Экологичные строительные материалы: варианты устойчивого строительства для глобального будущего

Строительная отрасль вносит значительный вклад в глобальные выбросы углерода и истощение ресурсов. Использование экологичных строительных материалов и устойчивых методов строительства имеет решающее значение для смягчения воздействия на окружающую среду и создания более устойчивого будущего. Это всеобъемлющее руководство исследует мир экологичных строительных материалов, предлагая глобальный взгляд на их преимущества, применение и влияние на застроенную среду.

Что такое экологичные строительные материалы?

Экологичные строительные материалы определяются как те, которые являются экологически ответственными и ресурсоэффективными на протяжении всего их жизненного цикла. Это включает в себя добычу, производство, транспортировку, установку, использование и утилизацию. Цель состоит в том, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду, сохранить ресурсы и улучшить здоровье и благополучие жильцов здания.

Ключевые характеристики экологичных строительных материалов:

• Возобновляемые и из устойчивых источников: Материалы, получаемые из возобновляемых ресурсов, управляемых ответственным образом.
• Содержание вторичного сырья: Материалы, изготовленные с использованием вторичного сырья, что сокращает количество отходов и сохраняет первичные ресурсы.
• Низкая воплощенная энергия: Материалы, требующие минимального количества энергии для добычи, обработки и транспортировки.
• Прочные и долговечные: Материалы с длительным сроком службы, что снижает необходимость в частой замене.
• Нетоксичные и с низким содержанием ЛОС: Материалы, которые не выделяют вредные химические вещества или летучие органические соединения (ЛОС) в воздух, улучшая качество воздуха в помещениях.
• Местного происхождения: Материалы, полученные от близлежащих поставщиков, что сокращает выбросы от транспортировки и поддерживает местную экономику.
• Биоразлагаемые или компостируемые: Материалы, которые могут разлагаться естественным путем в конце своего жизненного цикла.

Преимущества использования экологичных строительных материалов

Применение экологичных строительных материалов предлагает широкий спектр экологических, экономических и социальных преимуществ:

• Снижение воздействия на окружающую среду: Экологичные материалы минимизируют истощение ресурсов, сокращают загрязнение и снижают выбросы углерода, связанные со строительством и эксплуатацией зданий.
• Улучшение качества воздуха в помещениях: Нетоксичные материалы сокращают выброс вредных химических веществ, создавая более здоровую внутреннюю среду для жильцов здания.
• Энергоэффективность: Многие экологичные материалы способствуют повышению энергоэффективности, снижая затраты на отопление и охлаждение.
• Сохранение водных ресурсов: Некоторые материалы способствуют сохранению воды, например, водопроницаемые покрытия и водосберегающее озеленение.
• Сокращение отходов: Использование переработанных и подлежащих вторичной переработке материалов минимизирует строительные отходы и снижает нагрузку на свалки.
• Экономия средств: Хотя некоторые экологичные материалы могут иметь более высокую начальную стоимость, их долгосрочные преимущества, такие как экономия энергии и снижение затрат на обслуживание, могут привести к значительной экономии средств в течение жизненного цикла здания.
• Повышение стоимости здания: Экологичные здания часто более привлекательны и имеют более высокую рыночную стоимость благодаря своим характеристикам устойчивости и положительному влиянию на здоровье и благополучие жильцов.
• Вклад в достижение Целей устойчивого развития (ЦУР): Использование экологичных строительных материалов поддерживает несколько Целей устойчивого развития ООН, включая ответственное потребление и производство, борьбу с изменением климата, а также устойчивые города и населенные пункты.

Виды экологичных строительных материалов

Рынок экологичных строительных материалов постоянно развивается, регулярно появляются новые и инновационные продукты. Вот некоторые из наиболее часто используемых экологичных строительных материалов:

1. Возобновляемые и из устойчивых источников материалы

Эти материалы получают из возобновляемых ресурсов, управление которыми обеспечивает их долгосрочную доступность и минимизирует воздействие на окружающую среду.

