Betón je jeden z najstarších a najbežnejších materiálov, ktoré sa využívajú v stavebníctve. Má dobré mechanické vlastnosti aj teplotnoakumulačnú funkciu, je flexibilný pri formovaní architektonických tvarov a jeho povrch sa dá upravovať do najrôznejších podôb.
Touto metódou stavali mosty už starovekí Rimania a niektoré stavby stoja doteraz aj po dvoch tisícročiach od výstavby. Podarilo sa im totiž vyvinúť spojivo, ktoré tuhlo vo vzduchu a aj pod vodou.
Najčastejšie spojivo
Betón sa tradične vyrába spracovaním zmesi kameniva, piesku, vody a spojiva. Najčastejšie spojivo v súčasných betónoch je portlandský cement. Ten bol objavený v roku 1820 a nesie meno podľa ostrova Portland v Anglicku, pretože sa jeho farba podobala vápencu využívanému v stavebníctve a pochádzajúcemu z tejto oblasti. Sú z neho postavené napríklad Katedrála svätého Pavla a Buckinghamský palác v Londýne.
Portlandský cement sa vyrába zo zmesi vápenca, ílov, piesku a železitej prímesi, ktoré po premiešaní, pomletí a zhomogenizovaní prejdú slinovaním v rotačnej peci pri dosiahnutí teplôt 1 450 °C. Ako výsledok tohto procesu sa po ochladení vytvorí slinok, teda spečená hmota vo forme guličiek striebornej farby, ktoré po pomletí tvoria základ cementu.
Vplyv na životné prostredie
Ako vedľajší efekt však pri tomto procese pri ohriatí materiálu na 900 °C vzniká aj veľké množstvo plynného CO2, ktorý sa uvoľňuje do ovzdušia. Tento plyn je jedným z faktorov zodpovedajúcich za globálne otepľovanie. Pri výrobe jednej tony slinku sa uvoľní približne 700 kg CO2. Cementárenský priemysel je v súčasnosti celosvetovo zodpovedný za 7 až 8 % a na Slovensku približne za 5,5 % emisií CO2.
Portlandský cement tvorí len približne 15 % hmotnosti betónu, podieľa sa však na 80 až 90 % jeho emisií. Keďže na rozdiel od uhľovodíkových palív neexistuje materiál, ktorý by v blízkej budúcnosti mohol betón plnohodnotne nahradiť, je dôležité uskutočniť také kroky, ktorými sa jeho negatívny vplyv na životné prostredie eliminuje.
Nevyhnutné opatrenia
Členovia európskych výrobcov cementov združených v asociácii CEMBUREAU preto navrhli súbor opatrení. Nimi chcú do roku 2030 znížiť emisie o 55 % v porovnaní s rokom 1990 a dosiahnuť uhlíkovú neutralitu do roku 2050. Opatrenia sa delia na niekoľko skupín. Najvýznamnejšou, ktorá si bude vyžadovať intenzívny vývoj, bude zachytávanie emisií skleníkových plynov a ich neskoršie využitie v iných odvetviach. V tomto prípade sa uvažuje o znížení emisií o 42 %. Prvé projekty zamerané na túto oblasť sa práve rozbiehajú v Nórsku a Rakúsku a uvedenie zariadení do prevádzky by sa malo uskutočniť v priebehu dvoch rokov. Druhou skupinou opatrení je nahradenie uhľovodíkových palív, teda uhlia a zemného plynu, nerecyklovateľným a bio odpadom, ktoré môže priniesť zníženie o ďalších 15 %. V tomto procese je dôležité aj využitie odpadového tepla na výrobu elektrickej energie, ktorou možno vykompenzovať značnú časť spotreby vo výrobnom závode.
Ďalším opatrením môže byť vývoj nízkouhlíkových cementov a môže priniesť 13 % zníženie emisií. V tomto prípade sa časť portlandského cementu nahrádza inými produktmi na prírodnej báze alebo vedľajšími produktmi inej priemyselnej výroby zachovávajúcimi všetky požadované vlastnosti, ktoré sa kladú na spojivo v zmysle noriem EN 197 a EN 206.
Pozitívny vplyv na emisie
Betón má však na emisie aj pozitívny vplyv, pretože počas svojej životnosti na seba opätovne viaže voľný CO2 z okolitého prostredia, čím pomáha znížiť svoju uhlíkovú stopu. Tento proces sa nazýva karbonatizácia betónu. Prichádza pri ňom k reakcii CO2 s hydroxidom vápenatým Ca(OH)2, pri ktorej vzniká uhličitan vápenatý CaCO3 a voda H2O.
Praktickým riešením, ako tento proces vylepšiť, je pridávanie plynného CO2 priamo do betónovej zmesi počas výroby. Ďalšou možnosťou je napríklad uskladňovanie vytvrdnutého betónu v uzavretej CO2 komore, pri ktorej dochádza k zrýchlenej karbonatizácii v porovnaní s betónom uloženým v prirodzenom prostredí. Existuje mnoho myšlienok, ako tento jav využiť v praxi, a preto sa v tejto oblasti v súčasnosti uskutočňuje výskum, ktorý v budúcnosti umožní kvantifikovať množstvo absorbovaného CO2 a pomôže lepšie stanoviť celkový vplyv výroby cementu na životné prostredie.
Text a foto Ing. Peter Czirák
Ústav stavebníctva a architektúry SAV, v. v. i.
Článok vznikol v spolupráci s platformou Mladí vedci SAV.
