In urmatorii 40 de ani, este estimata cresterea cu 100% a stocului global al constructiilor. Carbonul incorporat doar din urmatoarele expansiuni va accelera incalzirea globala cu 6 ani, prin cantitatea emisiilor de carbon rezultate din fabricarea metalelor, a cimentului si din consumul de energie in operare. Constructiile reprezinta 50% din extractia de materie prima. Pe durata ciclului de viata, cladirile sunt responsabile pentru aproximativ 40% din emisiile globale de gaze cu efect de sera si folosesc aproximativ jumatate din materialele utilizate in Uniunea Europeana. In scopul de a gestiona impactul imens al mediului construit, cerintele sectorului public, initiativele legislative si cerintele sectorului privat pentru atingerea neutralitatii carbonului stimuleaza o crestere a necesitatii de cladiri cu emisii reduse de carbon.
Amprenta de carbon pe durata ciclului de viata al unei cladiri consta in suma impacturilor rezultate in urma extractiei materialelor si a proceselor de fabricatie, a transportului, a lucrarilor de construire, de intretinere, de reparatii si inlocuire a materialelor pe parcursul ciclului de viata al cladirii, a consumului de energie si apa si a prelucrarii materialelor in procesul de deconstructie, la finalul ciclului de viata al cladirii. In prezent, cea mai mare pondere a amprentei de carbon a unei cladiri este cauzata de consumul de energie operational, reprezentand 28% din emisiile globale totale. Cu toate acestea, rezultatele mai multor cercetari demonstreaza ca emisiile incorporate din materialele de constructie au, de asemenea, un impact semnificativ asupra ciclului de viata al cladirii si reprezinta 11% din emisiile globale totale. Pe masura ce emisiile provenite din utilizarea energiei scad datorita decarbonizarii aprovizionarii cu energie, precum si datorita cresterii eficientei energetice, impactul carbonului incorporat devine mai relevant.
Pana in prezent, reglementarile si politicile care vizeaza atenuarea potentialului de incalzire globala a cladirilor la nivel international s-au concentrat in principal pe consumul operational al energiei. Aceste reglementari au urmarit reducerea emisiilor de carbon prin certificate energetice si cerinte de eficienta, dar atingerea reducerii emisiilor necesara pentru atenuarea schimbarilor climatice va necesita idei noi. Un pas firesc este reprezentat de trecerea la reglementarea intregului ciclu de viata al cladirii, inclusiv a emisiilor incorporate din utilizarea materialelor, rezultate din procesele de extractie si fabricare, lucrari de construire, intretinere si din sfarsitul ciclului de viata al acestora. Reglementarile bazate pe emisii lasa, de asemenea, spatiu pentru inovare si incurajeaza industria sa dezvolte produse si solutii mai bune.
Evaluarea este efectuata pe durata ciclului de viata al cladirii sau, daca nu este definita, pe o durata de viata implicita de 50 de ani. Factorii de emisie pentru energia operationala sunt predefiniti si iau in considerare reducerea emisiilor in timp, datorita angajamentelor convenite de fiecare stat european. Pe langa amprenta de carbon, analiza include posibilitatea de a arata efectele pozitive pe care le poate avea cladirea, in calitate de „carbon handprint”. Acestea includ, de exemplu, beneficiile reciclarii materialelor dupa incheierea ciclului de viata al cladirii, reducerile de carbon rezultate in urma carbonatarii betonului, stocarea carbonului in materiale biologice si vanzarea excesului de energie regenerabila produsa in cladiri. Producatorii materialelor de constructie isi pot demonstra propriul impact prin publicarea declaratiei de mediu a produsului (Environmental Product Declaration EPD) conform EN 15804. Acest tip de declaratie ofera o modalitate standardizata de a comunica impactul unui produs asupra mediului si de a asigura consecventa si acceptarea informatiilor in diferite piete.
Amprenta de carbon a ciclului de viata al unei cladiri este definita in principal in timpul procesului de proiectare. Odata ce cladirea este finalizata si pregatita pentru utilizare, vor exista oportunitati limitate de reducere a emisiilor. In consecinta, adoptarea masurilor in timpul procesului de proiectare poate orienta dezvoltarea cladirii pentru obtinerea rezultatului optim al amprentei de carbon. De exemplu, alegerea amplasamentului va defini sursele de energie disponibile si cerintele de fundare pe baza tipului de sol. De asemenea, geometria cladirii eficientizarea spatiilor, materialul structural principal si obiectivele energetice sunt adesea definite in faza de concept. In timpul proiectarii detaliate, cele mai importante metode de reducere a emisiilor sunt reprezentate de eficienta energetica si alegerea surselor de energie regenerabila, utilizarea materialelor reciclate si regenerabile, alegerea materialelor cu durata lunga de viata si reducerea la minimum a consumului de materiale. Alegerea anumitor produse conteaza, de asemenea, deoarece materiale similare pot avea emisii duble atunci cand sunt achizitionate de la un producator mai putin eficient.
