ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ «ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ»

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΓΕΝΙΚΗ ΓΡΑΜΜΑΤΕΙΑ ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ «ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ» ΔΡΑΣΗ «Ενίσχυση της απασχόλησης των ερευνητών σε επιχειρήσεις» ΚΩΔΙΚΟΣ ΕΡΓΟΥ 1564 ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΟΥ Διαχείριση των υπολειμμάτων ανακύκλωσης προς δημιουργία δομικού υλικού. (ακρωνύμιο: ΔΥΑΔΔΥ) ΔΙΚΑΙΟΥΧΟΣ ECORAP A.E. ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (Ε.Ε.) 1: ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Παραδοτέο Π1.2: Εφαρμογές Δομικών Υλικών Σύστασης Ανάλογης με Ανακυκλώσιμα Υλικά Στόχους 1

2 Περίληψη Το Παραδοτέο Π1.2 Εφαρμογές Δομικών Υλικών Σύστασης Ανάλογης με Ανακυκλώσιμα Υλικά Στόχους έχει ως στόχο την επισκόπηση σε παγκόσμια κλίμακα εκείνων των περιπτώσεων όπου, υλικά με σύσταση και προέλευση ανάλογη με αυτή των Αποβλήτων Συσκευασιών (εφεξής ΑΣΥΣ) έχουν εφαρμοστεί ως δομικά υλικά σε κτιριακές εφαρμογές. Η εν λόγω επισκόπηση θα αποτελέσει το υπόβαθρο για τη διαμόρφωση των απαιτήσεων επαναχρησιμοποίησης, επεξεργασίας και μορφοποίησης των υλικών στόχων από το υπόλειμμα του Κέντρο Διαλογής Ανακυκλώσιμων Υλικών (εφεξής ΚΔΑΥ) της ECORAP ΑΕ. Συγκεκριμένα, στα πλαίσια του εν λόγω Παραδοτέου, πραγματοποιείται μια σύντομη σύνοψη των συμβατικών δομικών υλικών προκειμένου να προσδιοριστούν οι απαιτήσεις των αντίστοιχων εφαρμογών και σε επόμενο στάδιο, να αποσαφηνιστεί εάν και κατά πόσο, οι εν λόγω απαιτήσεις μπορούν να εκπληρωθούν από τη χρήση εναλλακτικών δομικών υλικών από ΑΣΥΣ. Επιπλέον, παρουσιάζεται συνοπτικά το υφιστάμενο καθεστώς διαχείρισης των συμβατικών δομικών υλικών, ως απόβλητη ύλη και περιγράφονται οι περιβαλλοντικά ορθές και βιώσιμες πρακτικές επεξεργασίας των αντίστοιχων αποβλήτων με γνώμονα την επαναχρησιμοποίηση και την ανακύκλωση αυτών. Εν συνεχεία, περιγράφονται οι περιπτώσεις χρήσης ανακυκλώσιμων υλικών στόχων ως δομικά υλικά και επιπλέον, αναφέρονται οι σχετικές εφαρμογές. Αναλυτικότερα, με δεδομένη την ποιοτική σύσταση των ΑΣΥΣ που βάσει των αντίστοιχων ανακυκλώσιμων υλικών στόχων, υφίστανται διαχωρισμό στο ΚΔΑΥ, πραγματοποιείται επισκόπηση των περιπτώσεων χρήσης των εν λόγω υλικών ως δομικά υλικά για κτιριακές εφαρμογές. Οι εν λόγω εφαρμογές αφορούν τόσο περιπτώσεις επαναχρησιμοποίησης υλικών στόχων από ΑΣΥΣ, όσο και αναφορές κατασκευής πρότυπων κατοικιών από ανακυκλώσιμα υλικά στόχους τα οποία προηγουμένως έχουν υποστεί κάποιας μορφής επεξεργασία. Κατά σειρά παρουσίασης, η σχετική μελέτη περιλαμβάνει επισκόπηση των εφαρμογών σε δομικά υλικά για το χαρτί, το χαρτόνι, τις συσκευασίες τύπου Tetrapak, το γυαλί, τα σιδηρούχα μέταλλα και κυρίως τα κράματα χάλυβα, τα μη σιδηρούχα μέταλλα και ειδικότερα, το αλουμίνιο και το χαλκό, ΑΣΥΣ που έχουν ως υλικό σύνθεσης το ξύλο (παλέτες) και υφάσματα (κυρίως χαλιά και μοκέτες). Για κάθε ένα από τα ανωτέρω υλικά περιγράφεται, εάν και εφόσον υπάρχει, η χρήση του ως δομικό υλικό. Η σχετική περιγραφή επικεντρώνεται κατ αρχήν στην επεξεργασία που υφίσταται το εν λόγω υλικό προκειμένου να αποτελέσει δομικό υλικό, μεμονωμένα ή ως συστατικό ανάμιξης με συμβατικά δομικά υλικά. Εν συνεχεία, αναφέρονται ορισμένες τεχνικές προδιαγραφές που πρέπει να πληρούνται προκειμένου το υλικό αυτό να είναι λειτουργικό. Στο πλαίσιο αυτό, τονίζονται οι κυριότερες εφαρμογές στις οποίες λαμβάνει χώρα και αναφέρεται η στάθμη εμπορικής του αξιοποίησης ως δομικό υλικό. Επιπλέον, περιγράφονται αναλυτικά οι περιπτώσεις κατασκευής κτιριακών εφαρμογών όπου, ως δομικά υλικά επιλέχθηκαν είτε επαναχρησιμοποιημένα στερεά απόβλητα, είτε υλικά στόχοι που προήλθαν από απόβλητες ύλες και μέσω της ανακύκλωσης επέστρεψαν στον οικονομικό κύκλο ζωής ως δομικά υλικά. 2

3 Πίνακας Περιεχομένων Εισαγωγή 6 Συμβατικά Δομικά Υλικά 7 Χαρακτηρισμός Αποβλήτων Συμβατικών Δομικών Υλικών... 8 Πρακτικές Διαχείρισης Αποβλήτων Συμβατικών Δομικών Υλικών Εναλλακτική Διαχείριση Αποβλήτων Συμβατικών Δομικών Υλικών Απόβλητα Συσκευασιών ως Δομικά Υλικά 13 Χαρτί Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένο Χαρτί...15 Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένο Χαρτί...18 Χαρτόνι Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένο Χαρτόνι...19 Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένο Χαρτόνι...20 Συσκευασίες Τύπου Tetrapak Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένες Συσκευασίες Τύπου Tetrapak...27 Πλαστικό Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένο Πλαστικό...30 Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένο Πλαστικό...31 Γυαλί Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένο Γυαλί...33 Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένο Γυαλί...37 Σιδηρούχα Μέταλλα Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένα Σιδηρούχα Μέταλλα...41 Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένα Σιδηρούχα Μέταλλα...42 Μη Σιδηρούχα Μέταλλα Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένα Μη Σιδηρούχα Μέταλλα...45 Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένα Μη Σιδηρούχα Μέταλλα...45 Ξυλώδη Υπολείμματα & Υφάσματα Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένα Ξύλα & Υφάσματα...48 Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένα Ξύλα & Υφάσματα...49 Συμπεράσματα 52 3

