Czas na rewolucję w budownictwie

W świecie rosnącego niedoboru zasobów, odpowiedzialne wykorzystanie surowców staje się egzystencjalnym wyzwaniem. W samych Niemczech każdego roku produkuje się ponad 200 milionów ton odpadów budowlanych - ponad połowę wszystkich wytwarzanych odpadów. Ta gigantyczna ilość podkreśla potrzebę zmiany paradygmatu: odejścia od liniowej koncepcji "bierz-produkuj-odpady" na rzecz gospodarki o obiegu zamkniętym.

Również w firmie Leipfinger-Bader na różnych etapach procesu produkcji cegieł gromadzą się połamane cegły i piasek ceglany. Aby wykorzystać te resztki jako cenne zasoby w sposób przyjazny dla środowiska, opracowano proces, który umożliwia ponowne przetworzenie wcześniej wypalonych resztek w nowe bloki ścienne. Cegła na zimno składa się z 90 % materiału ceglanego pochodzącego z recyklingu i nie wymaga energochłonnego wypalania.

Dostępność wytwarzanych przemysłowo produktów budowlanych odegrała decydującą rolę w wydajności, jakości i przystępności cenowej budownictwa w ciągu ostatniego stulecia. Umożliwia ona branży reagowanie na wyzwania rynkowe za pomocą innowacyjnych rozwiązań. Ale czy te rozwiązania, z ich czasami wysoką emisją gazów cieplarnianych i nierozerwalnymi konstrukcjami, są nadal zrównoważone lub nadają się do ponownego wykorzystania?

Pierwotnie zaprojektowany jako praca magisterska na Uniwersytecie Technicznym w Monachium, sufit z litego drewna i gliny, który został obecnie opracowany do produkcji seryjnej, oferuje dwie zalety: Geometria drewnianego stropu zoptymalizowana za pomocą sterowanej robotem produkcji tworzy konstrukcję nośną, która jest wypełniona gliną o gęstości nasypowej 2200 kg/m3 w celu stworzenia zamknięcia pomieszczenia, ochrony przeciwpożarowej, izolacji akustycznej i masy termicznej. Zamiast ubijania mieszanki gliny wybrano proces formowania z wykorzystaniem środków przepływowych znanych z przemysłu spożywczego. Ma to tę zaletę, że możliwy jest wysoki stopień swobody geometrycznej, co oznacza, że na przykład rury i instalacje techniczne mogą być elastycznie formowane w komponencie.

Przegrody zewnętrzne budynków znajdują się w centrum ważnych europejskich regulacji mających na celu zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych w sektorze budowlanym. Celem jest osiągnięcie standardu zeroenergetycznego, który drastycznie zmniejszy zużycie energii, a tym samym emisję CO2 dzięki ulepszonej izolacji, wydajnym oknom i drzwiom oraz innowacyjnym materiałom budowlanym.

W tym miejscu pojawia się ambitny, finansowany przez UE projekt EASI ZERo: W jego ramach bada się, w jaki sposób wykorzystanie materiałów biogenicznych i pochodzących z recyklingu może poprawić parametry termiczne nowych i istniejących przegród zewnętrznych budynków o 20%. Jak sama nazwa wskazuje, można to osiągnąć już podczas produkcji, minimalizując emisję CO2. Leipfinger-Bader koncentruje się przede wszystkim na zrównoważonych materiałach izolacyjnych. Badane są na przykład różne warianty wypełnionych izolacją cegieł podkładowych - a także alternatywy dla izolacyjnych skrzynek rolet i żaluzji zewnętrznych, które już okazują się obiecujące w praktyce.

Prowadzony przez Université Côte d'Azur projekt INBUILT w ramach programu Horyzont Europa opracowuje i demonstruje dziesięć innowacyjnych produktów i systemów budowlanych, które znacznie zmniejszają ślad węglowy budynków; w tym duże cegły z ubitej ziemi, cegły wypalane i niewypalane z recyklingu, hybrydowe panele ze słomy i gliny, beton z recyklingu i bloki betonowe z recyklingu, prefabrykowane zewnętrzne i wewnętrzne elementy ścienne wykonane z odpadów drzewnych, inteligentne okna ze szkłem z recyklingu i ramami z bio-PUR, prefabrykowane ściany osłonowe na bazie biologicznej, maty izolacyjne wykonane z makulatury i włókien tekstylnych pochodzących z recyklingu, płyty izolacyjne/panele akustyczne wykonane z grzybni grzybów oraz moduły fotowoltaiczne drugiego cyklu życia.

