Obnovitelné stavební materiály: Inovace a udržitelnost ve stavebnictví

Stavebnictví se řadí mezi největší producenty skleníkových plynů a z důvodu rostoucích obav z klimatických změn a dalšího znečišťování životního prostředí sílí tlak na udržitelné stavební postupy a stavební odvětví tak musí hledat ekologičtější řešení. Proto se jednou z klíčových kapitol stává vývoj nových stavebních materiálů.

Mezi odpověďmi odborníků se nejčastěji vyskytovaly biomateriály jako dřevo, konopí, sláma či různé trávy, a dokonce i vlákna hub. Těmi to ale nekončí. Moderní věda v posledních letech výrazně pokročila a na trhu již existují převratné patenty. Ty jsou nejen spolehlivé, odolné a šetrné k životnímu prostředí, ale zároveň také vzdušné a lehké.

Protože vysoká efektivita a rozvoj oboru stavebnictví patří k hlavním vizím společnosti PlanRadar, připravila nyní podrobný přehled inovativních materiálů současnosti, které jsou příslibem pro blízkou budoucnost. „Shromáždili jsme ty nejzajímavější a nejinovativnější materiály, které se používají ve stavebnictví, a také další novinky s velkým potenciálem, které se testují v rámci pilotních projektů.

Některé moderní stavební materiály najdou své uplatnění možná jen ve specifických případech, ale řada z nich má potenciál stát se široce využívanými. Budovy s tradičními cihlovými a betonovými konstrukcemi se postupně stanou minulostí, protože současné požadavky lidstva jsou zřejmé: potřebujeme ekologické, energeticky úsporné, odolné a lehké budovy, které budou hezky vypadat a zároveň budou vysoce funkční.

Přehled inovativních a obnovitelných stavebních materiálů

Dřevo

Dřevo představuje z environmentálního hlediska přírodní obnovitelný surovinový zdroj se značným potenciálem. Regulovaná produkce dřeva, zajišťující rovnováhu mezi roční těžbou a přírůstkem, představuje cyklus, tvořící stabilní zásobu suroviny.

Čtěte také: Význam obnovitelné energie

Výrobky ze dřeva a na jeho bázi se vyznačují výbornými mechanicko-fyzikálními vlastnostmi při nízké hmotnosti (zjednodušená doprava a manipulace), malou objemovou hmotností (dobré tepelně technické vlastnosti), snadnou zpracovatelností a úplnou recyklovatelností. Trvanlivost správně navržených konstrukcí ze dřeva je zcela srovnatelná s jinými konstrukcemi.

Dřevo dnes nabízí architektům možnost osobitého ztvárnění, možnost vytváření výrazné architektury a architektonického designu. V současnosti se uplatňují také speciální druhy rychle rostoucích dřevin, které se i přes horší mechanicko-fyzikální vlastnosti mohou s výhodou používat například pro výrobu energie spalováním biomasy.

Samotný proces tvorby dřevní hmoty, při kterém se fotosyntézou přeměňuje sluneční energie, voda a CO2, jako jeden z rozhodujících skleníkových plynů vznikajících činností člověka, pak představuje způsob snižování koncentrací těchto emisí v ovzduší a snížení globálního oteplování.

Pro stavební konstrukce jsou využívané jednak prvky a výrobky ze surového dřeva (trámy, nosníky, fošny, prkna, latě, lepené a sbíjené nebo jinak spojované profily), kompozitní materiály na bázi dřeva s využitím menších odpadových částí (dřevovláknité, dřevotřískové, dřevocementové, OSB desky), kombinace předchozích výrobků (nosné profily).

Tyto prvky lze jednak používat v konstrukci samostatně jako části nosných systémů svislých, vodorovných a šikmých konstrukcí (masivní sloupkové konstrukce, stropy, krovy...), velice efektivní je pak systémové využití pro tvorbu prefabrikovaných nebo poloprefabrikovaných konstrukcí (stěnové a stropní panely dřevostaveb, systémy ztraceného bednění pro stěnové a stropní konstrukce, například VELOX, DURISOL apod.).

Čtěte také: České startupy a energie

Sláma

Využití slámy v moderním stavebnictví představuje v současnosti významnou sekci v oblasti alternativních přístupů. Na trhu se také objevují výrobky pro stavební účely ze slámy nebo s jejím použitím.

Sláma je jako tepelná izolace využívána jednak ve formě lisovaných balíků ze zemědělských strojů, jednak ve formě volně ukládané slámy do dutiny. Průmyslově zpracovaná sláma je využívána pro výrobu slámokartonových panelů pro systémy suché výstavby (příčky, opláštění stěn, stropů a podhledů...). Desky jsou zpracovávány lisováním obilné slámy s povrchovou úpravou lepeným kartonem.

