Pozitivní klimatický efekt betonu

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.

Znázornění celkové bilance CO2 v průběhu času

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.

Positive effect of concrete on climate

At present, when the concrete lobby’ faces a criticism related to a claim that the production of cement generates approx. 7 % of total emissions of the CO2, it may be appropriate to mention the positive impact of using concrete. This would mean taking back’ part of the CO2 emitted during the burning of clinker.

5/2020 Architektura | 15. 10. 2020 | Úvodník

Beton pro život a krásu

Vážené čtenářky a čtenáři, v tomto čísle věnovaném současným stavbám je názorně ukázáno, že česká ar­chitektura ve svých špičkových výkonech nezaostává za světem, ale je již scho­p­ná konkurovat tvorbě v zavedených zemích, jako je Německo, Nizozemí nebo Švýcarsko. Beton – ať...
5/2020 Architektura | 15. 10. 2020 | Materiály a technologie

Obkladové panely pro výdechový objekt tunelu Blanka v Praze

Předmětem článku je popis konstrukčního řešení a procesu výroby atypických staveništních prefabrikátů, navržených jako obklad železobetonového válcového výdechového objektu Bubenečského tunelu, který je součástí tunelového komplexu Blanka v Praze. Reliéf obkladových panelů je...
5/2020 Architektura | 15. 10. 2020 | Historie

Bohumil Böhm a jeho nadstranická architektura stranických výborů KSČ výborů KSČ jižních Čech

Architekt Bohumil Böhm se řadí mezi výrazné osobnosti architektury vzniklé v době socia­lismu. Jeho plavecký stadion z roku 1971 si díky na svou dobu progresivnímu hyperbolickému zastřešení získal i mezinárodní věhlas. Kolektivní dům, který dokončil o pár let dříve v roce 1964...