In consecinta, informatiile necesare pentru calcularea amprentei de carbon includ:
- informatii despre materialele de constructie si cantitatile acestora, extrase de exemplu din liste de cantitati sau, in mod ideal, din BIM (Building Information Modeling);
- informatii despre impactul extractiei si al fabricatiei materialelor si durata de viata a acestora;
- informatii despre consumul de energie operational si sursele de energie pe baza calculelor energetice.
Cea mai usoara, mai rapida si mai fiabila metoda de evaluare a amprentei de carbon a ciclului de viata al unei cladiri este reprezentata de utilizarea unui software de evaluare care contine baze de date ale emisiilor si sprijina metoda de calcul aleasa (de exemplu, platforma online OneClick LCA sau programul plugin Design LCA pentru modelarea 3D in Archicad).
Reducerea carbonului incorporat din cladiri este esentiala pentru atingerea obiectivelor de constructie net zero si de neutralitate din punct de vedere al emisiilor de carbon. Cu toate acestea, exista multa incertitudine cu privire la modul de reducere a carbonului incorporat. Au fost identificate zece metode imperioase pentru reducerea amprentei de carbon. Pentru a cuantifica impactul potential al adoptarii acestor practici, a fost utilizat un exemplu de proiectare a unui scenariu de referinta, si anume o cladire tipica, avand un ciclu de viata de 60 de ani, care nu include aceste practici. Atunci cand se ia in considerare cantitatea de carbon incorporat, deja proiectul ar trebui sa aiba asigurata o performanta energetica decenta si optiuni de alimentare cu energie cu emisii scazute de carbon. Este necesara evitarea amplasamentelor in care transportul se bazeaza pe masini private sau cu distante mari de transport pentru utilizatori. Acest aspect pozitiv al eficientei energetice, al energiei regenerabile si al accesului la modalitati alternative de transport ofera o baza solida pentru continuarea decarbonizarii.
Reguli de proiectare
- Nu construiti pentru un termen scurt
Optimizarea impactului ciclului de viata pentru o perioada mai mica de 60 de ani nu merita. Daca necesarul cladirii nu este durabil, de exemplu, din cauza schimbarilor demografice in curs sau a modificarilor de planificare urbana, acest aspect poate fi rezolvat prin proiectarea fie a unei cladiri care este foarte adaptabila, fie prin construirea unei cladiri modulare, usor transportabile, care sa poata satisface cererea pentru o perioada mai scurta de timp. Economiile potentiale ale emisiilor de gaze cu efect de sera sunt de 40-50% fata de cladirea de referinta.
- Evitati locurile care necesita stabilizarea solului si fundatiile adanci
Conditiile solului influenteaza foarte mult stabilizarea si fundatiile de care va avea nevoie proiectul. Daca amplasamentul necesita fundatii masive pentru a sustine cladirea, reconsiderati situl. Daca un astfel de sit este inevitabil, se va analiza daca se poate amplasa cladirea in sit astfel incat sa fie optimizata distanta pana la roca de baza, deoarece probabil aceasta variaza si, de asemenea, se va lua in considerare o solutie structurala mai usoara, de exemplu, din lemn sau otel. In cele din urma, este indicata evitarea betonului turnat in situ, care tinde sa fie cea mai grea dintre toate solutiile structurale. Economiile potentiale ale emisiilor de gaze cu efect de sera sunt de 30% fata de cladirea de referinta.
- Luati in considerare optiunile structurale: ar putea functiona un material mai usor sau din lemn?
Alegerea structurilor din lemn, atunci cand cerintele permit acest lucru, poate reduce in mod substantial impactul carbonului incorporat in majoritatea proiectelor. Fata de cladirea de referinta, cantitatea de carbon incorporat – atunci cand este masurat pe intregul ciclu de viata – ar avea o reducere de aproximativ 30%.
- Alegeti produse cu emisii scazute de carbon: stabiliti cerinte clare si selectati furnizorii potriviti
Stabilirea cerintelor de performanta de mediu pentru materiale si produse reprezinta o modalitate eficienta de reducere a impactului, mentinand rezultatul proiectarii si al performantei. Cerintele ar putea specifica obiective minime de performanta a carbonului sau alte masuri, cum ar fi stipularea utilizarii agregatelor reciclate pentru beton, de exemplu. Aceasta strategie functioneaza eficient pentru toate materialele la care aprovizionarea este competitiva si unii furnizori sunt dispusi sa livreze produse cu performante de mediu imbunatatite. Economiile potentiale ale emisiilor de gaze cu efect de sera sunt de 10% fata de cladirea de referinta.