Technické konopí

Jednou z mnoha aplikací technického konopí je výroba tepelné izolace. Průmyslová výroba zahrnuje tvrzené desky pro akustické izolace podlah, stabilizované desky pro KZP a měkké rohože.

Richlite

Richlite je papírový a vysoce odolný kompozitní materiál. Vyrábí se z odpadního papíru, jenž se lisuje do tvrdých, hladkých desek, které lze dále zpracovávat. Na rozdíl od kamene nebo jiných tvrdých povrchů se materiál Richlite chová stejně jako husté tvrdé dřevo a lze jej snadno frézovat, brousit a spojovat. Zároveň je voděodolný, hygienický, má nízkou absorpci vlhkosti a vysokou tepelnou odolnost.

Transparentní dřevo

Tento ekologický materiál byl vynalezen již v roce 2016, ale až v roce 2020 bylo dosaženo stabilního výsledku. Dřevo je zbaveno barviv, přičemž propouští až 90 % světla. Je nejméně pětkrát pevnější a lehčí než sklo a má také vyšší tepelná účinnost. Právě tyto vlastnosti z něj činí zajímavou potenciální alternativu plastových nebo skleněných oken. Navíc jako surovina je obnovitelné a šetrné k životnímu prostředí.

Čtěte také: Více o sluneční energii

Uhlíková vlákna

Uhlíková vlákna se již dlouho využívají ve sportu, a jsou materiálem budoucnosti také pro stavebnictví, které často vyžaduje unikátní kombinaci pevnosti a lehkosti. Uhlíková vlákna jsou o 75 % lehčí než železo a současně o 30 % lehčí než hliník. Používají se ke zpevnění tradičních stavebních materiálů jako cihel, železobetonových bloků či dřevěných konstrukcí a také ke snížení tloušťky a tím pádem i hmotnosti panelů. Výztuž z uhlíkových vláken použitá v betonu poskytuje i vynikající tepelnou izolaci.

Samoléčebný beton

Nejedná se o žádné sci-fi, ale inovativní metodu opravy prasklin v betonu pomocí bakterií. Princip technologie je jednoduchý: do betonu se přidají kapsle obsahující specifické bakterie a živiny pro ně. Bakterie se aktivují, jakmile přijdou do kontaktu s vodou. Prasklý beton se tak obnoví díky vniklé vlhkosti - a to tak, že je vyplněn vápencem vyprodukovaným bakteriemi.

Aerogel

Tento nejtvrdší a nejlehčí materiál na světě je z 99,8 % tvořen vzduchem. Jedná se o syntetický porézní ultralehký materiál odvozený od gelu, v němž je kapalná složka nahrazena plynem. Výsledkem je velmi pevná masa s extrémně nízkou hustotou a nízkou tepelnou vodivostí. Na dotek připomíná křehký pěnový polystyren.

Umělý tekutý kámen

Umělý tekutý kámen je speciální stavební směs (vyrobená ze 70 % z mramorové drti a z 30 % ze speciálních přísad a dekorativních plniv), která se stříká na povrchy například z betonu, zdiva, kamene či asfaltu. Díky svému složení se kapalina sráží a vytváří těsné spojení, čímž dodává povrchu trvanlivost a atraktivní vzhled. Navíc je ekologicky šetrným materiálem, protože obsahuje bezpečné pryskyřice, přírodní mramorovou drť a minerální plniva.

ConFlexPave

Ovšem díky jedinečné přísadě získal nový beton ConFlexPave až třikrát vyšší pružnost a pevnost než tradiční beton. Do směsi se přimíchávají ta nejtenčí polymerní mikrovlákna, která rozloží zatížení po celé betonové desce. Výsledkem je materiál, který je při ohybu pevný jako kov a dvakrát pevnější než běžný beton.

Beton bez cementu

Další variantou pro vyšší flexibilitu je beton vytvořený bez použití cementu. Tento nový druh betonu je navíc šetrný k životnímu prostředí, protože obsahuje popílek a geopolymerní kompozity (typické odpadní emise z uhelných elektráren). Další výhodou je, že tuhne při pokojové teplotě, takže výrobní náklady nejsou trvale neudržitelné. Nejdůležitějším faktem však je, že nový beton je 400krát pružnější než tradiční beton při současném zachování stejné úrovně pevnosti.

Concrete Canvas®

Tento revoluční materiál představuje betonovou tkaninu v roli. Jeho flexibilita nabízí architektům neomezené designové možnosti a otevírá v oblasti stavebnictví nové výzvy. Toto patentované řešení Concrete Canvas® se používá pro širokou škálu nejen stavebních prací. Umožňuje stavět betonové konstrukce s minimálními nároky na instalaci a odbornou přípravu. Instalace je obvykle desetkrát rychlejší: stačí rozvinout připravenou roli a přidat vodu.

