الأثر البيئي لإنتاج القفل الكوني وكيفية التقليل منه إلى أدنى حد

ويمكن أن تؤدي القطع الملموسة، المعروفة أيضاً بوحدات الماشية الملموسة، إلى الحد من مواد البناء الأكثر استخداماً على نطاق عالمي، وتمنح جوائز من قوتها ومقاومتها من الحرائق وفعالية التكلفة، غير أن إنتاج قطع الغيار الملموسة يمكن أن يلقي عبئاً بيئياً كبيراً من استخراج المواد الخام إلى الصناعة التحويلية والنقل والتخلص النهائي، وفهم هذه الآثار أمر أساسي بالنسبة للمهندسين المعماريين والمبنيين وصانع التي تسعى إلى تحقيق أهداف الاستدامة في قطاع البناء الدائم.

التكاليف البيئية لإنتاج الحاجات العقارية

ويتعدد الجوانب البيئية لصناعة القطع الصلبة الملموسة، وينجم ذلك أساسا عن عملية إنتاج الأسمنت الكثيفة الطاقة، واستخراج الموارد الطبيعية المحدودة، وتوليد النفايات والانبعاثات، وتسهم كل مرحلة من مراحل دورة الحياة في تغير المناخ، واستنفاد الموارد، وتدهور النظم الإيكولوجية.

استخراج المواد الخام وتشويه الموئل

وبالإضافة إلى ذلك، فإن القطع الخبيثة تتكون من الأسمنت والرمل والمقابر والمياه، كما أن التعدين في هذه المواد الخام - ولا سيما الرمل والحصى - غالبا ما يحدث في قاعات الأنهار، وفيضانات، والمناطق الساحلية، مما يؤدي إلى تدمير الموائل، وتغيير المياه الجوفية، وفقدان التنوع البيولوجي، ووفقا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، فإن الرمل والحصى يشكلان أكثر مجموعة من المواد المستخرجة في جميع أنحاء العالم، مما يؤدي إلى تفتتعثر في نظم الوقود الأحفوري، والنظم الإيكولوجية في تدفقات الكتلة الحيوية.

الصناعة التحويلية: أكبر مساهم في انبعاثات الكربون

أما بالنسبة للأثر البيئي اللاحق لإنتاج الكتل الخرسانية، فهو ناتج عن تصنيع الأسمنت الذي يعمل كحاوية في الخرسانة، وينتج إنتاج الأسمنت ما يقرب من ٧ إلى ٨ في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية - وهو نصيب أكبر من صناعة الطيران بأكملها، ويحدث ذلك بطريقتين: التفاعل الكيميائي للكميات الكبيرة من الكالسينات، حيث تسخن مادة الليميوم )كربونات الكالسيوم( وكمائن الأحفوري.

استهلاك الطاقة في صناعة الشغل وصناعة القفل

وبعد خلط المواد السماوية بالمجاميع والمياه، يدمج الخليط الخرساني في القالب، ثم يُعالج في غرف البخار أو اللافتات، لتحقيق القوام المنشود، وتتطلب عملية المعالجة هذه طاقة حرارية كبيرة، مستمدة عادة من الغاز الطبيعي أو المغليات المشتعلة بالفحم، وحتى في مجال المعالجة الكثيفة للخلايا (المحتملة في الهواء الطلق) تستهلك المياه بصورة دورية

استخدام المياه والتلوث

والماء ضروري لطهي الأسمنت، والخلط، والتنظيف، والتغطية، وقد تستخدم محطة نموذجية للقطع الخشبية عدة مئات من لترات المياه في اليوم، بينما يُستوعب معظم هذه المياه في البنايات أو التبخرات، يمكن أن تحتوي عملية المياه المستعملة على مواد صلبة مع وقف التنفيذ، وألوية، ومعادن ثقيلة (مثلاً إنتاج الكروم، والرصاص، والزئبق) من المواد الخام والمعدات.