• Древесина: Древесина, заготовленная в устойчиво управляемых лесах (например, сертифицированных Лесным попечительским советом - FSC), является возобновляемым и универсальным строительным материалом. Бамбук, хотя технически и является травой, также является быстро возобновляемым ресурсом, часто используемым для напольных покрытий, облицовки стен и конструктивных элементов.
• Примеры: Бамбуковый пол в школе в Коста-Рике, сертифицированная FSC древесина в жилом доме в Германии.
• Пробка: Пробка — это возобновляемый материал, получаемый из коры пробкового дуба. Она используется для напольных покрытий, облицовки стен и изоляции.
• Примеры: Пробковая изоляция в пассивном доме в Австрии, пробковый пол в публичной библиотеке в Португалии.
• Линолеум: Линолеум — это прочный и экологичный материал для напольных покрытий, изготовленный из натуральных ингредиентов, таких как льняное масло, канифоль, пробковая пыль и древесная мука.
• Примеры: Линолеумный пол в больнице в Швеции, линолеум, используемый в средней школе в Великобритании.
• Соломенные тюки: Соломенные тюки — это легкодоступный и недорогой побочный продукт сельского хозяйства, который можно использовать для утепления стен и в качестве несущих конструкций.
• Примеры: Дом из соломенных тюков в Австралии, общественный центр, построенный с использованием соломенных тюков в США.

2. Переработанные материалы

Переработанные материалы производятся с использованием вторичного сырья, что сокращает количество отходов и сохраняет первичные ресурсы.

• Переработанный бетон: Бетон от снесенных зданий можно измельчить и использовать в качестве заполнителя в новых бетонных смесях, что снижает потребность в первичном заполнителе и отводит отходы со свалок.
• Примеры: Переработанный бетон, используемый в дорожном строительстве в Японии, заполнитель из переработанного бетона в новом офисном здании в Канаде.
• Переработанная сталь: Сталь легко поддается вторичной переработке и может быть использована для производства новых стальных изделий, таких как конструкционные балки, арматурные стержни и кровля.
• Примеры: Переработанная сталь, используемая при строительстве небоскребов в Китае, стальной каркас из переработанного сырья на складе в США.
• Переработанный пластик: Пластиковые отходы можно перерабатывать в различные строительные материалы, включая настилы, кровельную черепицу и изоляцию.
• Примеры: Настил из переработанного пластика в общественном парке в Бразилии, кровельная черепица из переработанного пластика, установленная на домах в Южной Африке.
• Переработанное стекло: Стеклянные отходы можно измельчать и использовать в качестве заполнителя в бетоне или перерабатывать в стеклянную плитку и столешницы.
• Примеры: Стеклянные столешницы из переработанных бутылок в ресторане в Испании, стеклянная плитка из переработанного стекла, установленная в ванной комнате в Мексике.

3. Материалы с низкой воплощенной энергией

Эти материалы требуют минимального количества энергии для добычи, обработки и транспортировки.

• Трамбованная земля: Строительство из трамбованной земли включает уплотнение смеси почвы, глины и песка для создания стен. Этот метод требует минимальных затрат энергии и использует местные материалы.
• Примеры: Дом из трамбованной земли в Марокко, общественный центр, построенный по технологии трамбованной земли в Аргентине.
• Саман (Adobe): Саманные кирпичи изготавливаются из высушенной на солнце глины и соломы. Это низкоэнергетический строительный материал, который хорошо подходит для засушливого климата.
• Примеры: Саманные дома в Нью-Мексико, исторические саманные здания в Перу.
• Костробетон (Hempcrete): Костробетон — это биокомпозитный материал, изготовленный из костры конопли (древесной сердцевины растения), извести и воды. Это легкий, дышащий и огнестойкий материал с низкой воплощенной энергией.
• Примеры: Дом из костробетона во Франции, костробетон, используемый для изоляции в проекте реконструкции в Великобритании.
• Глиняный кирпич (местного производства): Глиняные кирпичи, если они произведены на месте, могут иметь относительно низкий углеродный след по сравнению с материалами, транспортируемыми на большие расстояния.
• Примеры: Глиняные кирпичи местного производства, используемые в жилищном строительстве в Индии, глиняные кирпичи из близлежащего карьера, используемые в здании школы в Италии.

4. Нетоксичные и с низким содержанием ЛОС материалы

Эти материалы не выделяют вредные химические вещества или летучие органические соединения (ЛОС) в воздух, улучшая качество воздуха в помещениях.

