Останні новини

Бетон вважається найпоширенішим будівельним матеріалом у світі, і водночас він завдає значної шкоди екології. Цемент - головний інгредієнт бетону - є другим за величиною промисловим джерелом викидів вуглецю на планеті. Тільки на виробництво цементу припадає до 8% викидів CO2 у атмосферу, що сприяє поглибленню кліматичної кризи. Вуглець утворюються і безпосереднью у виробничому процесі, і внаслідок використання викопного палива, яке використовується у генерації електроенергії, потрібної для забезпечення роботи підприємств.

З 1990-х виробництво цементу в світі збільшилося на 300%, і надалі, за даними Chatham House, буде тільки зростати.

Водночас це збільшення попиту на цемент відбуватиметься в часи, коли нагальним постало питання про кліматичну нейтральність і «зелену трансформацію, тому будівельній індустрії треба швидко скоротити викиди вуглецю. Для України проблема набуває особливої актуальності в контексті повоєнного відновлення та досягнення амбітних цілей відповідно до Паризької кліматичної угоди.

«Українська енергетика» дослідила, які можливості для декарбонізації цементної галузі викликають інтерес у науковців і бізнесу та як національна система торгівлі одиницями викидів СО2 може створити стимули для її «зеленої» модернізації.

Поглинання вуглецю

Бетон може вбирати вуглекислий газ і зберігати його - цей процес називається поглинанням (або секвестрацією) вуглецю.

Раніше вчені припускали, що обсяг вуглекислого газу, який бетон здатен поглинути з атмосфери, доволі малий порівняно з викидами CO2 у процесі його виробництва. Тепер їм вдалося перевірити цю гіпотезу на практиці. Дослідження Колорадського університету в Боулдері засвідчило, що бетонні будівлі насправді здатні певною мірою знизити завдану ними шкоду клімату.

Порівняно з попередніми прогнозами, вчені отримали вражаючі дані: до 19% вуглецю, викинутого в атмосферу під час виробництва бетону, може бути абсорбовано і процесі його використання.

Такого висновку дійшла науковиця Адріана Соуто-Мартінес. Вона розбиралася, як протікає секвестрація вуглецю в різних бетонних сумішах з плином часу. Дослідниця підрахували його кількість в 30 різних бетонних сумішах, які найчастіше застосовуються в будівництві. Потім за допомогою комп'ютерного моделювання оцінила термін використання, аби зʼясувати вплив на навколишнє середовище конкретно для кожного етапу «життєвого циклу» бетону - від виробництва до вилучення з експлуатації або переробки.

Головний висновок дослідження: чим міцніший бетон, тим менше вуглецю він «викидає» в атмосферу.

Оцінка можливостей цементу поглинати вуглець залежить від різних параметрів на кшталт типу цементу або кінцевої форми бетонних конструкцій. Та для майбутніх досліджень вона є важливою відправною точкою. Архітектори та інженери ухвалюють важливі рішення щодо дизайну і характеристик бетонних сумішей, враховуючи потенційний вплив на клімат. Тепер у їхньому розпорядженні з'явилися підтверджені дані щодо бетону, на які можна спиратися при розробці проєктів.

Існують й інші варіанти, як «змусити» бетон поглинати вуглекислий газ. Канадська компанія CarbonCure пропонує впорскувати зріджений CO2 у вологий бетон. Це може призвести до того, що в атмосферу викидатиметься кожного року на 700 млн тонн менше вуглецю. Цю технологію взяли на озброєння вже понад 100 виробників бетону.

Хоча цей будівельний матеріал наразі не є абсолютно безпечним для клімату, такі дослідження доводять, що є варіанти значно скоротити його негативний вплив. На основі наукових висновків можна створити більш екологічно ефективні технології його виробництва, а в майбутньому – модернізувати галузьь загалом та вивести її на новий рівень.

Альтернативні варіанти

Дослідники знаходять й інші способи зробити будівництво більш нейтральним для климату. Наприклад, через заміну цементу та інших складників під час виробництва бетону. Вчені з Університету Бата стверджують, що до 10% піску в бетоні можна замінити пластиком, не порушуючи структурної цілісності будівельного матеріалу. Водночас це дозволить утилізувати пластикові відходи, що є серйозною проблемою. «Вітається будь-яка альтернатива гниттю на звалищі», - зазначає Річард Болл з Університету Бата.

Конструкторська фірма Fibercon з Австралії розробила власну технологію зміцнення бетону переробленим пластиком.

В компанії підрахували: якщо замість традиційноо матерілу – армованої сталевої сітки – повністю перейти на перероблений пластик, то викиди СО2 можна скоротити на 90%.

В Ексетерському університеті у Великій Британії вчені за допомогою нанотехнологій додають у бетон графен (порошок, утворений методом механічного розшарування графіту у воді). Це робить будівельний матеріал удвічі міцнішим і вчетверо посилює його захист від води порівняно з традиційним бетоном. Ба більше, на виробництво бетону, укріпленого графеном, потрібно наполовину менше сировини, супутніх матеріалів та електроенергії.