- Optimizati forma cladirii: obtineti reducerea masei printr-o forma compacta
Ca regula generala, o forma simpla este mai eficienta din punct de vedere al materialelor si din punct de vedere energetic. Constructia intr-o forma patrata nu este intotdeauna posibila din cauza cerintelor de iluminare naturala, functionale sau de distributie a spatiului. O forma mai complexa a cladirii conduce la cerinte suplimentare pentru proiectarea peretilor exteriori si necesita, de asemenea, coridoare de acces suplimentare. Daca o constructie necesita scari suplimentare si zone de lift in locatii diferite, acest lucru poate adauga o cerinta de materiale suplimentare, fara crearea neaparata a unor suprafete suplimentare corespunzatoare utilizabile. Economiile potentiale ale emisiilor de gaze cu efect de sera sunt de 10% fata de cladirea de referinta. Acest lucru presupune ca, daca proiectul de referinta ar fi o cladire alungita cu trei etaje, impactul carbonului incorporat ar fi cu aproximativ 10% mai mare. De asemenea, aceasta forma mareste suprafata anvelopei si, ca urmare, pierderea de energie prin anvelopa cladirii.
- Proiectati plansee mai subtiri: reduceti utilizarea materialelor pentru plansee si pentru anvelopa
Planseele au o contributie majora la carbonul incorporat al unei cladiri. Spre deosebire de anvelopa, suprafata planseelor este definita in conformitate cu suprafata interioara necesara. Planseele ofera elemente structurale, acustice si de rezistenta la foc pentru cladire, printre altele, si pot incorpora tevi sau alte instalatii. Reducerea grosimii nete a planseelor cu 10 cm reduce in mod corespunzator inaltimea anvelopei cladirii, economisind astfel materialele necesare pentru plansee si pereti si consumul de energie, prin reducerea pierderilor din conductivitate. Unele bune practici includ utilizarea tehnologiilor inovatoare, inclusiv grinzi compozite Deltabeam, plansee Bubbledeck (plansee cu goluri pe doua directii, in care sunt inglobate sfere din material plastic) si plansee cu interior gol in cazul constructiilor din beton. Acest tip de schimbare poate reduce impactul incorporat al ciclului de viata al cladirii cu aproximativ 6%.
De asemenea, este de remarcat faptul ca, avand deschideri mai mici pentru stalpii de rezistenta, este posibila utilizarea planseelor mai usoare si cu un necesar mai scazut de otel si ciment. Acest lucru va trebui echilibrat cu impactul asupra materialelor folosite pentru stalpi si impactul potential asupra adaptabilitatii viitoare a spatiilor. Unele tipuri de plansee au impact mai mare si ar trebui sa se acorde o atentie sporita proiectarii generale si alegerii acestora. Reducerea grosimii nete a planseelor unei cladiri de referinta a determinat potentiale economii de emisii de carbon de aproximativ 6%.
- Nu construiti structuri separate pentru parcari: aplicati politici de parcare pentru a schimba cererea
Incercati sa reduceti numarul de locuri de parcare, pentru a nu depasi maximul legal (in mod ideal ar trebui redus si acest numar, daca legea ar permite, multe sisteme de certificare a sustenabilitatii la nivel international incurajand aceasta practica) in special locurile de parcare subterane si locurile din zonele de parcare supraetajate. Daca sunt necesare locuri de parcare subterane, luati in considerare ridicarea cladirii astfel incat zona de parcare sub cladire sa fie deschisa, la nivelul solului, iar cladirea sa fie inaltata pe stalpi. Aceasta metoda poate economisi o cantitate substantiala de materiale in peretii inutili din jurul locurilor de parcare. Ponderea impactului carbonului incorporat pentru structurile de parcare este de 7% (in cazul initial, cu mixul de parcari foarte dependent de masinile private). Daca parcarea subterana si supraterana ar putea fi relocata doar in locuri de parcare supraterane, acest impact ar fi cu aproximativ 69% mai mic, deci o reducere totala potentiala a carbonului de 4,8%.
- Utilizati pereti mobili sau modulari pentru a rezolva problemele de redistribuire a spatiului
Deoarece configuratiile planului de etaj se pot schimba adesea, o buna practica ar fi utilizarea peretilor interiori reutilizabili si posibil mobili, in masura in care functioneaza pentru tipul de cladire (exemplu, cladiri de birouri). In mod similar ar trebui tratate traseele electrice care urmaresc aranjarea locurilor amenajate de lucru in cladirile de birouri. Daca aceasta practica nu este aplicabila proiectului, se poate lua in considerare aplicarea unor metode de constructie care sa permita indepartarea placilor de pardoseala in mod intact. Daca presupunem ca jumatate din peretii interiori ai cladirii de referinta sunt portanti, dar restul ar necesita reconstructie la fiecare deceniu pentru a se potrivi cerintelor in schimbare ale planului de etaj, impactul ciclului de viata al materialelor ar fi cu aproximativ 4% mai mare, in comparatie cu un scenariu in care configuratia peretilor ar ramane imobila pana cand materialul ajunge la sfarsitul duratei de viata.