• Натуральные краски и отделочные материалы: Натуральные краски и отделочные материалы изготавливаются из растительных масел, смол и пигментов. Они не содержат вредных химических веществ и ЛОС.
• Примеры: Натуральные краски, используемые в детском саду в Дании, натуральные отделочные материалы для дерева, применяемые на фабрике экологичной мебели в Канаде.
• Натуральная изоляция: Натуральные изоляционные материалы, такие как овечья шерсть, целлюлоза и хлопок, не содержат вредных химических веществ и обеспечивают отличные тепловые характеристики.
• Примеры: Изоляция из овечьей шерсти в доме в Новой Зеландии, целлюлозная изоляция из переработанной бумаги, используемая на чердаке в США.
• Древесные материалы без формальдегида: Формальдегид — это распространенное ЛОС, содержащееся во многих изделиях из дерева. Выбирайте древесные изделия, сертифицированные как не содержащие формальдегид или с низким содержанием ЛОС.
• Примеры: Фанера без формальдегида, используемая в кухонных шкафах в Японии, МДФ с низким содержанием ЛОС, используемый в производстве мебели в Германии.
• Клеи и герметики с низким содержанием ЛОС: Клеи и герметики могут выделять ЛОС в воздух. Выбирайте продукты, сертифицированные как с низким содержанием ЛОС или без ЛОС.
• Примеры: Клеи с низким содержанием ЛОС, используемые для укладки напольных покрытий в Сингапуре, герметики без ЛОС, используемые при строительстве ванной комнаты в Австралии.

Сертификация и стандарты для экологичных строительных материалов

Различные сертификаты и стандарты могут помочь потребителям и строителям определять и выбирать экологичные строительные материалы. Некоторые из наиболее признанных сертификаций включают:

• Leadership in Energy and Environmental Design (LEED): LEED — это система оценки экологичности зданий, разработанная Советом по экологическому строительству США (USGBC). Она предоставляет основу для проектирования, строительства, эксплуатации и обслуживания экологичных зданий.
• Forest Stewardship Council (FSC): Сертификация FSC гарантирует, что древесная продукция поступает из ответственно управляемых лесов.
• Cradle to Cradle Certified: Продукция, сертифицированная по стандарту Cradle to Cradle, оценивается на предмет ее экологического и социального воздействия на протяжении всего жизненного цикла.
• GREENGUARD Certification: Сертификация GREENGUARD гарантирует, что продукция соответствует строгим стандартам по выбросам химических веществ.
• Energy Star: Energy Star — это программа Агентства по охране окружающей среды США (EPA), которая определяет энергоэффективные продукты.
• Global Ecolabelling Network (GEN): GEN — это глобальная сеть организаций по экологической маркировке, которые продвигают экологически предпочтительные товары и услуги. Многие страны имеют свои собственные экомаркировки, которые являются частью этой сети.

Внедрение экологичных строительных материалов в строительные проекты

Успешная интеграция экологичных строительных материалов в строительные проекты требует тщательного планирования и исполнения. Вот несколько ключевых шагов:

1. Постановка целей в области устойчивого развития: Определите четкие цели в области устойчивого развития для проекта, такие как сокращение выбросов углерода, сохранение воды и улучшение качества воздуха в помещениях.
2. Проведение оценки жизненного цикла: Оцените воздействие различных вариантов материалов на окружающую среду на протяжении всего их жизненного цикла, от добычи до утилизации.
3. Приоритет местным и региональным материалам: Закупка материалов на месте сокращает выбросы от транспортировки и поддерживает местную экономику.
4. Указание экологичных материалов в строительной документации: Четко указывайте экологичные строительные материалы в строительной документации и убедитесь, что подрядчики осведомлены о целях в области устойчивого развития.
5. Проверка сертификатов материалов: Убедитесь, что материалы соответствуют требуемым сертификатам и стандартам для экологичного строительства.
6. Правильная установка и обслуживание: Убедитесь, что экологичные материалы установлены и обслуживаются должным образом, чтобы максимизировать их производительность и долговечность.
7. Мониторинг и оценка производительности: Отслеживайте производительность экологичных материалов с течением времени, чтобы оценить их эффективность и определить области для улучшения.
8. Вовлечение заинтересованных сторон: Вовлекайте все заинтересованные стороны, включая архитекторов, инженеров, подрядчиков и жильцов здания, в процесс принятия решений, чтобы обеспечить достижение целей в области устойчивого развития.