Průhledný hliník (AlON)

Tento materiál budoucnosti se již stal realitou. Zjednodušeně řečeno se jedná o průhlednou keramiku na bázi oxynitridu hliníku (AlON). Jeho hlavními vlastnostmi jsou trvanlivost a odolnost vůči poškrábání. Průhledný hliník je mnohem odolnější než hlinitokřemičité sklo a je také o 85 % tvrdší než safír. Kromě toho snese teplotu až do 2 100 °C. Je odolný vůči záření, kyselinám i vodě. Rychle se ujal ve vojenském a optickém průmyslu.

Křížem lepené dřevo (CLT) a lepené lamelové dřevo

Jedná se o inovativní materiál, který využívá dřevo ve všech svých složkách. Dřevo se lisuje do desek a laminuje, čímž vzniká tuhý blok, který je mnohem pevnější než běžné dřevo. V této kategorii se objevují podtypy, jako je křížem lepené dřevo a lepené lamelové dřevo. Lepené lamelové dřevo se skládá z několika lamel masivního dřeva slepených dohromady, z nichž se vytvářejí pevné nosníky. V případě křížem lepeného dřeva jsou na sebe jednotlivé vrstvy kladeny křížem, čímž vznikají velké desky, které vydrží značná zatížení. Oba typy dřeva jsou extrémně odolné proti ohni. Vnější vrstvy při hoření zuhelnatí, což pomáhá izolovat zbytek dřeva od ohně.

Hydrokeramika

Jedná se o kompozitní fasádní materiál vyrobený z hlíny a hydrogelu, který dokáže ochladit interiéry budov až o 6 °C. Hydrokeramika využívá schopnosti hydrogelu absorbovat 500krát více vody, než je jeho vlastní hmotnost, a vytváří tak stavební systém, který se „stává živou součástí přírody, aniž by z ní vybočoval“.

CABKOMA Strand Rod

Pro oblasti se zvýšenou seismickou činností jsou velmi důležité materiály, které dokáží odolat zemětřesení. Za tímto účelem byl vyvinut termoplastický kompozitní materiál z uhlíkových vláken CABKOMA Strand Rod. Je potažen anorganickými a syntetickými vlákny s povrchovou úpravou z termoplastické pryskyřice, čímž vzniká nejlehčí anti-seismický výztužný systém na světě. Inovativní vlákna jsou téměř pětkrát lehčí než kovové dráty o stejné pevnosti a mají i velmi atraktivní design.

Flexicomb

Struktura materiálu Flexicomb je inspirována přírodou, konkrétně včelími plástvemi. Ukázalo se, že tento velmi jednoduchý koncept může být neuvěřitelně flexibilní a funkční. V systému Flexicomb jsou tisíce polypropylenových trubiček pevně spojeny do pružné sítě, která může mít různé tvary. Materiál také nabízí možnost recyklovat nebo dokonce upcyklovat odpad, jakým plastové brčko na pití je.

Nejbělejší barva na světě

Každý ví, že bílá barva velmi dobře odráží světlo. A jak se ukázalo, je možné vytvořit nejbělejší barvu na světě, která může dokonce sloužit jako klimatizace k ochlazování místností. Vědci z Univerzity v Purdue vyvinuli bílou barvu, která odráží 98,1 % slunečního světla. Její tajemství spočívá ve složení, které obsahuje síran barnatý. Tím se dosáhne dokonale čistého odstínu s vysokou odrazivostí.

Bioplast z hnědého biouhlí

Berlínský startup Made of Air vyvinul speciální netoxický bioplast vyrobený z hnědého biouhlí z lesního a zemědělského odpadu. Zachycuje uhlík a lze jej použít pro všechny účely, od fasád budov přes nábytek a interiéry až po dopravu a městskou infrastrukturu. Recyklovaný materiál se skládá z 90 % z uhlíku a je schopen absorbovat CO2 z atmosféry, přitom je sám o sobě uhlíkově negativní.

Konopná výztuž

Konopná výztuž představuje alternativu k oceli. Zabraňuje korozi a snižuje emise uhlíku při výstavbě. Lze ji použít k podepření betonových konstrukcí stejným způsobem, jakým se dnes používá ocelová a jiná výztuž, ale s menším dopadem na životní prostředí, a to jak díky složení materiálu, tak díky jeho trvanlivosti. Inovativní konopná výztuž zajistí třikrát větší odolnost a ochranu proti korozi.