Ще один підхід, який може в теорії зробити революцію в індустрії – це 3D-друк будинків. З його допомогою можна скоротити витрати бетону на 40%, стверджує Джон Орр з інженерного факультету Кембриджського університету.

Вуглецева нейтральність

Швейцарські вчені дійшли висновку, що до 2050 року викиди вуглецю від застосування бетону в будівництві можна скоротити на 80% - причому без впровадження будь-яких радикальних змін у стандартах його виробництва або значних інвестицій у новаційну технологію захоплення, використання і зберігання вуглецю (Carbon Capture, Utilisation and Storage, CCUS)

Замість цього будівельним компаніям треба вкладати кошти в більш ефективні способи виробництва бетону, засновані на принципах циркулярної економіки, мінімізувати кількість відходів і підвищувати попит на екологічні матеріали.

Наприклад, швейцарська корпорація Holcim, що є одним із провідних виробників цементу в світі, з 2018 року виготовляє його з використанням перероблених будівельних відході, частка яких в загальному обʼємі суміші може сягати 20%. Основний ринок збуду такого цементу – компанії з країн ЄС, які прагнуть модернізувати бізнес за принципами Європейської зеленої угоди та отримати з цього додатковий зиск.

«З точки зору обсягів будівництва та застосування необхідних для цього матеріалів, щомісяця в світі зʼявляється місто розміром з Нью-Йорк. За таких умов забезпечувати попит на цемент і не заповнювати звалища сміттям стає дедалі складніше – через брак місця плата за їх використання постійно зростає. Це робить переробку будівельних матеріалів та їх повторне використання привабливим бізнесом, який сприяє декарбонізації галузі і стає драйвером зростання», - каже генеральний директор Holcim Мілан Гутович.

Хоча традиційний цемент залишається поширеним на ринку будівельних матеріалів, проте дедалі більше споживачів покладаються на його більш дорогу кліматично нейтральну альтернативу, ціна якої враховує «зелену премію». Згодом це дозволяє економити витрати на придбання одиниць викидів вуглецю. «Ще п'ять років тому декарбонізація нашої галузі

викликала сильний головний біль. Сьогодні я думаю, що це найбільша можливість для бізнесу», - стверджує Мілан Гутович. За його даними, якщо на початок 2023 року кліматично нейтральний цемент займав 16% продажів в будівному сегменті у світі, то в І кварталі 2024 року ця частка складала вже близько 25%.

Державна підтримка важлива

Попри зростання попиту, розвиток виробництва «зеленого цементу» відбувається «занадто повільно» через дефіцит комерційно спроможних рішень. Про це йдеться в дослідженні Chatham House «Інновації в низьковуглецевому цементі та бетоні». Тому бізнесу потрібний доступ до «стійкого фінансування та державної підтримки, щоб вивести технологічні інновацій будівельної галузі на ринок», вважають автори дослідження.

Додаткові перепони створює також слабка конкуренція серед виробників. «У секторі домінує жменька великих гравців, які обережно ставляться до новаторських продуктів, що кидають виклик існуючим бізнес-моделям», - стверджують експерти. Проте, на їх думку, ситуацію може змінити розвиток торгівлі одиницями СО2. Крім того, уряди повинні встановлювати чіткі зобовʼязання по декарбонізації будівельної галузі, визначати галузеві цілі скорочення викидів, надавати державну підтримку пілотним інноваційним проєктам, а також посилювати правила для досягнення вуглецевої нейтральності на всьому ланцюжку виробництва і використання будівельних матеріалів.

Український контекст

Експерт Біоенергетичної асоціації України Володимир Крамар в коментарі «Українській енергетиці» підтвердив, що цементна галузь наразі вивчає різні стратегії зменшення викидів СО2. Серед перспективних варіантів він назвав розробку нових складників будівельного матеріалу, модернізацію та електрифікацію виробництва, перехід від викопного палива до низьковуглецевих джерел енергії на цементних підприємствах, використання технології CCUS.

На урядовому рівні, зі свого боку, подають сигнали, що попри складнощі військового часу українським цементникам варто готуватись до декарбонізації та ринкових інновацій, які диктує кліматичний порядок денний ЄС.

«Виклики перед нами стоять дуже серйозні, головні серед них стосуються адаптації законодавства до стандартів ЄС. І це складне питання, оскільки має значний вплив на промисловість та економіку. Напевно, наша країна перша, яка взяла на себе такі амбітні зобов’язання за такий короткий термін», - так пояснила нагальність проблеми Вікторія Кірєєва, заступниця Міністра захисту довкілля та природних ресурсів України.

Вона звернула увагу також на перспективи національної системи торгівлі квотами на викиди СО2 (СТВ), яка дозволить визначити українську ринкову ціну на вуглець.

«СТВ - це новий і складний фінансовий механізм… Впровадження цієї системи не лише стимулюватиме бізнес інвестувати в екологічні технології, але й сприятиме адаптації економіки до європейських стандартів, відкриваючи нові можливості для міжнародної співпраці», - зазначила чиновниця.

Раніше Міндовкілля анонсувало, що українська СТВ повноцінно запрацює в 2026 році, а до цього, протягом 2025-го, відбудеться її пілотний запуск.

Світлана Долінчук, спеціально для «Української енергетики»