безпеки для користувачів, простоти обслуговування та збільшення вартості будівлі.
Часті запитання
Що таке втілений вуглець?
Втілений вуглець — це кількість двоокису вуглецю, що виділяється під час видобутку, виробництва та монтажу матеріалів, використаних у будівлі.
Як сталь зменшує вбудований вуглець порівняно з альтернативами?
Сталь забезпечує зниження вбудованого вуглецю завдяки високій придатності до вторинної переробки та використанню електродугових пічних (EAF) і інших дуже ефективних методів, що виробляють менше CO₂.
Чи можна сталь переробляти без втрати експлуатаційних характеристик?
Одна з найбільш вражаючих характеристик сталі полягає в тому, що її можна повністю переробляти без втрати структурних експлуатаційних характеристик.
Які переваги сталі у сталому будівництві?
Зниження навантажень, ефективне попереднє виготовлення, простота демонтажу для подальшого відновлення матеріалів та використання фотогальванічних елементів — усе це сприяє різноманітним перевагам сталого попереднього виготовлення.
Яка середня тривалість експлуатації сталевих конструкцій?
За належного обслуговування сталеві конструкції можуть служити понад 50 років, що є дуже вигідним для тривалого використання, оскільки вони потребують заміни рідше й зменшують витрати матеріалів/ресурсів.