Udržitelné stavebnictví a jeho principy

Principy udržitelné výstavby přinášejí do oblasti stavebnictví nové požadavky. Z tohoto pohledu je kladen důraz na použití takových materiálů, konstrukcí a technologií, které kromě dosud běžných požadavků na kvalitu, spolehlivost a funkčnost zvyšují také jejich hodnotu z hlediska environmentálních kritérií. Úlohou projektanta při tvorbě koncepce budovy by mělo být spolu s konstrukčním řešením navrhnout i materiálové řešení objektu tak, aby odpovídalo výše uvedeným principům a požadavkům.

Již dnes existuje celá řada stavebních materiálů, od běžnějších po méně obvyklé (?alternativní?), které mohou zcela nebo částečně nahradit běžně užívané materiály a vylepšit environmentální profil stavby. Materiály zde zmíněné jsou jen malým zlomkem nově vyvinutých materiálů, které se již ve stavebnictví používají. Všechny tyto materiály se každým rokem zdokonalují, v některých případech je jedno řešení nahrazeno jinou, ještě lepší variantou.

Ekologické stavební materiály a trh

Research and Markets predikuje, že globální trh s ekologickými stavebními materiály dosáhne do roku 2030 hodnoty 47,9 miliardy USD, přičemž v období 2025 až 2030 poroste s CAGR 10,4 %. Tento trend není jen doménou západní Evropy, viditelný je i u nás. Z výzkumu společnosti CEEC Research vyplývá, že 60 % stavebních společností předpokládá zvýšenou poptávku po udržitelných materiálech v následujících pěti letech.

S tím jde ruku v ruce i fakt, že mezi nejvíce poptávané ekologické stavební materiály v současnosti patří zejména dřevo ve formě CLT a LVL, které je obnovitelné, funguje jako přirozený zásobník CO₂ a zároveň umožňuje rychlou a efektivní montáž prefabrikovaných konstrukcí. Významnou roli hraje také nízkouhlíkový beton a geopolymerní betony.

Normy a certifikace

K zajištění legitimity stavebních materiálů slouží řada norem a certifikací, které poskytují robustní rámec pro jejich hodnocení a výběr - od ověřitelných environmentálních prohlášení o produktu (EPD) přes koncept cirkulárních materiálů (C2C) až po komplexní certifikace celých budov, jako jsou LEED či BREEAM.

Výhody udržitelných materiálů

Použití udržitelných materiálů nabízí řadu pozitivních dopadů v oblasti ekologie, ekonomiky i zdraví. Přispívají ke snižování emisí CO₂, produkují méně odpadu a vyžadují nižší spotřebu energie i vody. Zároveň vytvářejí kvalitnější vnitřní prostředí budov, protože neemitují zdraví škodlivé látky. Majitelům objektů přinášejí významné energetické úspory. Navíc projekty certifikované podle standardů LEED či BREEAM dosahují vyšší tržní hodnoty a jsou atraktivnější pro nájemce, kteří preferují zdravější, udržitelnější a energeticky méně náročné budovy.

Bariéry a výzvy

Hlavní bariérou vyššího využití ekologických materiálů je cena. I když se podaří zvýšit povědomí ve společnosti o výhodách udržitelných materiálů a zlomí se bariéra vyšších počátečních nákladů, které jsou ve výsledku kompenzovány úsporami energií a nižšími nároky na údržbu, stále budeme v Česku narážet na nedostatek kvalifikovaných odborníků, kteří perfektně rozumí udržitelným materiálům a ovládají jejich výrobu nebo jejich využití v projektování či výstavbě.

Pokud odborníci budou chybět, budou projektanti i realizační firmy preferovat tradiční materiály. Cílem by proto mělo být aktuálně motivovat co nejvíce studentů ke studiu technických oborů a zároveň je vést k tomu, aby své znalosti a dovednosti uplatňovali v oblasti udržitelného stavebnictví.

Budoucnost udržitelných materiálů

I přes všechny výzvy a bariéry se očekává, že poptávka po udržitelných stavebních materiálech bude nadále stoupat. Legislativní požadavky a ESG kritéria povedou investory k tomu, aby udržitelná řešení vnímali jako standard, nikoli jen jako způsob, jak se odlišit od konkurence. Firmám, které se tomuto trendu otevřou, se naskytnou nové příležitosti - mohou se podílet na vývoji a využívání inovativních materiálů budoucnosti, získat výhodnější financování, uspět ve veřejných zakázkách nebo posílit reputaci své značky.

Tabulka vybraných udržitelných stavebních materiálů a jejich využití

tags: #obnovitelne #stavebni #materialy

Oblíbené příspěvky:

• Počasí v Myanmaru
• Vliv člověka na stromy
• Prevence ropného znečištění pobřeží
• Čelní výsuv - montáž
• Zmijivce a ekologie