توليد النفايات والتحديات المتعلقة بالتخلص منها

وتولد صناعة الخرسانة نفايات صلبة في عدة مراحل: فالوحدات المرفوضة بسبب أخطاء الكسر أو البعد، والخليط من التركة، والحمأة من معالجة المياه، ومواد التغليف (القطع البلاستيكية، والنحاس، والغطاء التقلصي) وفي حين أن العديد من النباتات تعيد تدوير الخردة إلى المجموع، فإن ما يصل إلى 10 في المائة من المواد الخام يمكن أن يصبح نفايات في بعض المرافق، بالإضافة إلى أعمال البناء والهام من المباني التي تستخدم نفايات محددة.

الانبعاثات في النقل

فالقطع الخالصة ثقيلة وقيمة منخفضة نسبياً لكل وزن الوحدة، ولذلك فإن مسافات النقل حرجة، ويمكن أن تشحن المواد الخام - وخاصة الأسمنت - المئات من الكيلومترات من المحاجر ومناجم الأسمنت إلى مرافق التصنيع، وبالتالي، يتم تسليم قطع الغيار النهائية إلى مواقع البناء، وغالباً ما يكون ذلك في نطاق يتراوح بين 100 و200 كيلومتر، لإبقاء تكاليف الشحن والانبعاثات قابلة للتحكم.

How to Minimize the Environmental Impact of Concrete Block Production

وتتطلب معالجة الآثار البيئية للقطع الملموسة نهجا متعدد الجوانب يولد اختيار المواد، وتحسين العمليات، والتحول إلى الطاقة، والتصميم الأمثل، والأطر التنظيمية، وتمثل الاستراتيجيات التالية أكثر الطرق فعالية المتاحة حاليا للصناعة.

Substitute Cement with supplementary Cementitious Materials (SCMs)

ونظراً لأن الأسمنت هو المصدر الرئيسي لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، فإن الاستعاضة عن جزء منها بمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو أكثر الخطوات تأثراً، كما أن الرماد الخافت (وهو منتج ثانوي لمصانع الطاقة التي تعمل بالفحم) وأجهزة مقاومة الفول السوداني المزروعة بالأرض (من إنتاج الصلب) هي أيضاً أجهزة ثابتة في أجهزة SCM يمكن أن تحل محل 20 إلى 50 في المائة أو أكثر من الأسمنت في منطقة من المناطق المخردة دون أن تُج من ذلك.

المجموع المُعاد تدويره والبدائل

ويقلل استخدام مجموع الخرسانة المعاد تدويره من نفايات الهدم أو الأسفلت المسترد من الحاجة إلى تعدين الرمل الخام والخسائر، وتشمل الفوائد البيئية خفض الاضطرابات في الأراضي، وانخفاض انبعاثات النقل إذا كانت مصادر محلية، وانخفاض حجم المدافن، ويمكن الاستعاضة عن ما يصل إلى 30 في المائة من المجموع في القطع الخرسانية بالقيمة الثابتة دون فقدان كبير للقوام.

تحويل إلى تكنولوجيات الأسمنت المنخفضة والكربون البديل

وبالإضافة إلى ذلك، فإن العديد من الابتكارات تعد بتقليل آثار الكربون في الأسمنت إلى حد كبير، ومن النهج " الخرسانة التي تعمل بالكربون " (وتسمى أيضاً ثاني أكسيد الكربون)، حيث يتم حقن ثاني أكسيد الكربون في الخرسانة أثناء الخلط أو العلاج، سواء في عزل الكربون أو في زيادة القوة المتسارعة، وعلى سبيل المثال، فإن شركات مثل تكنولوجيات سوليديا وكربون الكربون لديها نظم يمكن أن تقلل من حجم الخرسانة المحتوية بنسبة تتراوح بين 30 و40 في المائة.

تحسين كفاءة الطاقة واعتماد الطاقة المتجددة

ويمكن لمصانع الطاقة الخرسانية أن تقلل من آثارها من الطاقة عن طريق تحسين المعدات، وتحسين العزل، وتحسين دورات التمريض إلى أقصى حد، كما أن محركات الكفاءة العالية، والحركات المتغيرة للترددات، ونظم استعادة الطاقة من أجل البخار يمكن أن تخفض الكهرباء واستخدام الوقود، كما أن أجهزة جمع الطاقة الحرارية الشمسية ومضخات الحرارة يمكن أن تحل محل بعض استهلاك الغاز الطبيعي من أجل معالجة هذه المركبات.