- Evitati elementele cu valoare limitata, de exemplu pentru pardoseli, tavane sau fatade
Daca placarea sau materialele utilizate pentru fatade ofera in principal o functie estetica, luati in considerare omiterea acesteia. Daca tavanele interioare nu ofera, de exemplu, protectie acustica sau impotriva incendiilor, intregul element ar putea fi omis. Acest lucru va permite si un acces mai bun pentru mentenanta instalatiilor si a cablurilor. Aceleasi consideratii se aplica pardoselilor: o pardoseala simpla din beton lustruit ar putea fi o optiune buna pentru anumite tipuri de spatii (nu pentru toate, bineinteles). Ponderea impactului carbonului incorporat pentru tavanele interioare este de aproximativ 1%. In plus, o placare a fatdelor cu un element estetic din otel are un impact asupra ciclului de viata de aproximativ 2%. Evitarea completa a pardoselii ar genera reduceri de impact de aproximativ 4%.
- Alegeti solutii de durabile pentru ferestre si acoperisuri
Investitia in materiale durabile inseamna mai putine inlocuiri in timp, ceea ce se traduce in mai putine emisii de carbon, mai putine deseuri generate, costuri mai mici pe durata ciclului de viata si un deranj scazut al chiriasilor. Ce reprezinta un material durabil si potrivit variaza in functie de conditii; cu toate acestea, principiul ramane acelasi.
In functie de conditiile proiectului, specificarea sistemelor cu durata mai lunga a ciclului de viata poate economisi atat emisiile de carbon, cat si bani. Acest lucru poate determina reduceri ale cantitatii de carbon incorporat pe durata ciclului de viata de aproximativ 3%.
Regulile prezentate sunt doar cateva metode de reducere a amprentei de carbon, dar mai exista si altele, precum includerea multor modele si produse inovatoare sau aplicarea unora dintre urmatoarele practici:
- includerea metodei de proiectare pentru dezasamblare si a altor principii ale economiei circulare in proiect;
- achizitionarea materialelor locale ori de cate ori este posibil, pentru a reduce impactul rezultat din transportul acestora;
- asigurarea optimizarii calculului de rezistenta a materialelor structurale, pentru diferite utilizari;
- reducerea risipei prin specificarea atenta a materialelor si achizitionarea cu acorduri de preluare la sfarsitul ciclului de viata;
- luarea in considerare a longevitatii materialelor utilizate – daca trebuie inlocuite frecvent, impactul lor va fi mai mare.
In concluzie, cresterea populatiei urbane la nivel mondial va determina constructii fara precedent, care vor genera emisii de carbon incorporat provenit numai din cladirile noi care vor depasi 100 de gigatone pana in 2060. Daca toate lucrarile de construire, inclusiv infrastructura si renovarile, sunt incluse, activitatea globala de constructii pana in 2060 poate depasi 230 gigatone de carbon incorporat, cu exceptia cazului in care continutul de carbon este redus drastic.
Carbonul incorporat are un impact asupra climei pe termen scurt. Daca retelele energetice se decarbonizeaza, carbonul incorporat din noile cladiri poate ramane factorul mai mare de emisii pe termen lung. Pe masura ce cladirile devin mai eficiente din punct de vedere energetic si folosesc mai multe surse de energie regenerabila, ponderea proportionala a carbonului incorporat creste. De aceea, carbonul incorporat al cladirilor are o importanta esentiala pentru proiectare si este abordat cu metode de eficienta diferita de reducere a emisiilor de carbon, inclusiv prin raportarea emisiilor de carbon, compararea in proiectare, evaluarea emisiilor de carbon, limitele de carbon si compensarea obligatorie. Metodele de reducere a carbonului incorporat variaza, de asemenea, in modul in care este evaluata performanta si daca selectia produselor cu emisii scazute de carbon este inclusa ca masura complementara.
Bibliografie:
[2] worldgbc.org/advancing-net-zero/embodied-carbon
Autor: arh. Laura GABUREANU – LEED AP BD+C, O+M, ID+C, ND | BREEAM NC Assessor | WELL AP | EDGE Expert | SITES AP | Fitwel Ambassador | Active Score AP | LCA Specialist
…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 203 – iunie 2023, pag. 32-35
Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Lasă un răspuns