ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ - ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑΣ 157 80 ΖΩΓΡΑΦΟΥ Ερευνητικές προτεραιότητες στον τοµέα των κατασκευαστικών υλικών στο 7 ο Πρόγραµµα Πλαίσιο Ιωάννης Πασπαλιάρης, Καθηγητής Ε.Μ.Π. 19 Οκτωβρίου 2005
Η Σηµασία των Κατασκευαστικών Υλικών στην Ανάπτυξη της Ευρώπης Η σηµασία των Υλικών Τα υλικά είναι η βάση κάθε κατασκευής γιατί καθορίζουν τη µορφή, την αντοχή, την ενεργειακή κατανάλωση και τελικά την αισθητική κάθε κατασκευής Η κατασκευαστική βιοµηχανία είναι ο µεγαλύτερος καταναλωτής φυσικών πρώτων υλών
Η Σηµασία των Κατασκευαστικών Υλικών στην Ανάπτυξη της Ευρώπης Cement use in construction Τσιµέντο: Παγκόσµια Παραγωγή: : 1,9 billion tons Ευρωπαϊκή Παραγωγή: : 250 Μ tons Oι Ευρωπαϊκές βιοµηχανίες παράγουν το 12% της παγκόσµιας παραγωγής, αλλά ελέγχουν το 33% αυτής και 4 από τις 5 µεγαλύτερες εταιρείες παραγωγής τσιµέντου είναι Ευρωπαϊκές
Η Σηµασία των Κατασκευαστικών Υλικών στην Ανάπτυξη της Ευρώπης Production (million tons) 1200 1000 800 600 400 200 Xάλυβας Παγκόσµια Παραγωγή: 1.057 Μ tons Ευρωπαϊκή Παραγωγή: : 1931 93,5 Μ tons Απασχόληση: : 260.000 Εργαζόµενοι Το 35% του Ευρωπαϊκού χάλυβα καταναλώνεται από την κατασκευαστική βιοµηχανία 0 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Year
Πρώτη ύλη (Mt) Πρώτη ύλη (Mt) Η Σηµασία των Κατασκευαστικών Υλικών στην Ανάπτυξη της Ευρώπης Παραγωγή Ακατέργαστου Προϊόντος 70 60 50 40 30 20 10 1926-1986 µέση ετήσια αύξηση: 1,6% 1986-2000 µέση ετήσια αύξηση: 7% 0 1926 1946 1966 1986 έτος ιεθνείς τάσεις στην παραγωγή φυσικών λίθων 350 300 250 200 150 100 50 Προβλεπόµενη ετήσια αύξηση: 7,7% 0 1995 2005 2015 2025 έτος Παγκόσµια Παραγωγή Φυσικών Λίθων Παραγωγή πρώτης ύλης Όγκος: : 60 Mt (2001) Ρυθµός αύξησης: : 218% (1986-2001) Αξία: : 16 δις (2001) Τελικά προϊόντα Όγκος: 35,2 Mt (2001) Ρυθµός αύξησης: : 28.3% (1996-2001) Αγορά: : 880 εκατ. m 2 Αξία: : 28 δις for 2001 Απασχόληση: : 500.000 Εργαζόµενοι Η παγκόσµια παραγωγή φυσικών λίθων αναµένεται να πενταπλασιαστεί µέχρι το έτος 2025
Η Σηµασία των Κατασκευαστικών Υλικών στην Ανάπτυξη της Ευρώπης Κεραµικά Παγκόσµια Παραγωγή: : 5.904 Μ m 2 Ευρωπαϊκή Παραγωγή: : 24,5 % Αξία: : 10.180 M Πρώτη παραγωγός χώρα: Κίνα (35%)
Η Σηµασία των Κατασκευαστικών Υλικών στην Ανάπτυξη της Ευρώπης Γυαλί Παγκόσµια παραγωγή: : 40 Μ tons Αξία για την κατασκευαστική βιοµηχανία: : 33.575 Μ Ευρωπαϊκή παραγωγή: : 8 Μ tons Ευρώπη, Κίνα & Βόρεια Αµερική καλύπτουν το 75% της ζήτησης
Η Σηµασία των Κατασκευαστικών Υλικών στην Ανάπτυξη της Ευρώπης Αλουµίνιο Παγκόσµια Παραγωγή: : 25,9 Μ tons Ευρωπαϊκή Παραγωγή: : 10% Απασχόληση: : 235.000 Εργαζόµενοι Το 40% του Ευρωπαϊκού αλουµινίου (προϊόντα διέλασης) καταναλώνεται από την κατασκευαστική βιοµηχανία
Τρίτες Χώρες και Ευρωπαϊκή Ανάπτυξη Κίνα Ινδία Βραζιλία -.. - Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται µια συνεχής υποχώρηση στο παγκόσµιο µερίδιο που κατέχει η Ευρώπη σε όφελος τρίτων χωρών κλασσικό παράδειγµα τα τελικά προϊόντα κεραµικών µαρµάρου και γρανίτη, όπου το µερίδιο της Ευρωπαϊκής βιοµηχανίας έχει πέσει στο διάστηµα 2001 έως 2003 από 27% σε 24%. Η µόνη λογική διέξοδος φαίνεται ότι είναι: Παραγωγή ποιοτικά καλύτερων προϊόντων Μείωση του κόστους µε τη χρήση τεχνολογικών καινοτοµιών Ανάπτυξη νέων υλικών µε καλύτερες προδιαγραφές και αισθητική
