الكربون المتجسد في البناء الخرساني

ما هو الكربون المتجسد في البناء الخرساني؟

يُعرّف الكربون المتجسد في البناء بأنه انبعاثات الكربون المرتبطة بتصنيع ونقل مواد البناء وعملية البناء. حيث تمثل المباني 39% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (GHG) العالمية، و28% من عمليات البناء و 11% من الكربون المتجسد من مواد البناء والتشييد.

في بعض الحالات، يمكن أن يمثل الكربون المتجسد ما يصل إلى نصف إجمالي البصمة الكربونية للمبنى على مدار حياته. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى عمليات تصنيع المواد كثيفة الكربون والكميات الكبيرة من الوقود الأحفوري المستخدم قبل وصول المواد إلى موقع البناء.

الحاجة إلى فهم الكربون المتجسد في البناء الخرساني:

على عكس الكربون التشغيلي، لا يمكن تقليل الكربون المتجسد في المواد بمجرد اكتمال تشييد المبنى. ومع استمرار المباني في تحسين الكفاءة التشغيلية مع زيادة التعقيد، سيشكل الكربون المتجسد نسبة أكبر من إجمالي انبعاثات الكربون مدى الحياة للمباني.

على الرغم من أن الوعي بهذا الموضوع لا يزال يتزايد، إلّا أن حساب الكربون المتجسد ضروري لصناعة البناء لأنها تعمل على التخفيف من تغير المناخ. حيث أنه إذا لم يتم فعل أي شيء لمعالجة قضية الكربون المتجسد، فمن غير المرجح أن تتحقق أهداف الانبعاثات الضرورية.

للحفاظ على الاحترار العالمي في حدود 2 درجة مئوية. يحب تحقيق الأهداف المناخية الطموحة، ويجب أن تكون معالجة الكربون المتجسد جزءًا من استراتيجية التخفيف من حدة المناخ في صناعة البناء والتشييد.

تقييم الكربون المتجسد في البناء الخرساني:

يتم تحديد النقاط الساخنة للكربون والأنظمة أو المواد التي تساهم بأكبر قدر في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في المبنى. حيث سيمكن ذلك فريق المشروع من تحديد الأولويات واختيار المواد التي يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا. كما أن تقييم دورة حياة المبنى بالكامل هي الطريقة الأكثر استخدامًا لتقييم الكربون المتجسد.

من أجل الفهم الأولي والحصول على فكرة عن البصمة الكربونية في مواد مختلفة، تتوفر بعض الموارد المجانية على الإنترنت. ويمكن للمرء أن يشير إلى مخزون باث للكربون والطاقة (ICE)، وهو مصدر يحظى بالاحترام منذ فترة طويلة لبيانات الكربون المتجسد، والتي تشتمل على بيانات الأثر البيئي والصحي الأساسية على 102 من مواد البناء المشتركة.

يمكن الرجوع إلى إعلانات المنتجات البيئية لفهم البصمة الكربونية لمنتجات معينة. حيث تعتمد المنتجات البيئية على الوحدات الوظيفية بدلاً من الوزن، وتوفر عمومًا البصمة الكربونية لمادة معينة أو مجموعة من المنتجات بدلاً من خط الأساس العام.

أفضل طريقة للحصول على صورة واضحة لكيفية مقارنة منتج أو نظام بآخر في سياق مشروع بناء هو استخدام تقييم دورة حياة المبنى بالكامل. وتحلل العملية تأثير مواد البناء من جوانب مختلفة. على سبيل المثال، يمكن التحقق من إمكانية الاحترار العالمي لمادة ما على مدار دورة حياتها بأكملها.

كيفية تقليل الكربون المتجسد في البناء الخرساني:

السؤال الأول الذي يجب طرحه قبل البدء في مشروع البناء هو ما إذا كانت هناك حاجة فعلية للبناء الجديد أم أن إعادة استخدام مواد البناء التي تم إنقاذها ودمجها يمكن أن ينجز العمل. ومن خلال تجنب استخدام مواد البناء الجديدة، سيكون من الممكن تجنب آثارها تمامًا.

من المهم أيضًا التفكير في العمر الافتراضي للمباني الجديدة قبل بنائها. ولا يبدو أنه من الممكن انبعاث الكربون مرتين أو ثلاث مرات من خلال تشييد مبنى جديد عندما يمكن للمبنى الحالي أن يخدم استخدامين أو ثلاثة استخدامات مختلفة على مدار حياته.