4 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 1: Μικροφωτογραφία Πορώδους Αποξηραμένου Χαρτοπολτού...16 Εικόνα 2: Δομικά Στοιχεία Papercrete κατά τη Διαδικασία Ξήρανσης...17 Εικόνα 3: Δομικά Στοιχεία από Papercrete με Διαμόρφωση Οπής Κοιλοδοκού...17 Εικόνα 4: Κτίριο Carriage House Κατασκευασμένο από Papercrete...18 Εικόνα 5: Προκατασκευασμένο Κτίριο από Φύλλα Χαρτονιού...20 Εικόνα 6: Προκατασκευασμένος Οικίσκος Στέγασης Σεισμοπλήκτων από Κυλίνδρους Πεπεισμένου Χαρτονιού Kobe, Osaka, Japan...21 Εικόνα 7: Προκατασκευασμένος Οικίσκος Στέγασης Σεισμοπλήκτων από Κυλίνδρους Πεπεισμένου Χαρτονιού Turkey...23 Εικόνα 8: Προκατασκευασμένος Οικίσκος Στέγασης Σεισμοπλήκτων από Κυλίνδρους Πεπεισμένου Χαρτονιού India...24 Εικόνα 9: Προκατασκευασμένη Εκκλησία από Κυλίνδρους Πεπεισμένου Χαρτονιού Kobe, Osaka, Japan...25 Εικόνα 10: Αίθουσα Διδασκαλίας cutting edge cardboard house από Φύλλα Χαρτονιού...26 Εικόνα 11: Πρότυπη Κατοικία Corrugated Cardboard Pod από Δεματοποιημένους Κύβους Μίγματος Χαρτονιού Πλαστικού (RDF)...27 Εικόνα 12: Πλακίδια και Φύλλα από Θρυμματισμένη Συσκευασία Τύπου Tetrapak...28 Εικόνα 13: Προκατασκευασμένο Κτίριο Casa Pollo από Φύλλα Ανακυκλωμένου Πλαστικού...32 Εικόνα 14: Φύλλα LiTraCon από Σκυρόδεμα και Ανακυκλωμένο Γυαλί...35 Εικόνα 15: Φύλλα Bling Crete από Σκυρόδεμα και Ανακυκλωμένο Γυαλί...36 Εικόνα 16: Προκατασκευασμένο Κτίριο Tire House από Ανακυκλωμένο Γυαλί και Ελαστικά Οχημάτων...38 Εικόνα 17: Προκατασκευασμένο Κτίριο La Fabrique από Ανακυκλωμένους Υαλοπίνακες...39 Εικόνα 18: Πρότυπος Οικίσκος WoBo House από Γυάλινες Φιάλες Μπύρας...40 Εικόνα 19: Ράβδοι Δομικών Εφαρμογών από Ανακυκλωμένο Χάλυβα...42 Εικόνα 20: Πρότυπη Κατοικία Big Dig House από Επαναχρησιμοποιημένο Χάλυβα, Σκυρόδεμα και Ξύλο...43 Εικόνα 21: Μετασκευασμένη Σιδηροδρομική Γέφυρα από Χάλυβα ως Κέντρο Αναψυχής...44 Εικόνα 22: Πρότυπος Οικίσκος Up Cycling Can House από Κουτιά Αλουμινίου...46 Εικόνα 23: Πρότυπος Οικίσκος Crushed Cans Building από Κύβους Συμπιεσμένων και Δεματοποιημένων Κουτιών Αλουμινίου...47 Εικόνα 24: Κτιριακή Κατασκευή από Ανακυκλωμένα Στελέχη Ξύλινων Παλετών...50 Εικόνα 25: Προκατασκευασμένη Κατοικία από Ανακυκλωμένες Ξύλινες Παλέτες...51 Εικόνα 26: Πρότυπη Κατοικία Lucy Carpet House από Ανακυκλωμένα Κομμάτια Μοκέτας

5 Συντομογραφίες ΑΕΚΚ: Απόβλητα Εκσκαφών, Κατασκευών και Κατεδαφίσεων ΑΣΥΣ: Απόβλητα Συσκευασιών ΑΣΑ: Αστικά Στερεά Απόβλητα ΒΑΑ: Βιοαποδομήσιμα Αστικά Απόβλητα ΕΕ: Ευρωπαϊκή Ένωση ΕΚΑ: Ευρωπαϊκός Κατάλογος Αποβλήτων ΕΜΑΚ: Εργοστάσιο Μηχανικής Ανακύκλωσης ΚΔΑΥ: Κέντρο Διαλογής Ανακυκλώσιμων Υλικών ΚΥΑ: Κοινή Υπουργική Απόφαση ΦΕΚ: Φύλλο Εφημερίδας Κυβερνήσεως ΧΥΤΑ: Χώρος Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων ΧΥΤΥ: Χώρος Υγειονομικής Ταφής Υπολειμμάτων CFC: Chlorofluorocarbon EDPM: Ethylene Propylene Diene Monomer EPS: Expandable Polystyrene FGG: Foamed Glass Gravel MDF: Medium Density Fibreboard OSB: Oriented Strand Board PE: Polyethylene PET: Terephthalate Polyethylene PP: Polypropylene PU: Polyurethane PVC: Polyvinylchlorid RDF: Refuse Derived Fuel USA: United States of America VOC: Volatile Organic Compounds 5

6 Εισαγωγή Η οικοδομική δραστηριότητα, ως μια από τις πλέον παραγωγικές δραστηριότητες της σύγχρονης, μεταβιομηχανικής εποχής, έχει την εγγενή τάση να μεταβάλλει τις φυσικές ισορροπίες υπό την έννοια ότι, οι εφαρμογές δόμησης αλλοιώνουν σημαντικά το φυσικό περιβάλλον λόγω χρήσης υλικών και κατασκευών που, αφενός δημιουργούν δυσαρμονία με το περιβάλλον που αναπτύσσονται, αφετέρου, αποτελούν εστίες σημειακής ρύπανσης λόγω των λειτουργικών διαδικασιών που εξυπηρετούν. Στο πλαίσιο αυτό, επικράτησε η αντίληψη ότι, η οικοδομική δραστηριότητα κατά κανόνα θεωρείται ως εχθρική επέμβαση προς το περιβάλλον, καθώς προϋποθέτει τη δαπάνη πρώτων υλών και ενέργειας και οδηγεί στην παραγωγή απορριμμάτων. Η εν λόγω αντίληψη, δεν είχε αναπτυχθεί ευρέως μέχρι πριν μερικές δεκαετίες. Σήμερα όμως, με κριτήριο την άναρχη οικοδομική δραστηριότητα, οι κοινωνίες βρίσκονται αντιμέτωπες με δεδομένα που δεν μπορούν να αγνοηθούν. Ειδικότερα, οι παραγωγικοί ρυθμοί έχουν επιταχυνθεί, οι φυσικοί πόροι απειλούνται από εξάντληση, η ταχύτατη δημογραφική ανάπτυξη οδηγεί σε όλο αυξανόμενους ρυθμούς κατανάλωσης, τα προϊόντα του σύγχρονου κόσμου οδηγούνται στην απόρριψη πριν συμπληρώσουν τον κύκλο ζωής τους. Επιπλέον, οι απαιτήσεις για στέγαση, ειδικότερα υπό το πρίσμα της οικονομικής κρίσης, είναι δυσανάλογες του επιπέδου ποιότητας ζωής, εκφρασμένου με οικονομικούς όρους. Στο πλαίσιο αυτό, καθίσταται βάσιμη η ανάγκη για ανάπτυξη ερευνητικής δραστηριότητας στο πεδίο της δημιουργίας δομικών εφαρμογών που θα χαρακτηρίζονται από τρεις διακριτούς πυλώνες. Ο πρώτος εξ αυτών, σε πλήρη εναρμόνιση με το κόστος κτήσης μιας κατοικίας, επικεντρώνεται στη δημιουργία δομικών εφαρμογών που θα χαρακτηρίζονται από χαμηλό κόστος κατασκευής και συντήρησης. Ως εκ τούτου, το αντίστοιχο κόστος επένδυσης θα πρέπει να είναι χαμηλό έτσι ώστε, η εν λόγω δομική εφαρμογή να είναι προσβάσιμη σε κάθε κάτοικο, ανεξάρτητα από το μέσο ετήσιο οικονομικό του εισόδημα. Ο δεύτερος πυλώνας άπτεται ζητημάτων εναρμόνισης των προς διερεύνηση δομικών εφαρμογών με το φυσικό περιβάλλον του οποίου θα αποτελέσουν τμήμα. Βασική προϋπόθεση για την ανάπτυξη των εν λόγω κατασκευών θα αποτελεί η αρχιτεκτονική και λειτουργική ενσωμάτωσή τους στο φυσικό περιβάλλον με τρόπο όπου, αφενός θα διασφαλίζεται η αισθητική ομοιογένεια, αφετέρου, θα ελαχιστοποιείται η ρύπανση λόγω των λειτουργικών δραστηριοτήτων που αναπόφευκτα θα συνοδεύουν τις εν λόγω κατασκευές. Συνολικά λοιπόν, ο δεύτερος πυλώνας επιτάσσει την εφαρμογή των αρχών της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής κατά το σχεδιασμό και υλοποίηση των εν λόγω κατασκευών. Τέλος, ο τρίτος πυλώνας, που αποτελεί πυρήνα του παρόντος ερευνητικού έργου, αφορά στη χρήση υλικών που θα είναι άμεσα επαναχρησιμοποιήσιμα ή/και ανακυκλώσιμα. Τα εν λόγω υλικά θα αποτελέσουν συνθετικά υλικά για κάθε δομικό στοιχείο των πρότυπων εφαρμογών. Η προέλευσή τους θα είναι από τα υλικά στόχους που συνθέτουν το υπόλειμμα ενός Κέντρου Διαλογής Ανακυκλώσιμων Υλικών. Ειδικότερα, ως προς τον τρίτο πυλώνα της ερευνητικής δραστηριότητας, σημειώνεται το γεγονός ότι, οι σύγχρονες κοινωνικές και οικονομικές δομές, εκτός από την αναζήτηση νέων πηγών πρώτων υλών και καινούργιων μεθόδων παραγωγής ενέργειας, έχουν επικεντρωθεί στην εξεύρεση τρόπων αξιοποίησης 6

