Про повторне використання матеріалів зі зруйнованих або демонтованих будівель для потреб нового будівництва

Війна московії проти України спричинила безпрецедентні за масштабом руйнування житлової та громадської забудови в українських містах, містечках, селищах і селах. В результаті сформувався значний обсяг вторинних будівельних ресурсів, доступних для вилучення зі зруйнованих будівель. Тож з огляду на майбутню повоєнну відбудову особливої актуальності набуває питання оцінювання потенціалу та можливостей їхнього повторного використання як складової частини технічного циклу колобіжної економіки. Яких технологічних, організаційних та регуляторних рішень це вимагатиме? Яким є передовий світовий досвід у цій сфері?

ОСНОВНІ МАТЕРІАЛЬНІ РЕСУРСИ З НЕПРИДАТНИХ ДЛЯ ПОДАЛЬШОГО  ВИКОРИСТАННЯ БУДІВЕЛЬ

Ці ресурси охоплюють метали (сталь, алюміній, мідь), бетон, скло, цеглу і деревину, а  також виготовлені з них вироби (наприклад, вікна) та конструктивні елементи (балки, ферми, арматура тощо). Відповідно у вторинному використанні доцільно розрізняти: а) переробляння цих матеріалів для отримання вторинної сировини та б) повторне використання виробів і конструктивних елементів, вилучених під час демонтажу.

МЕТАЛИ

Сьогодні найвищий рівень вторинного використання серед будівельних матеріалів мають метали. Зокрема, в ЄС 90–96% сталі, отриманої під час демонтажу, переплавляють без втрати властивостей і повертають в обіг у вигляді нових конструктивних елементів.

Водночас безпосередньо повторно використовують лише 5–10% старих сталевих елементів. Це зумовлено тим, що складно гарантувати їхню надійність, їхні розміри часто не відповідають сучасним стандартам, а демонтаж під час вилучення таких елементів, на відміну від швидкого знесення будівель, потребує акуратності та більше часу.

Додатковим чинником, що стимулює саме переплавлювання металів, є добре розвинений ринок чорного та кольорового металобрухту.

СКЛО

Натомість будівельне скло — також теоретично ідеально циркулярний матеріал, який можна багаторазово переробляти без втрати якості — у технічному циклі колобіжної економіки задіяне вкрай обмежено.

Наприклад, у ЄС внаслідок демонтажу та реконструкції будівель щороку утворюється близько 1,2 млн тонн відходів плаского скла. Втім, переважна частина цих відходів потрапляє на полігони ТПВ, і лише кілька відсотків циркулює в замкненому циклі.

Основною причиною є складність підготовки скла до перетоплювання: воно зазвичай залишається в рамах, містить плівки, герметики та функціональні покриття, тоді як для повторного використання потрібна чиста й однорідна сировина. В результаті попит на таке вторинне скло залишається низьким.

Пряме ж повторне використання вікон і фасадних елементів поширене ще менше, ніж їх переробляння.

ЦЕГЛА

Цегла як довговічний матеріал (10–300+ років) теоретично придатна до багаторазового використання. Проте в ЄС, де щороку внаслідок демонтажу та реконструкції будівель утворюється, за різними оцінками, 60–125 млн тонн цегляних відходів, лише 5–10% цього обсягу повторно використовують за прямим призначенням.

Це зумовлено високою трудомісткістю ручного розбирання конструкцій і очищення цегли від розчину, особливо цементного. В результаті відновлена цегла часто виявляється дорожчою за нову, що обмежує її застосування в масовому будівництві.

Водночас існує ринкова ніша, де така цегла залишається економічно доцільною – передусім у реставрації історичної забудови, а також у декоративних проєктах із ефектом «під старовину».

Основну ж частину цегляних відходів у ЄС переробляють. Подрібнену цеглу повторно використовують як заповнювач у дорожньому будівництві, для вирівнювання й підсипання територій, а також у виробництві будівельних сумішей як додаток до бетону та розчину.

БЕТОН

Бетон займає особливе місце в сучасному будівництві: це найпоширеніший за масою та об'ємом будівельний матеріал у світі. За обсягами використання він – другий ресурс на планеті після води. В ЄС частка бетону становить орієнтовно 40–60% усіх будівельних матеріалів. 

Приблизно така ж пропорція спостерігається в ЄС і серед будівельних відходів після демонтажу і реконструкції будівель та інфраструктури (мостів, доріг тощо). В абсолютному вимірі це відповідає приблизно 135–250 млн тонн на рік, що робить бетон найбільшим за масою потоком серед будівельних відходів.

Водночас зростання використання бетону в будівництві означає подальше посилення кліматичної кризи, оскільки виробництво його ключового компонента – цементу – супроводжується значними викидами CO₂. На 1 тонну цементу припадає приблизно 0,6–0,9 т CO₂, а загалом цементна промисловість генерує близько 7–8% глобальних антропогенних викидів цього парникового газу.

Його викиди формуються внаслідок двох основних процесів:

а) хімічної реакції декарбонізації під час випалювання вапняку (близько 60%);

б) спалювання в цементних печах викопного палива для досягнення високих температур (близько 40%).

Тому навіть за умови повного переходу цементного виробництва на «зелену» енергію вуглецевий слід цементу – а відповідно і бетону – далі матиме відчутний вплив на кліматичну систему планети.

