Строительные материалы на биологической основе: будущее экологичного строительства
Строительные материалы на биологической основе — это инновационное решение, которое может изменить будущее строительной индустрии. Они создаются из возобновляемых ресурсов, таких как растения, животные, микроорганизмы и даже отходы сельского хозяйства. Эти материалы не только экологичны, но и помогают снизить негативное воздействие строительной отрасли на окружающую среду.
Строительный сектор сегодня ответственен за 40% мировых выбросов углерода. Это огромная цифра, которая требует срочных мер. Материалы на биологической основе могут стать ключом к решению этой проблемы. Они не только уменьшают выбросы углекислого газа, но и способствуют устойчивому развитию.
Что такое материалы на биологической основе?
Материалы на биологической основе — это продукты, созданные из биомассы, которая получается из возобновляемых источников. Это могут быть побочные продукты сельского хозяйства, лесного хозяйства, а также отходы животноводства. Например, древесина, солома, конопля, мицелий и даже водоросли используются для создания строительных материалов.
Эти материалы обладают рядом преимуществ:
- Они возобновляемы и доступны на местном уровне.
- В процессе их производства связывается углерод, что снижает его концентрацию в атмосфере.
- Они могут быть переработаны или утилизированы без вреда для окружающей среды.
Эксплуатационный и воплощенный углерод
Когда мы говорим о воздействии зданий на окружающую среду, важно учитывать два типа выбросов углерода: эксплуатационный и воплощенный.
Эксплуатационный углерод — это выбросы, связанные с использованием здания, например, отоплением, освещением и кондиционированием воздуха.
Воплощенный углерод — это выбросы, которые возникают на этапе строительства, включая производство материалов, их транспортировку, монтаж и демонтаж.
Долгое время внимание было сосредоточено на снижении эксплуатационного углерода, например, за счет повышения энергоэффективности зданий. Однако воплощенный углерод только недавно стал объектом пристального внимания. Именно здесь материалы на биологической основе могут сыграть решающую роль.
Преимущества биоматериалов
Использование биоматериалов в строительстве имеет множество преимуществ:
- Снижение выбросов углекислого газа. Исследования показывают, что использование биоматериалов может снизить энергоемкость здания на 20%.
- Связывание углерода. Растения поглощают углекислый газ в процессе роста, что делает биоматериалы углеродно-нейтральными или даже углеродно-отрицательными.
- Доступность. Многие биоматериалы, такие как солома или конопля, являются побочными продуктами сельского хозяйства и доступны в больших количествах.
- Переработка. Биоматериалы, такие как древесина, легко поддаются вторичной переработке и могут использоваться повторно.
Классификация биоматериалов
Биоматериалы можно разделить на несколько категорий в зависимости от их происхождения и свойств:
- Лигноцеллюлозные материалы. Это древесина, солома, конопля и другие растительные материалы.
- Материалы на основе белка. Например, шерсть, перья и другие продукты животного происхождения.
- Земляные материалы. Утрамбованная земля, глина и другие природные материалы.
- Живые материалы. Это мицелий, водоросли и другие микроорганизмы.
Древесина: традиционный и современный материал
Древесина — один из самых известных и широко используемых биоматериалов. Она имеет долгую историю в строительстве и продолжает оставаться популярной благодаря своим экологическим и эксплуатационным свойствам.
Современные деревянные конструкции, такие как клееный брус (CLT) и фанера, позволяют сохранять значительное количество углерода в зданиях. Например, в CLT до 50% массы составляет углерод, который остается связанным на протяжении всего срока службы здания.
Однако важно учитывать, что климатическая выгода от использования древесины достигается только в том случае, если вырубленные деревья заменяются новыми. Это процесс, который может занять десятилетия.
Быстрорастущие материалы
Быстрорастущие материалы, такие как бамбук, конопля и солома, становятся все более популярными в строительстве. Они растут быстро, что делает их доступными и устойчивыми.
Например, бамбук используется для создания структурных элементов, а солома — для теплоизоляции. Эти материалы не только экологичны, но и обладают отличными эксплуатационными характеристиками.
Земляные материалы
Утрамбованная земля — это традиционный строительный материал, который возвращается в современное строительство благодаря своей низкой углеродоемкости и доступности.
Современные технологии, такие как 3D-печать, позволяют создавать сложные конструкции из земли. Например, проект TECLA, разработанный Mario Cucinella Architects и компанией Wasp, представляет собой первый в мире дом, напечатанный на 3D-принтере из земли.
Мицелий и водоросли
Мицелий — это вегетативная часть грибов, которая используется в качестве связующего вещества в композитных материалах. Он полностью биоразлагаем и может быть использован для создания строительных блоков, панелей и других элементов.
Водоросли, с другой стороны, используются для создания биореактивных фасадов, которые могут производить энергию. Проект SolarLeaf в Гамбурге — это пример успешного применения водорослей в строительстве.
Отходы как ресурс
Текстильные, бумажные и пищевые отходы также находят применение в строительстве. Например, переработанный текстиль используется для создания теплоизоляционных материалов, а пищевые отходы — для производства акустических панелей.
Компании, такие как Inno-Therm и Le Relais, уже предлагают продукты из переработанного текстиля, которые не только экологичны, но и эффективны.
Вызовы и перспективы
Несмотря на множество преимуществ, использование биоматериалов в строительстве сталкивается с рядом вызовов. Например, их долговечность и надежность должны быть сопоставимы с традиционными материалами.
Европейский Союз активно поддерживает развитие биоматериалов через такие инициативы, как Европейская промышленная стратегия и Циркулярный план действий. Однако для широкого внедрения этих материалов необходима четкая правовая база и поддержка со стороны инвесторов.