7 των απορριμμάτων που παράγονται από τις διάφορες ανθρωπογενείς ή/και βιομηχανικές βιοτεχνικές δραστηριότητες. Τα απορρίμματα είναι γνωστό ότι μπορούν να μεταποιηθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν ως πρώτη ύλη νέων κατασκευών, ή επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας μέσω θερμικής ή/και βιολογικής επεξεργασίας. Υπάρχει όμως και μία τρίτη δυνατότητα χρήσης των απορριμμάτων χωρίς μεταποίηση, ή με ελαφρά μεταποίηση, η οποία δεν έχει εκτιμηθεί ακόμα αρκετά. Η δυνατότητα αυτή, εξεταζόμενη με οικονομικούς όρους, είναι ιδιαίτερα σημαντική για το περιβάλλον, καθώς δεν δαπανάται ενέργεια για τον μετασχηματισμό των απορριμμάτων και έτσι ο κύκλος της επαναχρησιμοποίησής τους είναι συντομότερος. Η οικοδομική δραστηριότητα, ανά τους αιώνες, έχει παρουσιάσει αξιόλογα παραδείγματα επαναχρησιμοποίησης υλικών με ελαφρά μεταποίηση, τα οποία δεν πρέπει να λησμονούνται (π.χ. βυζαντινοί ναοί). Το βασικό μέσο επαναχρησιμοποίησης αφορούσε σε αδρανή υλικά και ειδικότερα, σε πέτρα και μάρμαρο. Ως προς τις σύγχρονες εφαρμογές, η μελέτη παραδειγμάτων επαναχρησιμοποίησης αντικειμένων και εφαρμογών της ανακύκλωσης μπορεί να καταδείξει ότι, τέτοιες προσπάθειες όχι μόνο σέβονται το περιβάλλον, αλλά παρουσιάζουν ιδιαίτερη εφευρετικότητα και μπορούν να αποτελέσουν εκτεταμένη πρακτική ιδιαίτερα σε περιόδους όπου το κόστος επένδυσης σε κατοικία χαρακτηρίζεται εξαιρετικά υψηλό. Στο πλαίσιο αυτό, οι δομικές εφαρμογές με χρήση υλικών στόχων από απορρίμματα, μπορούν να χαρακτηριστούν ως προτάσεις που προάγουν την πολιτιστική ανάπτυξη του τόπου στον οποίο γίνονται. Συμβατικά Δομικά Υλικά Στην παρούσα φάση, η πλειονότητα των κτιριακών υποδομών καθώς επίσης και η σχετική αγορά διέπεται από τη χρήση των συμβατικών δομικών υλικών, ανεξάρτητα από τις επιπτώσεις που αυτά έχουν στο περιβάλλον. Ωστόσο, ειδικότερα για την ελληνική επικράτεια, είναι σημαντικό να τονιστεί η σπουδαιότητα διαχείρισης των αποβλήτων από δομικά υλικά καθώς, σύμφωνα με το Νόμο 4042/2012, κάθε Δημοτική ή/και Περιφερειακή Αρχή διαθέτει σε ΧΥΤΑ αδρανή (οικοδομικά) απόβλητα χωρίς προηγουμένως να έχει προηγηθεί η οποιασδήποτε μορφής επεξεργασία, θα επιβαρύνεται με πρόσθετο τέλος ταφής 35. Αντίστοιχο πρόστιμο ισχύει για τα Βιοαποδομήσιμα Αστικά Απόβλητα (εφεξής ΒΑΑ) τα οποία αποτελούν την πλέον ρυπογόνα συνιστώσα των Αστικών Στερεών Αποβλήτων (εφεξής ΑΣΑ). Ως εκ τούτου, το γεγονός και μόνο ότι, τα αδρανή οικοδομικά απόβλητα όπου, βάσει του Ευρωπαϊκού Καταλόγου Αποβλήτων (εφεξής ΕΚΑ) ορίζονται ως Απόβλητα Εκσκαφών, Κατασκευών και Κατεδαφίσεων (εφεξής ΑΕΚΚ), εντάσσονται σε καθεστώς επιβεβλημένης επεξεργασίας πριν την υγειονομική ταφή κατ αναλογία με τα ΒΑΑ, καταδεικνύει την αναγκαιότητα περιορισμού της ρύπανσης που οφείλεται στα ΑΕΚΚ. Η εν λόγω περιβαλλοντική ρύπανση δεν σχετίζεται μόνο με τα ΑΕΚΚ αυτά καθ αυτά αλλά, περιλαμβάνει και τη ρύπανση που οφείλεται στην παραγωγή των συμβατικών δομικών υλικών. 7

8 Γενικότερα, ο κύκλος της οικοδομικής δραστηριότητας, ο οποίος συνδέεται με περιβαλλοντικά προβλήματα, επιμερίζεται στα ακόλουθα βασικά στάδια ανθρωπογενούς και βιομηχανικής δραστηριότητας 1 : Παραγωγή συμβατικών δομικών υλικών (εκμετάλλευση φυσικών πόρων). Κατασκευή του κτιρίου (εφαρμογή δομικών υλικών). Χρήση του κτιρίου (λειτουργικότητα δομικών υλικών). Κατεδάφιση του κτιρίου (παραγωγή απόβλητων δομικών υλικών). Εύλογα, το μεγαλύτερο ενδιαφέρον ως προς τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των δομικών υλικών εστιάζεται στο στάδιο της χρήσης του κτιρίου, το οποίο είναι βέβαια και το στάδιο μεγαλύτερης διάρκειας. Μετά την πρώτη μεγάλη ενεργειακή κρίση της δεκαετίας του '80, τέθηκε σαν πρώτη προτεραιότητα η μείωση της ενέργειας που καταναλώνει ένα κτίριο κατά τη χρήση του. Στο πλαίσιο αυτό, η σχετική έρευνα επικεντρώθηκε στη βελτίωση της λειτουργικότητας των δομικών υλικών με όρους εξοικονόμησης ενέργειας κατά τη λειτουργία του κτιρίου. Ωστόσο, από τις αρχές της δεκαετίας του '90, οπότε και άρχισαν να αμβλύνονται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από εφαρμογής και λειτουργικότητας των δομικών υλικών, καθώς επίσης και αναφορικά με τη διαχείριση των ΑΕΚΚ, ξεκίνησε μια ολιστική θεώρηση για την περιβαλλοντική συμπεριφορά των κτιρίων και των επιπτώσεων της οικοδομικής δραστηριότητας στο περιβάλλον με γνώμονα το συνολικό κύκλο ζωής των δομικών υλικών. Στο πλαίσιο αυτό, πραγματοποιήθηκαν προσπάθειες ενσωμάτωσης της παραμέτρου της αειφορίας σε όλο τον κύκλο ζωής των δομικών έτσι ώστε, να είναι φιλικά προς το περιβάλλον και να επιφέρουν τη λιγότερη δυνατή επιβάρυνση στο περιβάλλον σε όλα τα στάδια ζωής του, συμπεριλαμβανομένου και του σταδίου της εκμετάλλευσης των φυσικών πόρων. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι, η οικοδομική δραστηριότητα απορροφά περίπου το 40% της παγκόσμιας κατανάλωσης σε ανόργανα υλικά (άμμος, σκύρα, άσβεστος), το 25% της παγκόσμιας κατανάλωσης ξυλείας και το 16% της παγκόσμιας κατανάλωσης νερού. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση (εφεξής ΕΕ), εκτιμάται ότι τα κτίρια καταναλώνουν περίπου τη μισή ποσότητα πρωτογενούς ενέργειας για την κατασκευή, χρήση και κατεδάφιση τους. Επίσης, ακόμα και στις περιπτώσεις όπου κατασκευάζονται κτίρια με τις ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις και κατ επέκταση, μικρή εξάρτηση από συμβατικά καύσιμα, ενυπάρχει υψηλή περιβαλλοντική επιβάρυνση που οφείλεται στα συμβατικά δομικά υλικά και ειδικότερα, στις διαδικασίες παραγωγής τους καθώς καταναλώνονται σημαντικά ποσά μη ανανεώσιμης ενέργειας με συνεπακόλουθο σημαντικές ποσότητες παραγόμενων ρύπων. Χαρακτηρισμός Αποβλήτων Συμβατικών Δομικών Υλικών Τα απόβλητα από συμβατικά δομικά υλικά παράγονται κατά την εκτέλεση διαφόρων κατασκευαστικών έργων όπως η ανέγερση, ανακαίνιση και κατεδάφιση κτιρίων, η κατασκευή και συντήρηση δρόμων και η εκτέλεση δημοσίων έργων. Τα υλικά που περιλαμβάνονται στα ΑΕΚΚ ποικίλουν ανάλογα με το είδος 1 Μωδέα Β., Σταυροπούλου Β., (2012), Δομικά Υλικά Κελύφους, Πτυχιακή Εργασία, Τμήμα Πολιτικών 8

