copyright_zooey-braun

В предыдущем выпуске LINEAR aktuell в статье «Экоустойчивое строительство с Cradle to Cradle» (сокр. C2C) мы рассказывали о том, как спроектировать здания и какие использовать материалы согласно концепции C2C, чтобы после фазы использования отправить их в последующий цикл переработки. Согласно руководящим принципам, сырье для потомков можно сохранить в виде продуктов или зданий, поэтому они должны использоваться таким образом, чтобы демонтаж этих ценных материалов не представлял каких-либо трудностей. Здания здесь рассматриваются как склады сырья для будущих поколений. Однако для того, чтобы перейти на циклическую экономику, требуется переходное состояние, которое подготовит строительную отрасль к вызовам циклической экономики и постепенно ее к ней приблизит.

«Urban Mining (дословно переводится как «городская добыча сырья») – это принцип, который устраняет именно этот пробел», – объясняет Дирк Хебель, архитектор и профессор в области устойчивого строительства Технологического института Карлсруэ (Karlsruher Institut für Technologie – KIT). Таким образом, нужно использовать уже существующие «сырьевые рудники», например, в виде зданий. Эти «городские рудники» могут быть демонтированы с целью переработки и использования вторичного сырья для нового здания. Вторичное сырье – это такие материалы, которые после переработки могут применяться повторно, например, сталь. В отличие от первичного сырья, которое добывают непосредственно из источника, например, песок или древесина из лесного хозяйства.

Для того чтобы строительство могло приблизиться к циклической экономике, концептуальный проект зданий должен включать в себя конец срока эксплуатации, а используемые материалы должны быть пригодны для вторичной переработки, чтобы обеспечить сохранение цепочки создания стоимости. В настоящее время концепция Urban Mining представляет собой сложную задачу, поскольку существующие здания и изделия не предназначены для вторичной переработки по истечении срока их использования. Преобладающая в настоящее время линейная экономическая модель, которая следует принципу «изъять – произвести – выбросить» («take – make – waste»), скорее контрастирует с идеей замкнутого цикла. Таким образом, в результате склеивания или перемешивания в потоке материалов создаются необратимые соединения, которые неразделимы или переработка которых требует больших усилий. Исходя из этого, добыча ресурсов из антропогенного пространства является энергозатратным и трудоемким делом.

Тем не менее, это того стоит. Президент Федерального ведомства по охране окружающей среды Мария Краутцбергер констатирует, что материальные активы в Германии составляют около 50 миллиардов тонн. И этот показатель ежегодно увеличивается на 10 тонн на жителя. На протяжении многих лет сырье расходовалось на здания, инфраструктуру, промышленные сооружения, а также потребительские и капитальные товары длительного пользования. Они потенциально представляют огромную добавленную стоимость для будущих поколений. В особенности для такой страны, как Германия, которая в основном импортирует сырье из-за отсутствия ресурсов, учет уже существующих материалов является настоящей золотой жилой в условиях нехватки ресурсов.

Для того чтобы обеспечить устойчивый доступ к этим ресурсам, требуется тщательная каталогизация материалов, используемых в зданиях. Так как не каждое здание одинаково подходит для демонтажа, ориентированного на вторичную переработку.

Рис. 1
Рис. 1: Визуализация нового здания Корбахской ратуши (© ARGE agn-heimspielarchitekten)

Urban mining index – на примере Корбахской ратуши
Для того чтобы исследовать здания на пригодность к использованию в замкнутом цикле с помощью количественных методов, д-р Анья Розен из Вуппертальского горного университета (Bergische Universität Wuppertal) разработала индекс Urban Mining Index (сокращенно UMI), заложив таким образом основу для мощного инструмента для проектирования в соответствии с Urban Mining Design. UMI позволяет проверить, какие строительные материалы подходят для повторного использования или переработки в более позднем жизненном цикле и какова доля строительных материалов, подлежащих регенерации.

Данный метод был применен в пилотном проекте. Историческая ратуша в Корбахе (рис. 2) в настоящее время реконструируется и расширяется за счет новой пристройки, которая уже находится в стадии завершения. Проект был спроектирован рабочей группой архитекторов agn по поручению администрации города Корбаха (рис. 1). Анья Розен разработала концепцию Urban Mining, проанализировала и оценила проект на этапе предварительного проектирования с помощью UMI. Старая пристройка, бетонное здание 1970-х годов, использовалась в качестве «сырьевого рудника», так как демонтированные минеральные строительные материалы были переработаны и повторно использованы для нового здания. Для максимально чистого демонтажа процесс должен был быть точно спланирован и просчитан. Снос был проведен очень избирательно с максимально возможным учетом разделения материалов. Этот метод позволил вернуть около двух третей разобранных строительных материалов различного качества в материальный цикл – от заполнения старого фундамента до использования в конструктивном бетоне и для фасада (рис. 3).

«Как архитекторы и инженеры, сегодня мы тратим ресурсы будущих поколений. Чтобы способствовать циклическому строительству, мы должны измерять, оценивать и оптимизировать показатели цикличности», 

–говорит д-р Анья Розен, инициатор Urban Mining Index.