الحد الأدنى من استهلاك المياه ومعالجة مياه النفايات

وتشمل تدابير حفظ المياه نظما مغلقة لإعادة تدوير المياه (الأبراج المستوطنة، والزيت)، واستخدام المياه البلدية المستعادة للخلط والعلاج، وتنفيذ تقنيات التنظيف الجاف بدلا من حرق المعدات، كما أن جمع المياه يمكن أن يكمل الاحتياجات من المياه في المناخات الرطبة، كما أن الاحتواء السليم ومعالجة أحواض الرسوب، أو إزالة الأراضي الرطبة، أو معالجة الكثير من محطات تصريف المياه المحلية.

الحد من النفايات وتعزيز العلمانية

ويمكن أيضاً أن تُسحق وتُعاد استخدام المواد المحتوية على مواد جديدة في مجموعات جديدة أو قاعدة طرق، وأن تُعاد تدويرها أو استبدالها بنظم للتغليف البلاستيكي، وأن تُعاد تدويرها، وأن تُعاد صياغة عدد من مجموعات النفايات الخرسانية، وأن تُعاد صياغة هذه المواد في إطار عمليات إعادة تدويرها، وأن تُعاد صياغة عدد كبير من مواقع البناء الخرسانية التي تُعاد تصنيعها.

التصميم الأمثل للزلاجات المنخفضة العمر والأداء العالي

كما أن تخفيض كمية المواد في كل لبنة يقلل أثرها البيئي بصورة مباشرة، إذ أن الخرسانات الخفيفة التي تُصنع بالقطع الكبيرة أو الشل أو المكبسة تستخدم مواداً خام أقل سهولة، وتسهل التعامل مع الطاقة، وتخفض هذه القطع الأساسية من حجمها الخرساني بنسبة تصل إلى 40 في المائة مقارنة بالقطع الصلبة، بينما لا تزال توفر قوة كافية للعديد من التطبيقات، ويمكن للمهندسين في مجال البناء أن يصمموا بحواجز عالية الارتداد وأقسام أصغر.

الانتقال إلى السوقيات المحلية والكفؤة

كما أن نقل المواد الخام والمنتجات المكتملة هو مساهم ملحوظ في البصمة الكربونية، وينبغي لمصنعي القطع الصلبة أن يضعوا أولويات التجميعات ذات الصلابة المحلية، والاسمنت المنتج محليا، حيثما أمكن ذلك، وإذا كان مصنع الأسمنت بعيد جدا، ينظر في استخدام الأسمنت المختلط الذي يمدد متناول اليد العاملة، أما بالنسبة للمواد الخام، فإن التحول من الشاحنات إلى السكك الحديدية أو الحجارة يقلل من الانبعاثات لكل طن بنسبة تتراوح بين 70 و90 في المائة.

اعتماد نظام المحاسبة المتعلقة بالكربون وتقييم دورة الحياة

ومن الضروري تحديد كمية الآثار البيئية في كل مرحلة من مراحل الإنتاج الشامل من أجل تحديد أولويات التحسينات، وأدوات تقييم دورة الحياة، مثل الأدوات التي يقدمها مجلس الأعمال العالمي المعني بمبادرة استدامة الأسمنت التابعة للتنمية المستدامة أو المعهد الأمريكي للاختبار، ومساعدة المنتجين على تحديد انبعاثاتهم، وحساب إعلانات المنتجات البيئية، وتحديد البؤر الساخنة، ويتزايد الطلب على أجهزة الصناعة الإلكترونية للحصول على شهادات بناء خضراء (مجمود اتفاقات التنمية المستدامة).