9 και την περιοχή του έργου, καθώς υπάρχουν μεγάλες διαφορές στις μεθόδους και τα υλικά κατασκευής από χώρα σε χώρα ή και από περιοχή σε περιοχή. Ειδικότερα, τα συνήθη ΑΕΚΚ που παράγονται κατά την κατασκευή ενός κτιρίου περιλαμβάνουν χώμα και πέτρες από τις χωματουργικές εργασίες για την διαμόρφωση του οικοπέδου και σε μικρότερες ποσότητες, οικοδομικά υλικά που καταστράφηκαν ή περίσσεψαν. Κατά την κατεδάφιση ενός κτιρίου, τα συνηθέστερα παραγόμενα ΑΕΚΚ περιλαμβάνουν σκυρόδεμα, τούβλα, πέτρες, χώματα, άμμο, χαλίκια, ξύλα, μέταλλα, γυαλί, πλαστικά, χαρτιά και υφάσματα. Στα υλικά κατεδαφίσεως περιλαμβάνονται επίσης καλώδια, ηλεκτρικές συσκευές, σωλήνες και είδη υγιεινής. Συνολικά, με βάση τους κωδικούς κατά τον ΕΚΑ, οι βασικές κατηγορίες των ΑΕΚΚ περιλαμβάνουν: Απόβλητα εκσκαφών. Τα εν λόγω υλικά αφορούν σε χώματα εκσκαφών, άμμο, πετρώματα, άργιλο, ιλύς, και οποιαδήποτε άλλα υλικά παράγονται από εκσκαφές. Επιπλέον, στην εν λόγω κατηγορία περιλαμβάνονται και υλικά που προέρχονται από φυσικά φαινόμενα υπερχειλίσεις χειμάρρων, κατολισθήσεις κ.ά.. Απόβλητα οδοποιίας. Τα εν λόγω υλικά αφορούν σε άσφαλτο και οποιαδήποτε άλλα υλικά χρησιμοποιούνται για την κατασκευή οδοστρωμάτων, βάσεων και υποβάθρων, δηλαδή, χαλίκια, άμμο, σκύρα και τα υλικά που προκύπτουν από την ανακατασκευή και την ανακαίνιση οδών, καθώς και από έργα υπόγειων υδραυλικών και ηλεκτρικών εγκαταστάσεων στις πόλεις. Απόβλητα κατεδαφίσεων. Τα εν λόγω υλικά αποτελούν την πολυπληθέστερη ποσοτικά κατηγορία ΑΕΚΚ και αφορούν σε σκυρόδεμα, τούβλα, πλακάκια, κεραμικά και υλικά με βάση τον γύψο, ξύλο, γυαλί και πλαστικό, μέταλλα (και τα κράματα τους), μονωτικά υλικά (εκτός από όσα περιέχουν αμίαντο) και μικτά απόβλητα κατασκευών και κατεδαφίσεων. Απόβλητα εργοταξίου. Μεταξύ των εν λόγω αποβλήτων περιλαμβάνονται υλικά στόχοι που αφορούν σε ξύλο, πλαστικό, χαρτί και χαρτόνι, γυαλί, μέταλλα, καλώδια, χρώματα, βερνίκια, κόλλες, στοιχεία επικαλύψεων προσόψεων και γενικά όλα τα απορρίμματα που προέρχονται από την λειτουργία εγκαταστάσεων κατασκευής, κατεδάφισης, επισκευής, ενίσχυσης, προσθήκης, επέκτασης και ανακαίνισης δομικών εφαρμογών. Παρά το γεγονός ότι, οι ανωτέρω τύποι των υλικών στόχων μπορούν να ανακυκλωθούν πλήρως, εντούτοις, η παραγωγική διαδικασία που τα συνοδεύει συνδυάζεται με αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Έργων Υποδομής, Αλεξάνδρειο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Θεσσαλονίκης. 9

10 Πρακτικές Διαχείρισης Αποβλήτων Συμβατικών Δομικών Υλικών Τα ΑΕΚΚ είναι ογκώδη, βαριά και αδρανή απόβλητα, ως εκ τούτου, λόγω των φυσικών τους ιδιοτήτων και χαρακτηριστικών, είναι ακατάλληλα για καύση ή/και για επεξεργασία σε συνήθεις εγκαταστάσεις μηχανικής διαλογής και ανακύκλωσης υλικών. Στην παρούσα φάση, ο πλέον διαδεδομένος τρόπος για την διάθεση τους είναι η απόθεση σε εγκεκριμένους χώρους μέσω υγειονομικής ταφής. Ειδικότερα, στους ΧΥΤΑ, τα ΑΕΚΚ θεωρούνται συχνά χρήσιμα υλικά, καθώς χρησιμοποιούνται για την διαμόρφωση των πρανών, την κατασκευή εσωτερικών δρόμων και την ημερήσια κάλυψη των κυττάρων πλήρωσης με ΑΣΑ. Οι ΧΥΤΑ χρειάζονται για την λειτουργία τους ορισμένες ποσότητες αδρανών υλικών και αν δεν δεχτούν κατασκευαστικά απόβλητα θα αγοράσουν πρωτογενή αδρανή υλικά (χώμα, άμμο, χαλίκι), αυξάνοντας τόσο το λειτουργικό τους κόστος όσο και την κατανάλωση φυσικών πόρων. Ωστόσο, οι ποσότητες των ΑΕΚΚ που καταλήγουν στους ΧΥΤΑ είναι συνήθως πολύ μεγαλύτερες από αυτές που είναι απαραίτητες για την κάλυψη των λειτουργικών αναγκών τους. Στο πλαίσιο αυτό, η Ευρωπαϊκή και η Ελληνική νομοθεσία προέβλεψαν τη δυνατότητα δημιουργίας ΧΥΤΑ αποκλειστικά για κατασκευαστικά απόβλητα (ΧΥΤΑ αδρανών), οι οποίοι οφείλουν να πληρούν ελαστικότερες προδιαγραφές από τους ΧΥΤΑ αστικών αποβλήτων (βάσει της ΚΥΑ /1997, ΦΕΚ 1016(Β)), καθώς τα κατασκευαστικά απόβλητα επιβαρύνουν λιγότερο το περιβάλλον. Η παραγωγή αδρανών υλικών (άμμος, χαλίκι, αργιλικά) που απαιτούνται σε όλα τα κατασκευαστικά έργα από πρωτογενείς πηγές έχει το δικό της οικονομικό και περιβαλλοντικό κόστος. Η ανάκτηση και επαναχρησιμοποίηση οικοδομικών αποβλήτων για την παραγωγή δευτερογενών αδρανών υλικών μπορεί να μειώσει την πίεση και στα δύο αυτά συστήματα. Ήδη, σε πολλές Ευρωπαϊκές χώρες και στις ΗΠΑ εφαρμόζονται εκτεταμένα προγράμματα για την ανακύκλωση των κατασκευαστικών αποβλήτων σε ειδικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας. Το υψηλό κόστος και οι περιβαλλοντικοί φόροι ταφής σε συνδυασμό με τα πρωτογενή ΑΕΚΚ συμβάλλουν στην ανάπτυξη της ανακύκλωσης των ΑΕΚΚ. Εναλλακτική Διαχείριση Αποβλήτων Συμβατικών Δομικών Υλικών Βασική προϋπόθεση για την αποτελεσματική μείωση και ανακύκλωση των ΑΕΚΚ είναι ο ορθός σχεδιασμός και η ανάπτυξη στρατηγικής διαχείρισης της ροής των δομικών υλικών πριν από την έναρξη των εργασιών κατασκευής ενός κτιρίου. Παράλληλα, η ορθή διαχείριση των δομικών υλικών πρέπει να συνοδεύεται και από λήψη μέτρων σχετικά με την επιμήκυνση της διάρκεια ζωής των κτιρίων μέσω παραμέτρων που θα διασφαλίζουν κατασκευαστική αρτιότητα, σεβασμό του φυσικού και οικιστικού περιβάλλοντος και ορθολογικό σχεδιασμό του κτιρίου ώστε να είναι ευέλικτο σε ζητήματα ενδεχόμενης αλλαγής χρήσης. Κατά τον σχεδιασμό ενός νέου κτιρίου θα πρέπει οι παραγγελίες των δομικών υλικών να υπολογίζονται με ακρίβεια και να χρησιμοποιούνται τυποποιημένα μεγέθη και προκατασκευασμένα στοιχεία. Έτσι αποφεύγονται τα επί τόπου κοψίματα και η δημιουργία αποβλήτων, υπό την προϋπόθεση βέβαια ότι κατά την κατασκευή των δομικών εφαρμογών λαμβάνεται υπόψη η ελαχιστοποίηση τόσο των ενεργειακών καταναλώσεων, όσο και της χρήσης πρόσθετων υλικών. Επιπλέον, η χρήση υψηλής 10