Innowacyjne rozwiązania opracowane przez Leipfinger-Bader zostały zweryfikowane w skali laboratoryjnej, a w kolejnym etapie zostaną przetestowane w rzeczywistych środowiskach budowlanych.

Czym byłyby wieżowce, mosty i fundamenty bez betonu jako materiału budowlanego? Prawdopodobnie trudno to sobie wyobrazić. Wynaleziony przez Rzymian jako "opus caementicium", materiał budowlany jest integralną częścią placów budowy od połowy XX wieku. Jednak to, co okazuje się zaletą ze względu na łatwość formowania i wysoką nośność w połączeniu ze zbrojeniem, jest wątpliwe z ekologicznego punktu widzenia. W tym miejscu pojawia się projekt badawczy R-ZiEMENT

W serii testów wykorzystano połamane cegły jako dodatek do betonu, ponieważ materiał ten jest nadal reaktywny nawet po spaleniu. Może to dodatkowo zwiększyć wytrzymałość produktu końcowego. Wstępne testy z "R-ZiEMENT" są obiecujące: osiągnięto redukcję klinkieru cementu portlandzkiego o około 30 procent.

Co fasady ceramiczne mogą zrobić w walce ze stresem cieplnym w miastach? Całkiem sporo. Dlatego właśnie opracowywany jest konfigurator, który może być używany do tworzenia konfigurowalnych elementów ściennych i elewacyjnych, aby konkretnie wpływać na lokalny klimat miejski. Można to osiągnąć dzięki ceramicznym fasadom, tak zwanym Climate Active Envelopes. Dzięki specjalnemu układowi cegieł w strukturze podwójnej powłoki, CAB zacieniają się pod wpływem światła słonecznego: Podczas gdy cegły nośne obniżają temperaturę wewnętrzną pod względem letniej izolacji cieplnej, elewacja zewnętrzna zmniejsza również efekt wyspy ciepła w miastach poprzez samozacienianie.

Ponadto, ze względu na ich wysoką zdolność magazynowania, uwalniają one ciepło z powrotem do środowiska tylko w nocy, co ma pozytywny wpływ zarówno na klimat wewnętrzny, jak i zewnętrzny.

Każdego roku w Niemczech produkuje się około 220 milionów ton mineralnych odpadów budowlanych. Nasz projekt badawczy Kreisbau ma na celu bardziej efektywny recykling tych odpadów i produkcję wysokiej jakości materiałów budowlanych pochodzących z recyklingu. Wspólnie z naszymi partnerami opracowujemy innowacyjne procesy, aby zminimalizować zawartość siarczanów w odpadach z rozbiórki murów i przywrócić materiały do cyklu budowlanego w postaci innowacyjnych materiałów budowlanych RC.

Projekt HyHoLe wall ma na celu przekształcenie branży budowlanej poprzez badania i rozwój cienkich, wielkoformatowych paneli wykonanych z drewna i gliny. Nacisk kładziony jest na optymalizację właściwości higrotermicznych, poprawę zdolności sorpcyjnych, urabialności paneli i ich prefabrykacji w elementach składowych. Zastosowanie specjalnych minerałów ilastych ma na celu zmaksymalizowanie regulacji wilgotności i zwiększenie masy termicznej w celu poprawy komfortu w pomieszczeniach.

Przemysłowa produkcja tych paneli umożliwia nie tylko szybki montaż, ale także dostosowanie do indywidualnych wymagań budynku, co oznacza, że projekt wnosi znaczący wkład w efektywne gospodarowanie zasobami i zrównoważony rozwój w branży budowlanej.

Projekt Timber Earth Slab (T.E.S.) obejmuje badania i rozwój innowacyjnego systemu stropowego, który łączy w sobie zalety drewna i gliny w hybrydowym podejściu. Celem jest stworzenie przemysłowo produkowanego sufitu drewniano-glinianego Net-Zero, który spełnia wymagania dotyczące ochrony przeciwpożarowej, masy termicznej i izolacji akustycznej w wielopiętrowych konstrukcjach drewnianych. Opracowywany jest proces prefabrykacji z wykorzystaniem wspomaganego komputerowo projektowania i zrobotyzowanej produkcji w celu wytworzenia niestandardowych i zasobooszczędnych komponentów.

T.E.S. dąży do zaoferowania zrównoważonej alternatywy dla sufitów litych, która jest konkurencyjna zarówno pod względem ekologicznym, jak i ekonomicznym oraz znacznie zmniejsza ślad węglowy przemysłu budowlanego.