Проблемы и соображения

Хотя преимущества экологичных строительных материалов очевидны, существуют также некоторые проблемы и соображения, которые следует учитывать:

• Стоимость: Некоторые экологичные материалы могут иметь более высокую начальную стоимость по сравнению с традиционными материалами. Однако анализ затрат жизненного цикла часто выявляет долгосрочную экономию.
• Доступность: Доступность некоторых экологичных материалов может быть ограничена в определенных регионах.
• Эксплуатационные характеристики: Важно убедиться, что экологичные материалы соответствуют требуемым стандартам производительности по долговечности, огнестойкости и другим факторам.
• Образование и обучение: Подрядчики и строители должны быть обучены правильной установке и использованию экологичных материалов.
• Гринвошинг: Остерегайтесь «гринвошинга», когда компании делают вводящие в заблуждение заявления об экологических преимуществах своей продукции. Всегда проверяйте сертификаты и стандарты.

Мировые примеры устойчивого строительства

По всему миру инновационные архитекторы и строители демонстрируют потенциал экологичных строительных материалов и устойчивых методов строительства. Вот несколько примеров:

• The Edge (Амстердам, Нидерланды): Это офисное здание является одним из самых устойчивых в мире, в нем широко используются переработанные материалы, солнечные панели и система сбора дождевой воды.
• Pixel Building (Мельбурн, Австралия): Это углеродно-нейтральное офисное здание включает в себя ряд устойчивых решений, таких как переработанный бетон, зеленые стены и ветряная турбина.
• Bullitt Center (Сиэтл, США): Это шестиэтажное офисное здание спроектировано так, чтобы быть энерго- и водо-позитивным, используя солнечные панели, сбор дождевой воды и компостирующие туалеты.
• ACROS Fukuoka Prefectural International Hall (Фукуока, Япония): Это здание имеет массивную ступенчатую зеленую крышу с более чем 35 000 растений, создавая уникальное и устойчивое городское пространство.
• The Crystal (Лондон, Великобритания): Это здание, являющееся инициативой по созданию устойчивых городов, демонстрирует различные зеленые технологии и дизайнерские стратегии, включая солнечные панели, сбор дождевой воды и геотермальную энергию.
• «Земные корабли» (Earthships, различные локации): «Земные корабли» — это самодостаточные дома, построенные с использованием переработанных материалов, таких как шины, бутылки и банки, а также натуральных материалов, таких как земля и солома. Они предназначены для обеспечения устойчивого проживания в автономных условиях.

Будущее экологичных строительных материалов

Будущее экологичных строительных материалов светло, постоянные исследования и разработки ведут к созданию новых и инновационных продуктов. Некоторые ключевые тенденции, за которыми стоит следить:

• Биомимикрия: Материалы, вдохновленные природой, имитирующие свойства и функции природных систем.
• Наноматериалы: Материалы, разработанные на наноуровне для улучшения их свойств, таких как прочность, долговечность и изоляция.
• 3D-печать: 3D-печать используется для создания строительных компонентов из устойчивых материалов, что сокращает отходы и позволяет создавать индивидуальные проекты.
• Самовосстанавливающиеся материалы: Материалы, которые могут автоматически ремонтировать себя, продлевая свой срок службы и снижая затраты на обслуживание.
• Улавливание и утилизация углерода: Технологии, которые улавливают углекислый газ из атмосферы и используют его для создания строительных материалов, таких как бетон.

Заключение

Экологичные строительные материалы необходимы для создания более устойчивой и жизнеспособной застроенной среды. Применяя эти материалы и устойчивые методы строительства, мы можем уменьшить наше воздействие на окружающую среду, улучшить здоровье и благополучие жильцов зданий и создать более светлое будущее для грядущих поколений. Это требует совместных усилий архитекторов, инженеров, строителей, политиков и потребителей для приоритизации устойчивости и внедрения инновационных решений. Поскольку мир продолжает сталкиваться с экологическими проблемами, важность экологичных строительных материалов будет только расти.

Принятие принципов экологичного строительства — это не просто вариант; это необходимость для устойчивого глобального будущего.