9 . ارزیابی چرخه زندگی (LCA)
ارزیابی چرخه حیات (LCA) ابزاری برای ارزیابی اثرات زیست محیطی محصولات در طول چرخه عمر آنها است [ 192 ] ( جدول 11 را ببینید ). انتشار کربن و تعیین ردپای کربن بتن از استخراج مواد خام تا پایان عمر را تجزیه و تحلیل می کند [ 193 ]. درک اثرات زیست محیطی تولید بتن برای تولید بتن کم کربن و کربن صفر و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای ضروری است که می تواند از طریق ارزیابی چرخه زندگی (LCA) به دست آید [ 158 ]. LCA با در نظر گرفتن چندین فاکتور از جمله استخراج مواد خام، حمل و نقل و فرآیندهای تولید، درک کاملی از انتشار کربن مربوط به ساخت بتن ارائه می دهد [ 194 ].
پتانسیل کاهش انتشار CO 2 بتن را می توان در دو سطح ارزیابی کرد: سطح بتن و سیمان (C&C) و اجزاء و سطح ساختمان (C&B). سیمان عامل اصلی انتشار CO 2 است که تا 90 درصد از انتشار را تشکیل می دهد. پتانسیل کاهش CO 2 تحت تأثیر چندین عنصر مرتبط با اجزا یا سازه های ساختمانی مانند فولاد سازه ای، بتن و تقویت کننده های فولادی قرار می گیرد. در بین این متغیرها، بتن همیشه به عنوان علت اصلی برجسته نمی شود. علاوه بر این، استخراج مواد خام، حمل و نقل، برق مصرفی، تولید بتن، و هر چیزی که انرژی بر است باید در نظر گرفته شود [ 195 ].
ادبیات اخیر به طور قابل توجهی به درک ما از عملکرد زیست محیطی جایگزین های بتن صفر کربن در طول چرخه زندگی آنها کمک کرده است. مدالنا و همکاران [ 196 ] یک LCA جامع از مواد فعال شده با قلیایی (AAMs) به عنوان جایگزینی برای OPC انجام داد. مطالعه آنها اثرات زیست محیطی بتن ژئوپلیمری خاکستر بادی فعال شده با سیلیکات سدیم را با بتن OPC مقایسه کرد. نتایج نشان داد که در حالی که AAMها پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) کمتری داشتند، تأثیرات بیشتری را در مقولههای دیگر مانند سمیت زیست محیطی آب شیرین و سمیت انسانی نشان دادند. این مطالعه با در نظر گرفتن دستههای تأثیر چندگانه در LCA، زیرا تمرکز صرفاً بر GWP ممکن است سایر اثرات زیستمحیطی قابل توجه را نادیده بگیرد.
پاسوئلو و همکاران [ 197 ] بهبود بالقوه در ردپای زیست محیطی ژئوپلیمرها را با استفاده از فعال کننده های مشتق شده از زباله ارزیابی کرد. این مطالعه نشان داد که استفاده از سیلیکات سدیم مشتق شده از زباله به عنوان یک فعال کننده می تواند اثرات زیست محیطی بتن ژئوپلیمری را تا 27 درصد در مقایسه با ژئوپلیمرهای فعال شده با سیلیکات سدیم تجاری کاهش دهد. این تحقیق بر پتانسیل اصول اقتصاد دایره ای در کاهش بیشتر اثرات زیست محیطی جایگزین های بتن صفر کربن تاکید کرد.
نقش منابع مواد خام در عملکرد زیست محیطی بتن بدون کربن توسط هابرت و همکاران بیشتر مورد بررسی قرار گرفت. [ 198 ] مطالعه آنها اثرات زیست محیطی بتن ژئوپلیمری را با استفاده از منابع آلومینوسیلیکات مختلف (متاکائولین، خاکستر بادی و سرباره کوره بلند) در دسته های مختلف ضربه مقایسه کرد. این مطالعه نشان داد که در حالی که همه فرمولهای ژئوپلیمر دارای GWP کمتری نسبت به بتن OPC هستند، استفاده از مواد زائد مانند خاکستر بادی و سرباره در مقایسه با ژئوپلیمرهای مبتنی بر متاکائولین منجر به عملکرد کلی محیطی بهتری شد. این مطالعه بر اهمیت انتخاب مواد خام در بهینه سازی عملکرد زیست محیطی بتن صفر کربن تاکید کرد.