Αντικείµενο - Στόχοι Στόχος της Θεµατικής περιοχής των κατασκευαστικών υλικών είναι η δηµιουργία ενός κοινού οράµατος και µιάς κοινής στρατηγικής στον τοµέα των υλικών από όλους τους εµπλεκόµενους φορείς, µε σκοπό: Εξασφάλιση της προµήθειας προς την κατασκευαστική βιοµηχανία υλικών υψηλών τεχνικών προδιαγραφών, φιλικών προς το περιβάλλον, υψηλής αισθητικής και προσαρµοσµένων στις ανάγκες της κατασκευής Βελτίωση των παραγωγικών διαδικασιών ώστε η παραγωγή των υλικών να γίνεται µε τις ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις Μέγιστη ανακύκλωση των υλικών µετά την ολοκλήρωση του κύκλου ζωής των κατασκευών
οµή Θεµατικής Περιοχής Θεµατική περιοχή υλικών Wolfgang Dienemann Gian Marco Revel Κύρια Οµάδα Επικεφαλής θεµατικής περιοχής + Πρόσωπα επικοινωνίας Πρόσωπα επικοινωνίας σε άλλες θεµατικές περιοχές Κεραµικά M. A. Bengochea V. Sanz Solana Συνθετικά E. Shahidi I. Calvo Τσιµέντο W. Dienemann M. Tschudin Φυσικοί λίθοι I. Paspaliaris Ξύλο J. Lagerström M. Lehtonen
Ερευνητικοί Στόχοι της Θεµατικής Περιοχής Οι στόχοι που έχουν τεθεί θα επιτευχθούν µε: Μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της παραγωγικής διαδικασίας των κατασκευαστικών υλικών και των υλικών κατεδάφισης Βελτιστοποίηση των παραγωγικών διαδικασιών των κατασκευαστικών υλικών Βελτιστοποίηση της τεχνικής και ενεργειακής συµπεριφοράς των κατασκευών µε τη χρησιµοποίηση υλικών υψηλών τεχνικών προδιαγραφών Παραγωγή υλικών καλύτερης ποιότητας µε βελτιωµένες τεχνικές ιδιότητες και συµπεριφορά και ανάπτυξη έξυπνων και πολυλειτουργικών υλικών Ελαχιστοποίηση του κόστους συντήρησης των υλικών στις κατασκευές και αύξηση του κύκλου ζωής τους Βελτίωση της ποιότητας ζωής
Μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων στην παραγωγική διαδικασία 50% του συνόλου των πρώτων υλών που παράγονται καταναλώνονται από την κατασκευαστική βιοµηχανία 22% του συνόλου των απορριµµάτων που παράγονται είναι απορρίµµατα της κατασκευαστικής βιοµηχανίας. Ελάχιστα από αυτά ανακυκλώνονται Ερευνητικοί Στόχοι Επαναχρησιµοποίηση των απορριµµάτων σαν πρώτη ύλη στις κατασκευές και στην παραγωγή κατασκευαστικών υλικών Βελτιστοποίηση των διαδικασιών παραγωγής κατασκευαστικών υλικών ώστε να ελαχιστοποιηθεί η καταναλισκόµενη ενέργεια και το χρησιµοποιούµενο νερό Ανάπτυξη νέων τεχνολογιών ανακύκλωσης για τα καινούργια κατασκευαστικά υλικά Ανάπτυξη δεικτών περιβαλλοντικής απόδοσης
Μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων Τεχνικοί Στόχοι Μείωση κατά 30% της κατανάλωσης πρώτων υλών που χρησιµοποιούνται στην παραγωγή υλικών κατασκευής Επαναχρησιµοποίηση κατά 100% των απορριµµάτων που προέρχονται από την κατασκευή και τις κατεδαφίσεις Μείωση κατά 30% των εκποµπών διοξειδίου του άνθρακα από τις διαδικασίες παραγωγής κατασκευαστικών υλικών
Βελτιστοποίηση των παραγωγικών διαδικασιών Παρά τις βελτιώσεις που έχουν ήδη γίνει, για να αντιµετωπιστεί ο ανταγωνισµός των τρίτων και ιδιαίτερα των ασιατικών χωρών, πρέπει να γίνουν σηµαντικές βελτιώσεις στον τοµέα της παραγωγικότητας και του κόστους παραγωγής. Ερευνητικοί Στόχοι Ανάπτυξη ολοκληρωµένων συστηµάτων πληροφορικής για τον αυτόµατο έλεγχο των παραγωγικών διαδικασιών και το σχεδιασµό νέων προϊόντων Εισαγωγή του αυτοµατισµού και της ροµποτικής στην παραγωγή κατασκευαστικών υλικών Ανάπτυξη νέων παραγωγικών διαδικασιών που να εξασφαλίζουν την αύξηση της παραγωγικότητας