تحسين النظم الهيكلية في البناء الخرساني:

واحدة من أهم النقاط التي تم الحصول عليها من تقييم دورة حياة المبنى بالكامل هي أن الأنظمة الهيكلية هي المصادر الرئيسية للكربون المتجسد في المبنى، بتكوين 80%.

لذلك، فإنّ الخطوة الأساسية لتقليل الكربون المتجسد في المشروع هي التركيز على النظام الهيكلي. كما يمكن تحسين الخرسانة والخشب والصلب بطرق مختلفة لتقليل التأثيرات.

1. الخرسانة والأسمنت في البناء الخرساني:

للخرسانة بصمة كبيرة بسبب عملية انبعاث الكربون المستخدمة في صناعة الأسمنت البورتلاندي الموثق، أحد مكوناته الرئيسية. حيث تساهم هذه العملية في 5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية.

يمكن تقليل الكربون المتجسد للخرسانة في المشاريع عن طريق استبدال بعض الأسمنت بمواد إسمنتية تكميلية (SCMs) مثل الرماد المتطاير أو خبث الفرن العالي. وهناك عدة طرق لتقليل محتوى الأسمنت، مثل الاستخدام الأقل عن طريق تحديد حصى عالي الجودة أو تقليل محتوى الماء.

يمكن أيضًا تقليل تأثير الخرسانة من خلال إقامة حوار مباشر مع مورد الخرسانة الجاهزة وتحديد المتطلبات الهيكلية والبيئية.

2. فولاذ في البناء الخرساني:

من حيث الوزن، يحتوي الفولاذ على بصمة كربونية أعلى بكثير من الخرسانة. حيث يساهم طن واحد من الفولاذ في ما يقرب من طن من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ويعتبر إنتاج الصلب مسؤولاً عن 6.6% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية، وهي نسبة أعلى نسبيًا من إنتاج الأسمنت البورتلاندي.

على الرغم من أن الدول المتقدمة قد اعتمدت أفران القوس الكهربائي (EAF) لإنتاج الفولاذ، إلّا أن العديد من البلدان لا تزال تستخدم أفران الأكسجين الأساسية، وهي تقنية أكثر قذارة.

أدّى استخدام فرن القوس الكهربائي جنبًا إلى جنب مع شبكة كهربائية أنظف إلى انخفاض بنسبة 36% في البصمة الكربونية للصناعة منذ التسعينيات. حيث تشمل مناهج تقليل كمية الفولاذ في البناء اعتماد التصميم المركّب، حيث يعمل لوح الفولاذ والخرسانة معًا لتقليل حجم العوارض.

علاوة على ذلك، يمكن أن يكون لاختيار النظام الجانبي تأثير كبير على كمية الفولاذ. كما أن الإطارات ذات الدعامات ذات الأقواس المائلة تتطلب فولاذًا أقل من الإطارات اللحظية. حيث يُنصح بإشراك مهندس إنشائي مبكرًا في المشروع لتقليل الكربون المتجسد.

3. الخشب الإنشائي في البناء الخرساني:

يوفر استخدام الخشب بدلاً من العناصر الخرسانية أو الفولاذية فوائد كربونية كبيرة. حي ثتحبس المنتجات الخشبية الكربون، بينما يصنع الفولاذ والخرسانة بحرق الوقود الأحفوري. حيث شهد الميل نحو البناء باستخدام المنتجات الهيكلية للأخشاب الضخمة مثل الخشب الرقائقي المتقاطع ارتفاعًا حادًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى تأثيرات الكربون المنخفضة المفترضة.

أسئلة وأجوبة الكربون المتجسد في البناء الخرساني:

1. ما هو الكربون المتجسد في البناء الخرساني؟

يُعرّف الكربون المتجسد في البناء بأنه انبعاثات الكربون المرتبطة بتصنيع ونقل مواد البناء وعملية البناء.

2. ما هي أفضل طريقة لتقييم الكربون المتجسد؟

تقييم دورة حياة المبنى بالكامل (WBLCA) هو الطريقة الأكثر استخدامًا لتقييم الكربون المتجسد.

3. كيف يمكن تحسين استخدام الأسمنت والخرسانة لتقليل الكربون المتجسد؟

هناك عدة طرق لِتقليل محتوى الأسمنت، مثل الاستخدام الأقل من خلال تحديد حصى عالي الجودة أو تقليل محتوى الماء. ويمكن أيضًا تقليل تأثير الخرسانة من خلال إقامة حوار مباشر مع مورد الخلطة الجاهزة وتحديد المتطلبات الهيكلية والبيئية.