مطالعات LCA مزایای زیست محیطی استفاده از مواد سیمانی تکمیلی (SCMs) را تعیین کرده اند و بهینه سازی مخلوط های بتن را برای کاهش انتشار کربن راهنمایی کرده اند [ 199 ]. نشان داده شده است که ژئوپلیمرها، که از مواد زائد صنعتی مانند خاکستر بادی و سرباره تولید میشوند، دارای ردپای کربن قابل توجهی در مقایسه با PC سنتی هستند [ 197 ]. مطالعات LCA عملکرد زیست محیطی بتن ژئوپلیمری را ارزیابی کرده و فرصت هایی را برای بهینه سازی بیشتر شناسایی کرده است [ 200 ]. علاوه بر این، LCA برای ارزیابی امکانسنجی و اثرات زیستمحیطی فنآوریهای جذب و ذخیرهسازی کربن در صنعت بتن استفاده شده است [ 201 ].
عملکرد و دوام طولانی مدت بتن ژئوپلیمری و تأثیر آن بر عملکرد زیست محیطی چرخه عمر توسط Teh و همکاران مورد بررسی قرار گرفت. [ 202 ]. این ارزیابی چرخه عمر ترکیبی نشان داد که بتن ژئوپلیمری می تواند به طور قابل توجهی انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهد، با کاهش احتمالی تا 44 تا 64 درصد در مقایسه با بتن OPC. با این حال، محققان تاکید کردند که مزایای زیستمحیطی بتن ژئوپلیمری به شدت به منبع و فاصله حمل و نقل مواد خام، به ویژه خاکستر بادی بستگی دارد. استفاده از خاکستر بادی از منابع نزدیک میتواند منجر به کاهش انتشار گازهای گلخانهای بسیار بیشتر از زمانی که در فواصل طولانی حمل میشود، شود. نکته مهم این است که محققان مشاهده کردند که افزایش دوام بتن ژئوپلیمری می تواند منجر به طول عمر طولانی تر شود و به طور بالقوه نیاز به تعویض و نگهداری را در طول زمان کاهش دهد. این عامل می تواند عملکرد زیست محیطی چرخه عمر سازه های بتنی ژئوپلیمری را بیشتر بهبود بخشد. نویسندگان به این نتیجه رسیدند که در حالی که بتن ژئوپلیمری نویدبخش کاهش ردپای کربن در صنعت ساخت و ساز است، مزایای آن مربوط به زمینه خاص است و به در دسترس بودن مواد محلی و منابع انرژی بستگی دارد.
LCA همچنین تأثیر زیست محیطی اجزای دیگر مانند سنگدانه ها را برجسته کرده است. یک مطالعه از LCA با در نظر گرفتن بلوک های بتنی ساخته شده با بتن بازیافتی (RAC) و بتن معمولی در چین استفاده کرد. نتایج نشان داد که RAC نسبت به بتن ساخته شده از سنگدانه های طبیعی 57 درصد انتشار گازهای گلخانه ای کمتری دارد [ 203 ]. مطالعه دیگری تجزیه و تحلیلی بر روی LCA بلوک های دیوار جداکننده بدون سیمان انجام داد که شامل سنگدانه های بازیافتی است. یافته ها نشان می دهد که تا 82 درصد از انتشار کربن را می توان با استفاده از سنگدانه های بازیافتی ریز، خاکستر بادی و ضایعات دوغاب برای تولید بلوک های پارتیشن اجتناب کرد [ 204 ].
میلر و همکاران [ 205 ] روی توسعه روشهای LCA پویا متمرکز شدهاند که تغییرات زمانی در ترکیب شبکه برق و سایر عوامل را در طول عمر طولانی سازههای بتنی در نظر میگیرد. این رویکرد نشان داد که چگونه مزایای زیستمحیطی جایگزینهای بتن کم کربن را میتوان با در نظر گرفتن تغییرات آینده در سیستمهای انرژی و فناوری تولید مواد با دقت بیشتری ارزیابی کرد.