Βελτιστοποίηση των παραγωγικών διαδικασιών Τεχνικοί Στόχοι Αύξηση της παραγωγικότητας και αντίστοιχη µείωση του κόστους παραγωγής κατά 50% Ανάπτυξη ευέλικτων βιοµηχανικών γραµµών παραγωγής κατασκευαστικών υλικών που θα επιτρέπουν όµως και την ανεξάρτητη παραγωγή ειδικών προϊόντων
Βελτιστοποίηση της ενεργειακής συµπεριφοράς Ερευνητικοί Στόχοι Βελτιστοποίηση των τεχνικών χαρακτηριστικών των υλικών µέσα από την επιστηµονική κατανόηση και γνώση των φυσικοχηµικών ιδιοτήτων τους και της σύνθεσής τους. Κατανόηση και έλεγχος των µηχανισµών φθοράς των κατασκευών µε στόχο τη µείωση του κόστους συντήρησης Ανάπτυξη έξυπνων υλικών οι ιδιότητες των οποίων αλλάζουν ανάλογα µε τις περιβαλλοντικές συνθήκες Ανάπτυξη νέων θερµοµονωτικών υλικών µε εξαιρετικές ενεργειακές αποδόσεις
Βελτιστοποίηση της ενεργειακής συµπεριφοράς Τεχνικοί Στόχοι Μείωση των ενεργειακών απωλειών των κτιρίων κατά 20% στις καινούριες κατασκευές Μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων και των εκποµπών ρύπων από τα νέα κτίρια, σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους, κατά 50%.
Ανάπτυξη νέων πολυλειτουργικών υλικών Ερευνητικοί Στόχοι Μελέτη και ανάπτυξη νέων πολυλειτουργικών υλικών µε βελτιωµένες ιδιότητες, όπως: Μηχανική αντοχή Αντοχή σε διάβρωση Ευκολία στον καθαρισµό Ηχοµονωτικές και αντικραδασµικές ιδιότητες
Βελτίωση υλικών µείωση κόστους συντήρησης Ερευνητικοί Στόχοι Μοντελοποίηση της συντήρησης των κατασκευών, λαµβάνοντας υπόψη τη µηχανική, χηµική και βιολογική συµπεριφορά των υλικών Ανάπτυξη επικαλυµµάτων και άλλων προστατευτικών υλικών µε στόχο την αύξηση του χρόνου διατήρησης των αισθητικών χαρακτηριστικών και της µηχανικής αντοχής των υλικών ώστε να µειωθεί το κόστος συντήρησης Βελτίωση της γνώσης στον τοµέα της αισθητικής γήρανσης των κατασκευαστικών υλικών.
Βελτίωση υλικών µείωση κόστους συντήρησης Τεχνικοί Στόχοι Μείωση του ολικού κόστους συντήρησης κατά 30% Επί τόπου επιθεώρηση και συντήρηση των υλικών κατασκευής, χωρίς επιπτώσεις στη λειτουργικότητα του κτιρίου. Κατεστραµµένη πρόσοψη κτιρίου
Βελτίωση ποιότητας ζωής Υγιεινό περιβάλλον, υψηλή αισθητική και ασφάλεια είναι το τρίπτυχο που πρέπει να πληρούν οι µελλοντικοί χώροι καθηµερινής ζωής και εργασίας Η γνώση σε αυτούς τους τοµείς δεν είναι σήµερα επαρκής και χρειάζεται έρευνα για τη διερεύνηση των παραγόντων που τους επηρεάζουν και των συνθηκών που θα τους βελτιώσουν
Βελτίωση ποιότητας ζωής Ερευνητικοί Στόχοι Ανάπτυξη υλικών και προϊόντων µε µηδενικές αέριες εκποµπές (στους εσωτερικούς χώρους) και µηδενικές εκποµπές στο περιβάλλον (στο έδαφος) Ανάπτυξη αυτοκαθαριζόµενων υλικών Ανάπτυξη συστηµάτων και υλικών για αποτελεσµατική προστασία από τη φωτιά Ανάπτυξη συστηµάτων έγκαιρης προειδοποίησης για πιθανές αστοχίες σε µία κατασκευή
Έξυπνα κτίρια-κατασκευές κατασκευές Liberty Tower of Meiji University (Τόκυο) Κατασκευασµένο µε τα βέλτιστα υλικά Βέλτιστος σχεδιασµός για φυσικό κλιµατισµό Κατανάλωση ενέργειας (ΜJ/ J/χρόνο/m 2 ) Συµβατικές κατασκευές: : 3.000 Παράδειγµα εφαρµογής: : 1.760 Μείωση: : 41%