11 ποιότητας δομικών υλικών μειώνει τις απώλειες και την δημιουργία αποβλήτων, εξοικονομώντας πόρους και χρήματα για τον κατασκευαστή και τον ιδιοκτήτη. Η ανάπτυξη δομικών υλικών και κατ επέκταση, η κατασκευή κτιρίων με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και με εξοικονόμηση πόρων και ενέργειας, αποτελούν τομείς ερευνητικής δραστηριότητας τόσο σε ερευνητικά ινστιτούτα, όσο και στη βιομηχανία. Επιπλέον, ως προς την παραγωγή αποβλήτων κατά την κατασκευή κτιριακών υποδομών, οι συσκευασίες των υλικών που χρησιμοποιούνται στην οικοδομή συνήθως δεν επιστρέφονται και συνεισφέρουν στην αύξηση της ποσότητας των αποβλήτων στο εργοτάξιο. Ως εκ τούτου, στο πλαίσιο ελαχιστοποίησης της παραγόμενης ποσότητας αποβλήτων, τα συμβόλαια με τους προμηθευτές των δομικών ή/και άλλων υλικών μπορούν να περιλάβουν συμφωνίες για την ελαχιστοποίηση και την επαναχρησιμοποίηση των συσκευασιών. Τέλος, η καλή διαχείριση του εργοταξίου και η προσεκτική εκτέλεση των εργασιών μειώνουν τις απώλειες, το κόστος και την ποσότητα των παραγόμενων αποβλήτων. Σχετικά με την αξιοποίηση των ΑΕΚΚ, με κατάλληλο διαχωρισμό, ένα μεγάλο μέρος των αποβλήτων από τις κατεδαφίσεις και τις ανακαινίσεις είναι δυνατόν να ανακτηθεί και να επαναχρησιμοποιηθεί. Στην Ελλάδα αυτό γίνεται άτυπα από πλανόδιους εμπόρους που μαζεύουν υλικά υψηλής σχετικά αξίας, όπως δομικά στοιχεία αρχιτεκτονικού ενδιαφέροντος, πόρτες, παράθυρα, περισσεύματα υλικών, συσκευές και συσκευασίες, και τα πωλούν σε επιχειρήσεις ανακύκλωσης. Είναι πολύ δύσκολο να υπολογιστεί με ακρίβεια η ποσότητα των κατασκευαστικών αποβλήτων που ανακτώνται με αυτόν τον τρόπο, αλλά γενικά πρόκειται για μικρό ποσοστό του συνόλου των παραγομένων ΑΕΚΚ. Σε άλλες χώρες έχουν αναπτυχθεί κατάλογοι και δίκτυα ανταλλαγής πληροφοριών στο διαδίκτυο, για την προσφορά και ζήτηση υλικών από κατεδαφίσεις για ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση. Η επαναχρησιμοποίηση και ανακύκλωση υλικών και αντικειμένων είναι δυνατόν να διευκολυνθούν με την εφαρμογή κατάλληλων μέτρων κατά τον σχεδιασμό και την κατασκευή ενός κτιρίου. Στο πλαίσιο αυτό, θα πρέπει να αποφεύγεται η χρήση σύνθετων υλικών που δεν μπορούν να διαχωριστούν στο τέλος του κύκλου ζωής τους, καθώς και η τοποθέτηση και συγκόλληση στοιχείων έτσι ώστε να μην μπορούν να αποσυναρμολογηθούν χωρίς να καταστραφούν. Ολόκληρο το κτίριο πρέπει να σχεδιάζεται με την λογική της αποσυναρμολόγησης και όχι της κατεδάφισης στο τέλος της ζωής του. Ένα μεγάλο ποσοστό των κατασκευαστικών αποβλήτων μπορεί να ανακυκλωθεί και ήδη ανακυκλώνεται σε πολλές βιομηχανικές χώρες. Από τις διάφορες κατηγορίες των κατασκευαστικών αποβλήτων, τα υλικά οδοποιίας είναι τα ευκολότερα να ανακυκλωθούν και μάλιστα με οικονομικό όφελος. Στη Γερμανία ανακυκλώνεται ήδη το 90% των υλικών οδοποιίας. Στην Αγγλία ανακυκλώνεται περίπου το 30% από την συνολική ποσότητα των 70 εκατομμυρίων τόνων κατασκευαστικών αποβλήτων τον χρόνο, ενώ ο στόχος της Εθνικής Στρατηγικής για την διαχείριση των Στερεών Αποβλήτων ήταν το ποσοστό ανακύκλωσης να είχε φτάσει το 75% μέχρι το έτος Στην Ολλανδία και το Βέλγιο το 25% περίπου των αδρανών στο προκατασκευασμένο μπετόν προέρχεται από ανακυκλωμένα αδρανή. Σήμερα το μεγαλύτερο μέρος των ανακυκλωμένων ΑΕΚΚ θρυμματίζεται και χρησιμοποιείται σε χαμηλής αξίας χρήσεις, όπως επιχωματώσεις και διαμόρφωση χώρων. Ένας σημαντικός τομέας έρευνας είναι η 11

12 ανάπτυξη μεθόδων και τεχνολογιών για την ανακύκλωση οικοδομικών αποβλήτων σε νέα, οικοδομικά κυρίως, υλικά υψηλής αξίας, όπως επίσης και η ανάπτυξη προτύπων και κανονισμών σχετικά με τις δυνατές χρήσης για κάθε κατηγορία κατασκευαστικών αποβλήτων. Ήδη υπάρχουν αρκετά παραδείγματα κατασκευής δομικών στοιχείων από ανακυκλωμένα υλικά. Ο διαχωρισμός των υλικών κατά κατηγορία και μέγεθος μέσα στο ίδιο το εργοτάξιο είναι η σημαντικότερη παράμετρος για την αποτελεσματική ανακύκλωση οικοδομικών αποβλήτων, καθώς η εκ των υστέρων επεξεργασία ανάμεικτων υλικών είναι συνήθως οικονομικά ασύμφορη. Ο επιτόπου διαχωρισμός απαιτεί κατ' αρχήν κατάρτιση του προσωπικού και οπωσδήποτε μια επιπλέον προσπάθεια. Όταν όμως ενσωματωθεί στις εργασιακές συνήθειες έχει ελάχιστο ή και μηδενικό πρόσθετο κόστος. Η βελτιωμένη διαχείριση και ο σχεδιασμός για την ελαχιστοποίηση των απορριμμάτων μπορούν να εξοικονομήσουν χρήματα, καθώς αποφεύγεται η παραγγελία περιττών υλικών. Τέλος, καθώς οι πολίτες ευαισθητοποιούνται όλο και περισσότερο σε θέματα περιβάλλοντος, ο κατασκευαστής που θα εφαρμόσει ένα πρόγραμμα ανακύκλωσης βελτιώνει την εικόνα του απέναντι στον πελάτη. Η ανακύκλωση των υλικών τα οποία προορίζονται να αξιοποιηθούν σε δομικές εφαρμογές επιμερίζεται σε τέσσερις κατηγορίες που περιλαμβάνουν 2 : Πρωτογενή ανακύκλωση όπου, τα υλικά στόχοι χρησιμοποιούνται στην ίδια εφαρμογή με αυτή που είχαν πριν αποτελέσουν απόβλητη ύλη. Δευτερογενή ανακύκλωση όπου, τα υλικά στόχοι χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές διαφορετικές της αρχικής τους. Άμεση ανακύκλωση όπου, το υλικό στόχος αξιοποιείται σε μια εφαρμογή χωρίς ή με ελάχιστη επεξεργασία. Έμμεση ανακύκλωση όπου, το υλικό στόχος υφίσταται κάποιας μορφής επεξεργασία προκειμένου να αξιοποιηθεί σε δομικές εφαρμογές. Αναλυτικότερα, η πρωτογενής ανακύκλωση είναι ευρύτερα γνωστή ως επαναχρησιμοποίηση των υλικών στόχων. Αποτελεί μια εξαιρετικά επιθυμητή πρακτική για τη διαχείριση των απορριμμάτων καθώς βρίσκεται στην κορυφή της πυραμίδας ιεράρχησης τρόπων διαχείρισης, ακριβώς κάτω από την πρόληψη παραγωγής απορριμμάτων. Χαρακτηριστικότερο παράδειγμα πρωτογενούς ανακύκλωσης επαναχρησιμοποίησης υλικού στόχου αποτελεί η χρήση πέτρας ή/και μαρμάρου ως οικοδομικό υλικό από μια κατεδαφισμένη προς μια νέα κατοικία. Η πέτρα ή/και το μάρμαρο, ως αδρανή υλικά στόχοι επαναχρησιμοποιούνται ως δομικά υλικά χωρίς προ-επεξεργασία. Στο πλαίσιο αυτό, η επαναχρησιμοποίηση συχνά ταυτίζεται με την άμεση ανακύκλωση, ωστόσο, στην πλειονότητα των περιπτώσεων, απαιτείται κάποιας μορφής επεξεργασία για την επαναχρησιμοποίηση υλικών στόχων. Κατά τη δευτερογενή ανακύκλωση, τα υλικά στόχοι χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές διαφορετικές από αυτές που είχαν πριν γίνουν απόβλητη ύλη. Η δευτερογενής ανακύκλωση αποτελεί την κατ εξοχήν ανακύκλωση της πυραμίδας ιεράρχησης των απορριμμάτων. Στο πλαίσιο του παρόντος ερευνητικού 2 Καραΐσκου Ε., Μαλαματένιου Ε., Οικονομοπούλου Φ., (2008), Αρχιτεκτονική & Ανακύκλωση: Μια Σχέση Αλληλεπίδρασης, Διπλωματική Εργασία, Σχολή Αρχιτεκτόνων Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. 12