التعليم والتعاون عبر سلسلة القيم

وتؤثر المهندسات والمتعاقدين ومالكي المباني على اختيار مواد البناء، ويمكن للمصنعين المصنفين أن يثقفوا زبائنهم بشأن توافر وفوائد القطع الصغيرة من الكربون من خلال صحائف البيانات التقنية، ودراسات الحالات، وبيانات التقييم الذاتي المحلي، ويمكن أن تُجريب التعاون مع المؤسسات الأكاديمية آليات جديدة لإدارة المواد الكيميائية أو تكنولوجيات جديدة للتأمين، كما أن مبادرات الصناعة المشتركة، مثل سياسات تكوين الشركات العالمية للارتقاء بالبصمة المالية " 2050 " أو الممارسات الضريبية للرسوم الجمركية.

المبادرات والسياسات العامة

وتظهر عدة برامج عالمية وإقليمية أن الحد من الأثر البيئي للقطع الخرسانية أمر ممكن وقابل للتطبيق من الناحية الاقتصادية، فعلى سبيل المثال، يقدم مجلس الاستدامة المضمونة شهادة على المصادر المسؤولة، وتشمل مسائل مثل الإدارة البيئية والصحة والسلامة ومشاركة أصحاب المصلحة، وفي الاتحاد الأوروبي، فإن التجهيزات الحكومية للتداول الأخضر وخطة العمل للاقتصاد الدائري تضغط على معدلات إعادة التدوير العالية، وتخفض نسبة الكربون المجسدة في البناء.

وتوضح دراسات الحالات الإفرادية التي أجراها المصنّعون الرئيسيون نتائج العالم الحقيقي، فعلى سبيل المثال، قام منتج خرساني كبير في ألمانيا بتحويل جميع محطاته إلى 100 في المائة من الكهرباء المتجددة وخفض استهلاك الطاقة الكيلونية بنسبة 25 في المائة من خلال استعادة حرارة النفايات، وتحقيق خفض في البصمات الكربونية بنسبة 40 في المائة لكل حي بحلول عام 2023، وفي المملكة المتحدة، أطلق أحد الصانعين المنتج باستخدام نسبة 60 في المائة من إجمالية المعاد تدويرها، ونسبة 30 في المائة من المحتوى الأقل من الإسمن خلال استبدال السادس.

الطريق نحو الإنتاج المستدام لحواجز الإنتاج

وتقف صناعة الاختراع الخرسانية في مرحلة حرجة، إذ إن تزايد الوعي بتغير المناخ، ووضع أنظمة بيئية أشد صرامة، وزيادة الطلب على شهادات البناء الخضراء، يدفع المصنعين إلى تغيير عملياتهم، ويستلزم أكثر مزيجاً من استبدال الاستراتيجيات، وكفاءة الطاقة، والطاقة المتجددة، والتدفقات المادية التعميمية، وسلاسل الإمداد، تخفيضاً أمثل لبيئة الكربون في القطع الخرسانية بنسبة 50 في المائة أو أكثر بحلول عام 2030 مقارنة بخطوط الأساس الصافية لعام 2020.

ويمكن لشركات البناء ومطوريها أن تعجل بهذا الانتقال بتحديد لبنات محددة منخفضة الكربون ودفع أقساط أسعار للمنتجات الخضراء المتحقق منها، ومن ناحية التصنيع، فإن الاستثمار في تحديث المعدات وإجراء التقييمات الطويلة الأجل سيكشف عن التحسينات الأكثر تأثيراً، والتعاون بين موردي المواد الخام من سلسلة القيمة والمستعملين النهائيين - سيكون أمراً أساسياً، ويمكن للحكومات أن تساعد في إنشاء آليات لتسعير الكربون، وتمويل البحوث والتطوير فيما يتعلق بالتكنولوجيات الناشئة، وتحديث مدونات المكافأة على البناء.

ومن خلال دمج هذه التدابير مجتمعة، يمكن للقطاع الخرساني أن يقلل بدرجة كبيرة من آثاره البيئية مع مواصلة توفير مواد البناء الدائمة والميسورة التكلفة والمتناظرة التي تدعم أعمال البناء الحديثة، والتكنولوجيا موجودة، وما تبقى من قوة الإرادة والتعاون لنشرها على نطاق واسع.