در حالی که LCA ثابت کرده است که یک ابزار ارزشمند در ارزیابی اثرات زیست محیطی تولید بتن است، محدودیت هایی برای کاربرد آن وجود دارد. مطالعات LCA اغلب بر مفروضات و کیفیت داده ها تکیه می کنند که می تواند عدم قطعیت در نتایج ایجاد کند [ 203 ]. حافظ و همکاران [ 191 ] یک بررسی سیستماتیک از LCAها روی بتن سبز انجام داد. این تجزیه و تحلیل مطالعه مطالعات موردی LCA، اختلافات قابل توجهی را در نتایج به دلیل تغییرات در مرزهای سیستم، واحدهای عملکردی و منابع داده نشان داد. این مطالعه نیاز به استانداردسازی در روشهای LCA برای بتن را برای اطمینان از مقایسه نتایج در مطالعات مختلف برجسته کرد.
بینش های حاصل از مطالعات LCA در مورد بتن صفر کربن پیامدهای متعددی برای شیوه های ساخت و ساز پایدار دارد. LCA یک مبنای علمی برای انتخاب بین فرمولاسیون های مختلف بتن بر اساس عملکرد محیطی آنها فراهم می کند. می تواند تصمیمات سیاستی، مانند توسعه اعلامیه های محصول زیست محیطی (EPDs) یا استانداردهای ساختمان سبز را اطلاع دهد. با شناسایی نقاط حساس محیطی، LCA میتواند نوآوری در فناوری بتن را هدایت کند و تلاشها را روی مناطقی با بالاترین پتانسیل برای کاهش ضربه متمرکز کند.
راک و همکاران [ 206 ] ادغام LCA با مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) را برای ارزیابی اثرات زیست محیطی بتن در سطح ساختمان بررسی کرد. نویسندگان روشی را برای تجسم بلادرنگ نتایج LCA در محیط BIM ایجاد کردند. تمرکز به ویژه بر مراحل اولیه طراحی است که در آن تصمیمات بیشترین تأثیر را بر عملکرد محیطی ساختمان دارند. چارچوب مطالعه به طراحان اجازه می دهد تا عواقب زیست محیطی انتخاب های خود را با اصلاح مدل ساختمان، مصالح و شناسایی نقاط حساس محیطی ببینند.
برای افزایش کاربرد LCA در بتن بدون کربن، تحقیقات آینده باید بر روی توسعه روشهای استاندارد LCA برای اطمینان از مقایسه نتایج در بین مطالعات متمرکز شود. بهبود کیفیت و در دسترس بودن دادههای موجودی چرخه عمر برای فرمولبندیها و فناوریهای جدید بتن بسیار مهم است. بررسی راههایی برای ادغام LCA در مدلسازی اطلاعات ساختمان (BIM) میتواند ارزیابی محیطی را در سطح ساختمان تسهیل کند. علاوه بر این، توسعه روشهایی برای LCA پویا که میتواند تغییرات در ترکیب شبکه برق و سایر تغییرات زمانی در طول عمر طولانی سازههای بتنی را توضیح دهد، یک حوزه مهم برای کار آینده است.
هوآراچی و همکاران [ 207 ] بر توسعه یک بررسی جامع از ارزیابی چرخه زندگی اجتماعی (S-LCA) در بخش ساخت و ساز، از جمله تولید بتن متمرکز شده است. این کار بر ادغام ملاحظات اجتماعی در کنار اثرات زیست محیطی در ارزیابی پایداری مصالح ساختمانی تأکید داشت. علاوه بر این، این تحقیق به نیاز به ارزیابی های جامع تر پایداری که ابعاد زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی را در نظر می گیرد اشاره کرد.
در نتیجه، ارزیابی چرخه حیات نقش مهمی در ارزیابی جامع عملکرد زیست محیطی بتن صفر کربن ایفا می کند. در حالی که چالش ها باقی مانده است، LCA بینش های ارزشمندی را ارائه می دهد که می تواند توسعه، بهبود و پذیرش فناوری های بتن پایدار را هدایت کند. همانطور که صنعت ساخت و ساز به سمت شیوه های پایدارتر حرکت می کند، نقش LCA در اطلاع رسانی تصمیم گیری و ایجاد نوآوری در بتن صفر کربن احتمالاً به طور فزاینده ای مهم می شود. جهتهای تحقیقاتی آینده در این زمینه شامل استانداردسازی بیشتر روشهای LCA برای بتن، بهبود کیفیت و در دسترس بودن دادهها، ادغام LCA با ابزارهای طراحی دیجیتال، و توسعه رویکردهای ارزیابی پویاتر و جامعتر است که میتواند طیف کاملی از اثرات پایداری مرتبط با جایگزینهای بتن صفر را به تصویر بکشد.
Leave A Comment