13 έργου, η δευτερογενής ανακύκλωση περιλαμβάνει την αξιοποίηση συγκεκριμένων υλικών στόχων από το υπόλειμμα του ΚΔΑΥ προς παραγωγή υλικών που να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη δομικών κατασκευών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα δευτερογενούς ανακύκλωσης αποτελεί η δημιουργία χαρτοπολτού για την παραγωγή συσκευασιών από χαρτόνι. Ο εν λόγω χαρτοπολτός προέκυψε από το διαχωρισμό και την επεξεργασία έντυπου χαρτιού. Καθώς στην πλειονότητα των πρακτικών εφαρμογών, η δευτερογενής ανακύκλωση καθίσταται εφικτή μόνο μέσα από επεξεργασία των επιμέρους υλικών στόχων, συχνά ταυτίζεται με την έμμεση ανακύκλωση. Ειδικότερα, προκειμένου για ανάπτυξη δομικών εφαρμογών από ανακυκλώσιμα υλικά στόχους, διαφορετικά των αδρανών υλικών, οι επιμέρους διαδικασίες εντάσσονται αποκλειστικά στο πλαίσιο της δευτερογενούς ανακύκλωσης. Στην άμεση ανακύκλωση, τα υλικά μπορούν να λάβουν ξανά μέρος στην κατασκευή κτιρίων με ελάχιστη ή ανύπαρκτη μεταποιητική διαδικασία. Τα άμεσα επαναχρησιμοποιήσιμα υλικά προτιμώνται από περιβαλλοντικής άποψης, γιατί η ποιοτική αξία του υλικού δεν μειώνεται και η ενέργεια που καταναλώνεται κατά την επαναχρησιμοποίηση τους είναι πολύ λιγότερη σε σχέση με αυτή των ανακυκλωμένων υλικών. Ωστόσο, η έννοια της επαναχρησιμοποίησης προϋποθέτει την ποσοτική επάρκεια του υλικού στόχου και την ύπαρξη των απαιτούμενων φυσικών χαρακτηριστικών με όρους πυκνότητας, εξωτερικών διαστάσεων κ.ά.. Τέλος, στην έμμεση ανακύκλωση, απαιτείται προ-επεξεργασία των υλικών στόχων έτσι ώστε να λάβουν μορφή κατάλληλη προκειμένου να αξιοποιηθούν σε οποιαδήποτε εφαρμογή η οποία, κατά κανόνα, είναι διαφορετική από αυτή που είχαν τα υλικά πριν αποτελέσουν απόβλητη ύλη. Στην περίπτωση που εξετάζεται στα πλαίσια του παρόντος ερευνητικού έργου, τα ποσοτικά υπέρτερα υλικά στόχοι του υπολείμματος του ΚΔΑΥ (χαρτί, πλαστικό και γυαλί), υπό το πρίσμα κατασκευής δομικών υλικών, αφενός θα χρησιμοποιηθούν σε άλλη εφαρμογή από αυτή που είχαν πριν γίνου απόβλητα, αφετέρου, απαιτείται η εκτεταμένη επεξεργασία και μορφοποίησή τους σε στελέχη που θα μπορούν να αποτελέσουν τμήματα δομικών κατασκευών. Συγκεκριμένα, με δεδομένο ότι, το ΚΔΑΥ παραλαμβάνει Απόβλητα Συσκευασιών (εφεξής ΑΣΥΣ) προκειμένου να τα διαχωρίσει μηχανικά και χειρονακτικά σε ανακυκλώσιμα υλικά στόχους, το εισερχόμενο ρεύμα δεν έχει ουδεμία σχέση με δομικές εφαρμογές. Επιπλέον, κατά το πέρας της διαδικασίας διαχωρισμού, το υπόλειμμα του ΚΔΑΥ, αφενός περιέχει προσμίξεις που πρέπει να αφαιρεθούν προκειμένου να ανακτηθούν τα επιθυμητά υλικά στόχοι, αφετέρου, τα εν λόγω υλικά στόχοι τόσο ως προς το μέγεθός τους, όσο και ως προς την πυκνότητά τους είναι ακατάλληλα για χρήση και απαιτείται εκτεταμένη επεξεργασία αυτών προκειμένου να αποτελέσουν συνθετική ύλη δομικών μερών σε πρότυπες κατασκευές. Απόβλητα Συσκευασιών ως Δομικά Υλικά Η χρήση υλικών στόχων που προέρχονται από ΑΣΥΣ και μέσω επεξεργασίας προορίζονται να αποτελέσουν συστατικά δομικών μερών σε κατασκευές, αποτελεί τον κεντρικό άξονα του παρόντος ερευνητικού έργου. Ως εκ τούτου, οι αντίστοιχες διαδικασίες θα αποτελέσουν κατ εξοχήν αντικείμενο 13

14 δευτερογενούς ανακύκλωσης, ενώ, οι δεδομένες πρακτικές επεξεργασίας μέσω των οποίων θα επιτευχθούν τα επιθυμητά φυσικά χαρακτηριστικά, ανά τύπο υλικού στόχου συνιστούν έμμεση ανακύκλωση. Σε ότι αφορά στη δευτερογενή και έμμεση ανακύκλωση υλικών στόχων που προσομοιάζουν ως προς τη σύστασή τους με το υπόλειμμα του ΚΔΑΥ, το χαρτί, το γυαλί και το αλουμίνιο είναι τρία από τα πλέον βασικά ανακυκλώσιμα υλικά που έχουν αποτελέσει μέσο υλοποίησης δομικών εφαρμογών. Επιπλέον, λόγω της εκτεταμένης χρήσης τους και του χαμηλού κόστους επαναχρησιμοποίησης τους, ανακυκλώνονται ευρέως. Δευτερευόντως, υπάρχουν κι άλλα, μη βιοαποδομήσιμα υλικά, όπως πλαστικά, ηλεκτρονικές συσκευές και απορρίμματα οικοδομών όπου, οι διεργασίες επεξεργασίας τους είναι ιδιαίτερα δαπανηρές, τόσο ενεργειακά όσο και οικονομικά. Επιπλέον, σε ορισμένες από τις μεθόδους επεξεργασίας των εν λόγω υλικών στόχων, είναι αναπόφευκτη η απελευθέρωση βλαβερών ουσιών για των άνθρωπο (όπως στη διάσπαση των μπαταριών) και το περιβάλλον (έκλυση οξειδίων βαρέων μετάλλων κατά την επεξεργασία ηλεκτρονικών συσκευών). Στην παρούσα φάση, η διαδικασία ανακύκλωσης και αξιοποίησης υλικών στόχων από απόβλητη ύλη, προϋποθέτει την επιβολή μορφών επεξεργασίας που έχουν ως στόχο την απομόνωση κάθε διακριτού ρεύματος υλικού στόχου με βάση τη μοναδικότητα σύστασής του. Όσο περισσότερη η αξία που προστίθεται όμως σε ένα προϊόν, τόσο πιο παράλογο είναι να αποσυντίθεται, αφού χρησιμοποιηθεί, στις πρώτες του ύλες. Τα προϊόντα αυτά λόγω της πολυπλοκότητας της σύνθεσης τους μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν αυτούσια, ακόμη και με τρόπους μη συμβατικούς που απαιτούν ακόμη και την αλλαγή του αρχικού χρηστικού τους χαρακτήρα. Τα τελευταία χρόνια, λόγω της ανάπτυξης των μεγάλων αστικών κέντρων, της συνεχούς αύξησης του τουριστικού ρεύματος, της ανόδου του βιοτικού επιπέδου και κατ επέκταση της αλλαγής των καταναλωτικών συνηθειών, παρατηρείται μια τάση σημαντικής αύξησης της παραγωγής Αστικών Απορριμμάτων (εφεξής ΑΣΑ), με ταυτόχρονη αλλαγή της ποιοτικής τους σύστασης (αύξηση των επικίνδυνων και τοξικών απορριμμάτων, εμφάνιση σύνθετων υλικών συσκευασίας κ.λπ.). Παράλληλα, διαπιστώνεται όλο και μεγαλύτερο πρόβλημα στην εξεύρεση και αποδοχή χώρων για τη διαχείρισή τους. Σε ετήσια βάση, στους ΧΥΤΑ καταλήγουν μεγάλες ποσότητες χρήσιμων υλικών, όπως χαρτί, γυαλί, αλουμίνιο, πλαστικό, μέταλλα, ξύλο, τα οποία θα μπορούσαν να συγκεντρωθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν, ή να ανακυκλωθούν για παραγωγή νέων πρώτων υλών και ενέργειας με συνολική προστιθέμενη αξία πάνω από Στη χώρα μας η διαδικασία της ανακύκλωσης μέχρι πριν από λίγο καιρό εφαρμόζονταν σε περιορισμένη κλίμακα, κυρίως στα πλαίσια επιχειρηματικής δραστηριότητας (με έμφαση στα βιομηχανικά υποπροϊόντα φύρα ( scrap ), χαρτί και γυαλί) και πρωτοβουλιών περιβαλλοντικών οργανώσεων και ευαισθητοποιημένων κοινωνικών ομάδων. Ακολούθως, περιγράφονται τα βασικότερα υλικά στόχοι που έχουν σύσταση ανάλογη με τα αντίστοιχα υλικά στόχους που αποτελούν συστατικά του υπολείμματος στο ΚΔΑΥ. Επιπλέον, πραγματοποιείται μια επισκόπηση των περιπτώσεων όπου, τα εν λόγω υλικά στόχοι χρησιμοποιήθηκαν προκειμένου να κατασκευαστούν δομικά υλικά για κτιριακές εφαρμογές. 14