В проекте полностью отказались от необратимого склеивания или смешения материалов. Фасад здания позволяет прояснить вопрос касательно использования вторсырья: в облицовочный бетон были добавлены минеральные разобранные материалы, такие как переработанные зернистые заполнители и кирпичный щебень.

При строительстве особое внимание уделялось скреплению строительных материалов, с тем чтобы в будущем их можно было разобрать без потери качества и, соответственно, чтобы они не утратили своей ценности для будущих поколений. Новое здание вместе со своей кубатурой и переработанными материалами естественным образом вписывается в облик города и тем самым вносит вклад в сохранение и дальнейшее развитие местной архитектурной культуры.

Рис. 3
Рис. 3: Концепция Urban Mining (ARGE agn-heimspielarchitekten)

NEST – «строим будущее вместе»
В 2016 году в Швейцарии в городе Дюбендорфе на территории научно-исследовательской и испытательной лаборатории материалов Empa состоялось открытие здания NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies). С тех пор около 150 партнеров из научно-исследовательского и промышленного секторов тесно сотрудничают друг с другом и продвигают устойчивые инновации в области строительства. Благодаря практическому применению новых продуктов в реальном пространстве сроки выхода на рынок могут быть значительно ускорены.

Особо примечательна модульная конструкция здания NEST. Различные исследовательские проекты размещены в так называемых коробчатых «модулях». После завершения проекта модули могут быть перемещены в пределах неизменной строительной конструкции или заменены новыми исследовательскими модулями. Это делает здание особенно гибким и позволяет адаптировать его под потребности жильцов и исследовательских групп. Модульное здание NEST стало динамичным символом, отражающим различные проекты и разнообразные инновации исследовательского центра (рис. 4).

В 2018 году в NEST был встроен исследовательский модуль «Urban Mining and Recycling» (сокращенно UMAR). Модуль был спроектирован Вернером Зобеком, руководителем Института легких конструкций, проектирования и строительства при Штутгартском университете, совместно с Дирком Хебелем и Феликсом Хайзелем, которые являются ответственными лицами в области устойчивого строительства в KIT. Модуль был предварительно изготовлен в цехе, а затем доставлен в NEST, где был установлен в течение одного дня при помощи двух кранов (рис. 5). UMAR является очередным доказательством того, что пригодные для вторичного использования строительные материалы вполне могут соответствовать архитектурной эстетике. Используемая в модуле древесина крепилась таким образом, чтобы можно было исключить стандартные методы химической обработки и ничто не препятствовало последующему повторному использованию или естественному компостированию. Медные пластины, которые когда-то украшали крышу отеля в Австрии, нашли новое применение в качестве части фасада модуля. Кроме того, дизайн интерьера UMAR выполнен в соответствии с основными принципами циклической экономики: все используемые материалы и инвентарь помещения пригодны для повторного использования или компостирования.

«Используемые материалы после износа не утилизируются; скорее, они выводятся из своего цикла на определенный период времени, а затем позже обратно в него возвращаются», – поясняет Дирк Хебель.

Так, например, теплоизоляция в одной из спален UMAR была изготовлена посредством мицелия (грибов). Во время этого процесса биологические остатки сельскохозяйственных культур (например, остатки кукурузы или древесной щепы) и гифы грибов (корни) смешиваются вместе в растворе, а затем заливаются в форму. Спустя несколько дней роста мицелия плиту нагревают и организм погибает. На выходе получается плита, которая полностью пригодна для эксплуатации и которую можно крепить к стене. В зависимости от состава свойства плиты также меняются и могут быть индивидуально адаптированы для строительных целей (рис. 6).

Приведенные выше примеры показывают, что переработка вторичного сырья представляет собой перспективную целостную концепцию рационального использования ресурсов. Учитывая рост численности населения в городах и связанный с этим высокий спрос на жилье, Urban Mining послужит значительным стимулом для сохранения имеющихся материалов и обеспечит основу для устойчивого управления материальными потоками.

«Продолжающийся рост мирового населения, а также сокращение ресурсов срочно требуют переосмысления в строительной отрасли. В будущем нам придется строить для гораздо большего числа людей, используя гораздо меньшее количество материалов», – говорит Вернер Зобек.

По данным Федерального ведомства по охране окружающей среды, технологии и возможности получения материалов из вторичных источников далеко не исчерпаны. Применение междисциплинарных и систематических подходов позволяет разрабатывать концепции, которые способствуют продвижению циклической экономики. Таким образом, приобретение знаний в результате реализации проектов, основанных на принципах Urban-Mining-Design, имеет неоценимое значение для циклической экономики в строительстве. Кроме того, этот принцип помогает лучше понять ценность всех вторичных материалов и, таким образом, повысить осведомленность о моделях экономики замкнутого цикла.

В общем и целом, смена парадигмы будет необходима. И не только в экономике, но и в нашей культуре. Таким образом, в долгосрочной перспективе может быть создана основа для того, чтобы предоставить дизайнерам и проектировщикам достаточно стимулов для включения в их концепции заключительного этапа жизненного цикла здания.