V současné době, kdy „betonářská lobby“ čelí kritice v souvislosti s tím, že výroba cementu způsobuje asi 7 % celkových emisí CO2, by bylo vhodné uvést též pozitivní dopad používání betonu. Je jím – poněkud obrazně řečeno – „zpětný odběr“ části CO2 emitovaného při vypalování slínku.
Některé okolnosti a trendy v navrhování betonových konstrukcí v souvislosti s klimatickými otázkami byly nedávno popsány v příspěvcích [1], [2] a [3]. Jejich hlavním motivem je snaha po snížení emisí skleníkových plynů, tj. zejména zmíněného oxidu uhličitého (CO2). V případě betonu jde tedy o snížení spotřeby portlandského cementu, jehož výroba (při níž dochází k vypalování slínku) právě emise CO2 způsobuje.
Karbonatace betonu a absorpce CO2
Přirozená chemická reakce, při které CO2 obsažený v okolním vzduchu proniká do betonu, reaguje s produkty hydratace a tzv. se „spotřebovává“, tj. beton jej přijímá, je známa jako karbonatace. Z pohledu klimatické zátěže se tedy jedná o pozitivní vlastnost betonu. Karbonatace postupuje od povrchu, který je v kontaktu s ovzduším, do hloubky. Její rychlost, která je v čase proměnná, závisí na expozičních podmínkách a vlastnostech betonu: na teplotě a vlhkosti prostředí, na druhu a množství cementu, na typu a množství příměsí, jejich velikosti zrn, na ošetřování betonu, na pórové struktuře a struktuře trhlin (tedy také na působení mechanického zatížení). Často se zjednodušeně hovoří o závislosti na expozičních podmínkách a pevnosti betonu. Pro posouzení absorpce CO2 na určité konstrukci je nutno uvážit vliv tvaru konstrukce (poměr povrchové plochy a objemu) a také fáze životního cyklu, zejména fázi užívání konstrukce a pak příp. také období za hranicí životnosti, kdy může docházet k dalšímu využití materiálu, tj. k jeho recyklaci (recyklovaný beton se používá jako náhrada kameniva např. do podkladních vrstev).
Na následujícím obr. je tento proces v jistém zjednodušení naznačen. Je nutno si uvědomit, že výroba cementu probíhá kontinuálně, ale zde znázorňujeme jen část objemu emitovaného CO2 vztaženou k množství betonu použitého pro danou konstrukci (označeno jako úsek 1), na které pak uvažujeme zpětné vstřebávání CO2 (absorpci či sekvestraci – úsek 5). Časový úsek 2 odpovídá době používání konstrukce (životnosti), úsek 3 představuje dobu po demolici (drcení, skládkování) a úsek 4 pak označuje dobu, kdy se příp. recyklát využívá.

V posledních letech byla ve světě tématu absorpce věnována velká řada odborných prací, ze kterých mj. plyne, že se při absorpci „spotřebuje“ v průměru 19 % z objemu CO2 emitovaného při výrobě použitého množství cementu (uvádí se i potenciálně možných až 75 %), jde tedy o nikoliv zanedbatelnou položku pro celkovou bilanci – např. pro analýzu životního cyklu (LCA). Podrobně se tímto tématem zabývá Eurokód ČSN EN 16757 [4] a doprovodný dokument [5]; jsou zde popsána zejména environmentální prohlášení o produktu (EPD) v souvislosti s fázemi životního cyklu, scénáře a výpočtová pravidla pro LCA. V informativní příloze BB je uvedena jednoduchá metoda výpočtu absorpce CO2 při karbonataci pomocí
k‑faktoru [mm/rok0,5], jehož hodnoty lze převzít z tabulky BB.1 pro různé pevnostní třídy a podmínky prostředí. V tabulce BB.2 jsou hodnoty korekce k‑faktoru pro betony s příměsmi a je připojeno několik příkladů výpočtu. Nevylučuje se však použití přesnějších modelů karbonatace. Dokument se dále zabývá fází po demolici, tj. zpracováním, skládkováním a využitím recyklátu, který vzhledem ke zvýšené ploše kontaktu betonu s ovzduším představuje zvýšenou možnost absorpce CO2. V závěru Eurokódu [4] je uvedena rozsáhlá bibliografie k tomuto tématu.
Uplatnění při posouzení trvalé udržitelnosti
Trvalá udržitelnost, která je definována jako zachování životního prostředí budoucím generacím v co nejméně pozměněné podobě, spočívá na třech pilířích: sociálním, ekonomickém a environmentálním. Pro posuzování trvalé udržitelnosti betonu byl zaveden vztah pro kBS, tzv. potenciál trvalé udržitelnosti materiálu, který zahrnuje pevnost, životnost a ekonáklady. Později byl ještě rozšířen o výrobní náklady [7]. Tato metodika bude jako informativní příloha zahrnuta do revidované normy ČSN P 73 2404.
Hodnota zmíněných ekonákladů se stanovuje jako součet dílčích položek příslušejících mj. také souvisejícím emisím, kde důležitý příspěvek představuje vliv CO2. Jestliže v této hodnotě uvážíme (odečteme) také výše zmíněnou absorpci CO2, projeví se to v hodnocení trvalé udržitelnosti betonové konstrukce pozitivně.
Závěrečné poznámky
Započítávání absorpce CO2, popsané v tomto textu, staví používání betonu z environmentálního hlediska do příznivějšího světla. V současné době však tento fakt bývá jen zřídka kdy připomínán a při hodnocení trvalé udržitelnosti betonu pravděpodobně doposud uplatnění vůbec nenalezl.
Literatura
[1] TEPLÝ, B., ŠTEVULA, M., ROVNANÍKOVÁ, P. Nové trendy při navrhování a posuzování betonových konstrukcí ve vztahu k připravovaným změnám v EN 206 a fib Model Code. Beton TKS. 2017, roč. 17, č. 3, s. 49 – 53.
[2] VESELÝ, V., TEPLÝ, B., ROVNANÍKOVÁ, P. Budoucnost navrhování betonových konstrukcí. Beton TKS, 4. mimořádné číslo. 2019, s. 172 – 175.
[3] VESELÝ, V., TEPLÝ, B. Beton a klima. Stavebnictví. 2020, č. 1 – 2, s. 12 – 13.
[4] ČSN EN 16757. Udržitelnost staveb – Environmentální prohlášení o produktu – Pravidla produktové kategorie pro beton a betonové prvky. Praha: ÚNMZ, srpen 2018.
[5] CEN/TR 17310:2019. Carbonation and CO2 uptake in concrete. Evropský výbor pro normalizaci, 2019.
[6] VYMAZAL, T., TEPLÝ, B., ROVNANÍKOVÁ, P. Metodika hodnocení trvalé udržitelnosti betonu. Beton TKS. 2018, roč. 18, č. 2, s. 58 – 62.
[7] LEHNER, P., HRABOVÁ, K., GHOSH, P., KONEČNÝ, P., TEPLÝ, B. Efektivní hodnocení trvalé udržitelnosti betonu s přírodním pucolánem. Beton TKS. 2020, roč. 20, č. 3, s. 52 – 55.