15 Χαρτί Μεταξύ των περιβαλλοντικών, κοινωνικών και οικονομικών πλεονεκτημάτων που απορρέουν από την ανακύκλωση χαρτιού και χαρτονιού, σημειώνεται ότι η συγκέντρωση μόλις τόνων χαρτιού ισοδυναμεί με: Τη διάσωση ενός δάσους με περισσότερα από δένδρα. Εξοικονόμηση ενέργειας που υπολογίζεται σε kwh 3 Εξοικονόμηση πόσιμου νερού που φτάνει το m (ποσότητα που επαρκεί για την ύδρευση της Αθήνας για περισσότερο από ένα 24ωρο). Αναφορικά με τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από την εκτροπή των διαχωρισμένων ποσοτήτων χαρτιού χαρτονιού από τελική διάθεση σε ΧΥΤΑ, η ημερησίως εκτρεπόμενη ποσότητα ισοδυναμεί με τα ΑΣΑ που παράγονται από μια πόλη κατοίκων, προκειμένου για την ελληνική επικράτεια. Ως προς την παγκόσμια κατανάλωση χαρτιού χαρτονιού, κατά τις αρχές του προηγούμενου αιώνα προσέγγιζε τους τόνους. Εν έτη 2013, η ετήσια κατανάλωση είναι περίπου 40 φορές μεγαλύτερη, αφού ξεπερνά τους τόνους. Παρά το γεγονός ότι, το χαρτί είναι ένα φυσικό προϊόν, η παραγωγή και η κατανάλωσή του επιβαρύνουν το περιβάλλον. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι, οι επιβαρυντικοί παράγοντες που επιφέρουν αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον και συσχετίζονται με τον κύκλο ζωής του χαρτιού, ως υλικό στόχο, απαντώνται σε κάθε στάδιο της επεξεργασίας του, από τη στιγμή που κόβεται ένα δέντρο μέχρι τη μετάπτωση του χαρτιού ως απόβλητο από τον τελικό χρήστη. Στο πλαίσιο αυτό, η ανακύκλωση του χαρτιού αποτελεί μια εναλλακτική λύση μέσω τις οποίας αναμένεται να ελαχιστοποιηθούν οι αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις που συνοδεύουν τον κύκλο ζωής του χαρτιού. Ενδεικτικά, ορισμένα γενικά στάδια ανακύκλωσης χαρτιού θα περιλαμβάνουν: Διαλογή στην πηγή του χαρτιού, δηλαδή, κατ αρχήν διαχωρισμός του χαρτιού στον τόπο παραγωγής του ως απόβλητο από άλλα υλικά - στόχους και εν συνεχεία, διαχωρισμός του χαρτιού ανάλογα με τα επίπεδα ποιότητάς του. Διαχωρισμός και απομάκρυνση προσμίξεων που ενυπάρχουν στις ποσότητες του διαχωρισμένου χαρτιού. Δεματοποίηση του διαχωρισμένου χαρτιού, δηλαδή συσκευασία σε μπάλες (δέματα) και προώθηση τους στην αποθήκη όπου γίνεται ταξινόμηση ανά είδος και προσωρινή αποθήκευση των δεματοποιημένων υλικών. Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένο Χαρτί Μια ευρέως διαδεδομένη έμμεση ανακύκλωση του χαρτιού είναι σαν συστατικό του papercrete. Το τελευταίο είναι ένα μίγμα σκυροδέματος τύπου Portland, άμμου και ανακυκλωμένου έντυπου χαρτιού που προέρχεται από εφημερίδες και περιοδικά. Εμφανίζει υψηλή αντοχή σε κάμψη ( > 260 psi ), έχει 15

16 χαμηλό βάρος ανά μονάδα όγκου ενώ, σε συνθήκες υψηλής υγρασίας ή/και βροχόπτωσης διατηρεί το αρχικό του σχήμα. Επιπλέον, χαρακτηρίζεται από υψηλή μονωτική ικανότητα 3. Αναλυτικότερα, ως προς τη σύστασή του, το χαρτί είναι κυτταρίνη ξύλου και στη φυσική του κατάσταση είναι ένα στερεό ινώδες υλικό. Η κυτταρίνη είναι φυσικό πολυμερές και συνιστά μια μακριά αλυσίδα από συνδεδεμένα μόρια γλυκόζης, η οποία σταθεροποιείται περισσότερο από ομάδες υδροξυλίου ΟΗ. Κατά την ξήρανση του χαρτοπολτού που δημιουργείται, δημιουργείται υψηλό πορώδες με μεγάλη περιεκτικότητα αεριοθυλάκων που οδηγεί στην παραγωγή υλικού με μικρό βάρος και με καλές μονωτικές ιδιότητες. Η εμβάπτιση της εν λόγω μάζας σε σκυρόδεμα καθιστά το μείγμα ακόμα πιο σταθεροποιημένο. Επιπλέον, με την εμβάπτιση σε σκυρόδεμα, ελαχιστοποιούνται οι αρνητικές επιπτώσεις που οφείλονται σε ορισμένες προσμίξεις του χαρτιού που χαρακτηρίζονται ως περιβαλλοντικά επιβαρυντικές. Ειδικότερα, το χαρτί δεν αποτελείται μόνο από κυτταρίνη καθώς, η κυτταρίνη στην ακατέργαστη μορφή της έχει αδρή υφή και προκειμένου να βελτιωθεί η πιστότητα επιφανείας του χαρτιού, προστίθεται συχνά η ουσία kaolinite και κινέζικος άργιλος 4. Επίσης, πολλά είδη έντυπου χαρτιού περιέχουν βαφές ή χλωρίνη που μολύνουν το έδαφος και τα φυτά και δεν μπορούν να διασπαστούν από βακτήρια κατά τη βιολογική επεξεργασία. Ως εκ τούτου, είναι επιθυμητό για αυτούς τους τύπους χαρτιού, οι αντίστοιχες ποσότητες να εκτρέπονται είναι από τις συμβατικές μεθόδους τελικής διάθεσης (σε ΧΥΤΑ). Ως εκ τούτου, επιδιώκεται η ανακύκλωση του χαρτιού ενώ, ως εναλλακτική μορφή αξιοποίησής του εμφανίζεται η χρήση του χαρτοπολτού στην παραγωγή papercrete. Εικόνα 1: Μικροφωτογραφία Πορώδους Αποξηραμένου Χαρτοπολτού 5 Ένα άλλο πλεονέκτημα που εμφανίζει η παρασκευή του papercrete είναι οι μειωμένες λειτουργικές απαιτήσεις επεξεργασίας του χαρτοπολτού. Συγκεκριμένα, ενώ το απλό μίγμα χαρτιού και νερού χρειάζεται αρκετό χρόνο για να στεγνώσει και κατά την ξήρανσή του μειώνεται σε όγκο κατά 15-25%, 3 [Accessed ]. 4 Καραΐσκου Ε., Μαλαματένιου Ε., Οικονομοπούλου Φ., (2008), Αρχιτεκτονική & Ανακύκλωση: Μια Σχέση Αλληλεπίδρασης, Διπλωματική Εργασία, Σχολή Αρχιτεκτόνων Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. 5 [Accessed ]. 16

17 το μίγμα χαρτοπολτού και 50% σκυροδέματος Portland μειώνει τον χρόνο ξήρανσης στο μισό, ενώ ταυτόχρονα παρουσιάζει μικρότερη μείωση όγκου κατά 3 έως 5%. Γενικότερα, τα ποσοστά που χρησιμοποιούνται σε κάθε μείγμα papercrete ποικίλουν, ανάλογα με την επιθυμητή τελική χρήση στις δομικές απαιτήσεις. Εικόνα 2: Δομικά Στοιχεία Papercrete κατά τη Διαδικασία Ξήρανσης 6 Το papercrete μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες μορφές όπως μονωτικά panels, ως χυτό υλικό και γενικότερα, με τη μορφή δομικών μονάδων σε μορφή τούβλων ή τσιμεντόλιθων. Ως προς την εφαρμογή του σε δομικές κατασκευές, το papercrete μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή προκατασκευασμένων δομικών υλικών δηλαδή για αντίστοιχες προκατασκευασμένες κτιριακές μονάδες καθώς η χρήση του εμφανίζει το πλεονέκτημα μικρού κόστους κατασκευής. Στο πλαίσιο αυτό ενδείκνυται για οικίσκους κάλυψη έκτακ των αναγκών, όπως για παράδειγμα η στέγαση σεισμοπλήκτων, η στέγαση πληθυσμών σε υπανάπτυκτες χώρες, ή ακόμη και για ευμετάβλητες εγκαταστάσεις κατοικίας, ψυχαγωγίας ή εκπαίδευσης που θα προσαρμόζονται στις αλλαγές της κοινωνίας και του περιβάλλοντος. Εικόνα 3: Δομικά Στοιχεία από Papercrete με Διαμόρφωση Οπής Κοιλοδοκού [Accessed ]. 17