Теоретично суттєво зменшити потребу у виробництві нового бетону могло б масове повторне використання в новому будівництві перероблених бетонних відходів. Проте цьому перешкоджають:

• незворотні хімічні реакції, що відбуваються під час тверднення бетону і частково тривають певний час опісля. В результаті утворюється суцільна тверда структура, яка «склеює» заповнювачі (пісок і щебінь) та забезпечує міцність бетону. Після цього повернення бетону до початкового стану стає неможливим;

• мікротріщини, що виникають у цементному камені та щебені, вкритому залишками цементного розчину, під час дроблення старих бетонних і залізобетонних конструкцій. Це підвищує пористість і водопоглинання переробленого матеріалу. В результаті використання такого бетону як вторинного заповнювача погіршує адгезію та знижує міцність нового бетону.

Крім того, бетонні відходи різного походження є неоднорідними за рецептурою, а також можуть містити забруднення (хлориди, сульфати тощо), накопичені протягом експлуатації, які прискорюють корозію арматури в новому бетоні та знижують довговічність конструкцій. 

З огляду на проблеми з якістю вторинний заповнювач з бетону (RCA) найбільше використовують у дорожньому будівництві (для основ і підоснов доріг, вирівнювальних шарів і насипів) та в геотехнічних роботах (засипання котлованів, укріплення відкосів, влаштування дренажних шарів). Менш поширене застосування RCA для основ і підоснов пішохідних зон, велосипедних доріжок, стоянок легкого автотранспорту.

Натомість використання RCA в конструкційних елементах будівель, що зазнають значних навантажень, наразі обмежене. Здебільшого йдеться про заміщення 10–30% щебеню на RCA (інколи – до 50% для грубого заповнювача) за умови його ретельної підготовки та контролю якості. 

Водночас у світі триває активний пошук способів компенсувати слабкі сторони RCA з метою зниження його негативного впливу на структуру бетону та розширення сфери застосування. Дослідники експериментують з різними додатками: золою, доменним шлаком, сталевою, поліпропіленовою і базальтовою фіброю, піролізним біовугіллям (biochar), суперпластифікаторами, мікрокремнеземом. Найновіший перспективний напрям досліджень пов'язаний із застосуванням наноматеріалів: нанокремнезему (він найкраще вивчений і найближчий до практичного впровадження), нанокарбонату кальцію, наноглини, нанооксидів заліза, вуглецевих нанотрубок тощо.

В ЄС нормативною базою, що встановлює правила у сфері виробництва бетону, слугують європейські стандарти EN 206 (вимоги до бетону), EN 12620 (вимоги до заповнювачів включно із вторинними) та EN 933-11 (оцінювання складу вторинних заповнювачів), а також національні додатки/рекомендації (наприклад, настанови Німецького комітету із залізобетону (Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, DAfStb).

ДЕРЕВИНА

У структурі відходів від демонтажу будівель частка деревини, як правило, перевищує частку скла, однак конкретні пропорції суттєво залежать від типу та конструктивних особливостей будівель. Подальше використання вилучених дерев’яних елементів (балок, крокв, лаг, дощок підлог і обшивки, віконних і дверних рам) визначається їхнім механічним станом, ступенем ураження грибками і комахами-шкідниками, а також рівнем хімічного забруднення антисептиками, антипіренами, фарбами, лаками, клейовими сумішами. Найціннішим варіантом є їхнє повторне застосування без значного переробляння в новому будівництві, проте на практиці цей потенціал реалізується лише частково, переважно в реставрації та проєктах збереження історичної забудови. Основну ж частину деревини подрібнюють на сировину, з якої  виготовлюють плити (ДСП, OSB  і MDF) та біопаливо (пелети і брикети). Деревину, непридатну для повторного використання та переробляння, зазвичай захоронюють.

Окремого нормативного документа, який би спеціально регулював лише відходи деревини, в ЄС не існує. Регулювання здійснюється через загальну систему поводження з відходами, правила для будівельних відходів, а також окремі інструменти, що стосуються біомаси та вторинної сировини.

ПОТОЧНА СИТУАЦІЯ У СФЕРІ ВИКОРИСТАННЯ ВТОРИННИХ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ У СВІТІ

Провідну роль у формуванні підходів до використання вторинних будівельних матеріалів відіграють країни Західної Європи. Світовим лідером є Нідерланди. У країні діють обов’язкове роздільне знесення і сортування відходів, високі податки й обмеження на захоронення, фактична заборона полігонів для інертних відходів, запроваджено цифрові паспорти матеріалів, та активно функціонує ринок вторинних матеріалів. Державна стратегія передбачає повний перехід до колобіжної економіки до 2050.

Високий рівень переробляння будівельних відходів демонструють також Німеччина (цьому сприяють жорстке законодавство щодо поводження з відходами, обов'язкове їх сортування, наявність технічних стандартів для використання переробленого заповнювача з бетону, добре розвинена індустрія переробляння) та Бельгія (діють жорсткі вимоги до сортування, функціонує сильна система контролю якості вторинних матеріалів, а рівень переробляння будівельних відходів є одним із найвищих у ЄС). 

В меншому обсязі така практика поширена в Данії (у 2023 році запроваджено оцінювання впливу будівель протягом усього життєвого циклу, встановлено вимоги до їхніх кліматичних показників, містобудівна політика підтримує повторне використання матеріалів), Великій Британії (замість обов’язкових адміністративних квот застосовують високий податок на захоронення і податок на видобуток первинних будівельних матеріалів, використання вторинних матеріалів регулюють через стандарти якості) та Франції (завдяки розширеній відповідальності виробника у сфері будівельних відходів і застосуванню принципів зелених закупівель).

Натомість у США та більшості країн Східної Європи вона має обмежене поширення і зазвичай оцінюється як економічно нерентабельна. 

Олег Гарасевич

Асоціація «Енергоефективні міста України»