18 Κατασκευαστικά, το papercrete αποτελεί ένα υλικό που μέσω των κυτταρικών ινών του χαρτοπολτού αποκτά αντοχή και δυσκαμψία, επιτρέποντας την παραλαβή φορτιών καθ όλο του το μήκος της φέρουσας κατασκευής ενώ παράλληλα, δεν προβάλει ιδιαίτερη αντίσταση σε φορτία κατανεμημένα κάθετα στο μήκος του που δημιουργούν καμπτικές καταπονήσεις. Παράγεται σε πλακοειδείς επιφάνειες ( panels ), το μέγεθος των οποίων εξαρτάται από τον τύπο του χαρτονιού, την χρήση, το πάχος και το πλάτος του μηχανήματος που τα παράγει. Καθώς είναι δυνατή η ανακύκλωση του μέσω της παραγωγικής του διαδικασίας, δεν παράγονται σημαντικές ποσότητες παραπροϊόντων. Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένο Χαρτί Μια από τις δομικές εφαρμογές του papercrete είναι η κατασκευή πρότυπου κτιρίου. Ειδικότερα, αναφέρεται το Carriage House που σχεδιάστηκε ως χώρος στάθμευσης αυτοκινήτου, ως μαγαζί και αποθήκη για προσωπική χρήση του ιδιοκτήτη. Πρόκειται για ένα υβριδικό σχέδιο, που αποτελείται από σάκους με χώμα (earthbags) ως μονωτικό υλικό που καλύφθηκαν τελικά με papercrete πάνω από έναν προκατασκευασμένο μεταλλικό θόλο, τσιμεντένιο πάτωμα και δύο ξύλινους πλαϊνούς τοίχους. 2 Δημιουργεί χώρο εμβαδού περίπου 81 m, ωστόσο, αντίστοιχη κατασκευή μπορεί να αναπτυχθεί και για τη δημιουργία μεγαλύτερων χώρων ακόμη και ως κατοικία, απλά προσθέτοντας μονάδες του μεταλλικού σκελετού ή χρησιμοποιώντας σκελετό μεγαλύτερων αρχικών διαστάσεων 8. Εικόνα 4: Κτίριο Carriage House Κατασκευασμένο από Papercrete 9 Χαρτόνι Κατασκευαστικά, το χαρτόνι προέρχεται από χαμηλής ποιότητας ανακυκλωμένο χαρτί και από ξυλοπολτό που χρησιμοποιείται για κατασκευή κουτιών συσκευασίας. Παράγεται σε ποικίλα πάχη, έως 3 mm, κόβεται και τσακίζεται εύκολα, ενώ μπορεί να συνδεθεί με κόλλα, ταινία, γόμφο κ.ά.. Ως δομικό 7 [Accessed ]. 8 [Accessed ]. 9 [Accessed ]. 18

19 υλικό έχει πολύ μικρή ελαστικότητα θεωρείται δε ανισότροπο, καθώς έχει μεγαλύτερη αντοχή στη μια κατεύθυνση κατά τις καταπονήσεις σε θλίψη και λυγισμό. Ειδικότερα, ανάλογα με το πάχος του, το χαρτόνι μπορεί να αποτελέσει συνθετική ύλη του απορροφητικού χαρτιού. Συγκεκριμένα, φύλλα χαρτονιού με πάχη μικρότερα από 0,1mm αποτελούν το απορροφητικό χαρτί το οποίο, μετά τη χρήση του είναι επίσης μη ανακυκλώσιμο. Δομικά Υλικά από Ανακυκλωμένο Χαρτόνι Ως προς τα δομικά χαρακτηριστικά υλικών από χαρτόνι, αυτά μεταβάλλονται ανάλογα με τις επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες. Συγκεκριμένα, οι ιδιότητες του χαρτονιού και γενικότερα, η λειτουργικότητά του ανάλογα με τη χρήση του επιβαρύνεται σημαντικά για περιβαλλοντικές συνθήκες που χαρακτηρίζονται είτε από υψηλή περιεκτικότητα του αέρα σε υγρασία, είτε σε περιβάλλοντα με υψηλές θερμοκρασιακές συνθήκες. Σε αντιστάθμισμα αυτών των αρνητικών επιπτώσεων, οι συσκευασίες ή/και οι κατασκευές από χαρτόνι συχνά καλύπτονται από στρώσεις πλαστικού για προστασία έναντι βροχόπτωσης ή αναμιγνύονται με ειδικές χημικές ουσίες κατά την παραγωγή χαρτοπολτού και επικαλύπτονται από ειδικές πυράντοχες βαφές προκειμένου να αυξηθεί η παθητική τους πυροπροστασία. Στη διεθνή βιβλιογραφία, ως δομικό υλικό εμφανίζεται ένας τύπος χαρτονιού που είναι γνωστός ως cardboard. Το υλικό αυτό είναι κατασκευασμένο κατά 85% από ανακυκλωμένα υλικά στόχους και κυρίως από φύλλα χαρτονιού που συλλέχθηκαν ως συσκευασίες από βιομηχανίες παραγωγής τροφίμων. Το υλικό αυτό έχει πολύ χαμηλό κόστος, ενώ τα φύλλα του μεταφέρονται και συναρμολογούνται εύκολα (2 άτομα μπορούν να ολοκληρώσουν μια μονάδα μέσα σε 6 μόλις ώρες). Ως προς τις εφαρμογές του, το cardboard μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως προσωρινό μέσο στέγασης για περιπτώσεις εκτάκτου ανάγκης, ή απλά ως προκατασκευασμένη θερινή κατοικία. Έχει εκτιμηθεί ότι, μέσω της κατασκευής μιας προκατασκευασμένης κατοικίας από cardboard γίνεται εξοικονόμηση χαρτιού που αντιστοιχεί σε 39 δέντρα και λίτρα νερό [Accessed ]. 19

20 Εικόνα 5: Προκατασκευασμένο Κτίριο από Φύλλα Χαρτονιού 11 Ως προς τις εναλλακτικές χρήσεις του χαρτονιού, αναφέρεται η επιλογή χαρτοπολτού από εφημερίδες για την παρασκευή μονωτικών φύλλων ( panels ). Στην περίπτωση αυτή, το ανακυκλωμένο χαρτί αποτελεί μέσο υποστήριξης της δόμησης και όχι δομικό στοιχείο αυτό καθ αυτό. Η περίπτωση χρήσης εφημερίδων ωες μονωτικό υλικό σε κατοικίες έχει λάβει ευρεία εφαρμογή στο Ηνωμένο Βασίλειο όπου, αντίστοιχα φύλλα έχουν τοποθετηθεί σε πάνω από ένα εκατομμύριο κατοικίες τα τελευταία 20 χρόνια. Η θερμική αγωγιμότητα αυτού του υλικού είναι μόλις Watt,036 o m K 0, ενώ ο τρόπος τοποθέτησης του μειώνει στο ελάχιστο δυνατό τις θερμικές γέφυρες μέσω των οποίων εντοπίζονται οι μεγαλύτερες απώλειες θερμικής ενέργειας μεταξύ δομικών μερών (τοιχία και στέγες). Το πλεονέκτημα χρήσης φύλλων χαρτονιού από εφημερίδες ως μονωτικό υλικό έγκειται στο ότι, το εν λόγω υλικό αποτελείται κατά 100% από ανακυκλωμένες παλιές εφημερίδες και προϋποθέτει την κατανάλωση κατά πολύ λιγότερης ενέργειας κατά την κατασκευή σε σχέση με άλλα μονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται στο εμπόριο. Επιπλέον, σε αντίθεση με άλλους τύπους μονωτικών panels, το εν λόγω υλικό δεν περιέχει φορμαλδεΰδες, CFCs, VOCs και άλλες τοξικές ουσίες και δεν υπάρχει πρόβλημα στην διεπιφάνεια επαφής με πλαστικά καλώδια. Επιπλέον, ως προς την αντοχή του έναντι πυρκαγιάς, η παθητική του πυρασφάλεια είναι ανάλογη με αυτή των υλικών που χρησιμοποιούνται για ξύλινες κατασκευές τύπου timber frame, ενώ επαυξάνεται μέσω της προσθήκης απλών ανόργανων αλάτων 12. Δομικές Εφαρμογές από Ανακυκλωμένο Χαρτόνι Οι δομικές εφαρμογές όπου ως συνθετικό υλικό χρησιμοποιείται χαρτόνι, έχουν αναπτυχθεί ως εναλλακτικές κατασκευές για την ανάπτυξη οικίσκων. Επιπλέον, σε συνδυασμό με άλλα υλικά όπου κατά τεκμήριο, εμφανίζουν υψηλότερες αντοχές σε φέροντα φορτία, έχουν αναπτυχθεί στεγασμένες κατασκευές με μεγάλη επιφάνεια κάλυψης. Παραδειγματικά, αναφέρεται ο αρχιτέκτονας Shingeru Ban, 11 [Accessed ] [Accessed ]. 20