Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov
estav.tvnový videoportál

Stavba / Hrubá stavba / Ocelové konstrukce / Enviromentální požadavky ocelových stavebních výrobků

Enviromentální požadavky ocelových stavebních výrobků

25.9.2023
Ing. Zdeněk Vašek, Lucie Ndirangu, Ing. Taťána Ujházy
Recenzovaný

Otázky ochrany životního prostředí, dopady Green Dealu na stavební materiály, hodnocení uhlíkové stopy a další s tím spojené otázky se stávají v poslední době stále frekventovanějšími tématy diskusí v rámci celé EU. V této souvislosti je připravována řada evropských legislativních předpisů, které mají dopad i na stavební výrobky včetně oceli. Požadavky legislativy se snaží evropští výrobci oceli naplňovat svými investičními a inovativními plány, čímž zohledňují snižování dopadu výroby oceli na životní prostředí. Součástí souborů metod environmentálního managementu, hodnotících dopad hutní výroby na životní prostředí, je metoda LCA – Life Cycle Assessment, který zahrnuje dokumenty EPD, týkající se environmentálních vlastností vyráběných ocelových produktů.

Úvod

Otázky ochrany životního prostředí, dopady Green Dealu „Zelené dohody pro Evropu“ a dalších navazujících strategií, akčních plánů, směrnic a nařízení zaměřených na plnění klimatických cílů EU stát se do roku 2050 uhlíkově neutrální, se stávají stále frekventovanějšími tématy diskusí v rámci celé EU. Nové přístupy a legislativa dopadají prakticky na všechny sektory ekonomiky, prioritně však na průmyslová odvětví se značnými dopady na životní prostředí, mezi které patří jak ocelářský průmysl, tak stavebnictví. Článek je zaměřen na dílčí část komplexního řešení snižování dopadu výroby a používání ocelových výrobků v rámci celého životního cyklu stavby.

1. Ocel jako významný hráč udržitelné výstavby

Obrázek 1 – Ocel jako základní materiál cirkulární ekonomiky [10]
Obrázek 1 – Ocel jako základní materiál cirkulární ekonomiky [10]

Přestože se evropský ocelářský průmysl podílí na celosvětové výrobě oceli cca 16 % a země EU pak pouze 8 % [1], představuje pro EU jeden z energeticky nejnáročnějších sektorů, neboť spotřebovává velké množství uhlí, plynu i elektřiny. Recyklovatelná ocel je ústředním bodem evropského hospodářství a nedílnou součástí evropského stavebního průmyslu, který je jejím největším spotřebitelem. Se spotřebou 37 % se stavební sektor řadí na první místo před automobilový průmysl 16 % a strojírenství 15 % [1]. Stavebnictví pak odpovídá za 40 % spotřeby energií a 36 % emisí CO2 v rámci EU.

Obrázek 2 – Evropská legislativa pro udržitelné stavebnictví [11]
Obrázek 2 – Evropská legislativa pro udržitelné stavebnictví [11]

Z pohledu energetické náročnosti a produkce emisí CO2 přestavují ocelářský i stavební průmysl obrovský potenciál pro uplatňování principů cirkulární ekonomiky viz obrázek 1. Trvalý udržitelný rozvoj je podmíněn snižováním negativních dopadů na životní prostředí a prodlužováním životního cyklu výrobků.

Za účelem naplňování cílů Zelené dohody viz obrázek 2 začleňuje EU do řady nově připravovaných směrnic a nařízení požadavek na hodnocení životního cyklu. Celosvětově i v rámci EU je v současné době upřednostňována metoda LCA „Life Cycle Assessment“. Hodnocení životního cyklu (LCA) je standardizovaný, systematický proces vyhodnocování potencionálních dopadů produktu (výrobek/služba) na životní prostředí za použití přístupu od „kolébky po hrob“, při kterém jsou brány v úvahu všechny fáze životního cyklu od získávání surovin až po konec životnosti produktu.

LCA analýza je zaměřena na shromažďování a vyhodnocování vstupů, výstupů a možných dopadů výrobku nebo služby na životní prostředí během celého jeho životního cyklu. Při posuzování se mapují všechny dopady spojené s výrobkem od těžby surovin, výroby, distribuce, užívání až po konec životnosti výrobku a jeho likvidaci [3]. LCA metodika se stále vyvíjí, byť jsou její základní postupy standardizovány.

Pravidla pro rozsah studie LCA stavebních produktů stanoví aktuální verze EN 15804 „Udržitelnost staveb – Environmentální prohlášení o produktu – Základní pravidla pro produktovou kategorii stavebních produktů“, navazující na obecně pojatou normu ISO 14025 stanovující pravidla pro Environmentální prohlášení typu III a normy pro LCA, zejména EN ISO 14040 a EN ISO 14044. Pravidla pro posuzování environmentálních vlastností budov jsou zahrnuta v EN 15978 „Udržitelnost staveb - Posuzování environmentálních vlastností budov – Výpočtová metoda“. Přístup posuzování podle této normy zahrnuje všechny fáze životního cyklu budovy a je založen na datech získaných z EPD (Environmental product Declaration).

Environmentální prohlášení o produktu (EPD) je nástrojem transparentní deklarace vlastností výrobku zákazníkovi. Slouží k prezentaci skutečných dopadů daného výrobku na životní prostředí v průběhu jeho životního cyklu (např. spotřeba energií a vody, produkce odpadů, vliv na změnu klimatu, eutrofizaci, rozrušování ozonové vrstvy apod.). V podstatě tedy jde o podrobný průkaz produktu o jeho vlivu na životní prostředí [4].

EPD je základem pro udržitelné volby ve stavebnictví a představuje vhodný nástroj pro sledování emisí CO2 spojených s konkrétními produkty a materiály, které dále ovlivňují uhlíkovou stopu konkrétních staveb. Údaje v EPD rovněž umožňují identifikovat materiály a jejich cirkularitu v pozdějších fázích životního cyklu při provádění rekonstrukce či demolice staveb.

2. Přístup výrobců oceli k hodnocení jejich výroby z pohledu životního prostředí

Jak bylo zmíněno, základní pravidla pro hodnocení environmentálních dopadů všech stavebních výrobků a služeb definuje norma EN 15804 podle níž výrobci ve spolupráci s příslušnou certifikační organizací vypracovávají „Environmentální prohlášení o produktu“ tzv. EPD (aktuálně platná jsou EPD vydána jak podle starší verze EN 15804+A1, tak podle stávající platné EN 15804+A2).

Norma v souladu s pravidly LCA definuje fáze životního cyklu stavby pomocí modulů A1–D, tedy od výrobní fáze (A1–A3) přes výstavbu (A4–A5) a užívání (B1–B7) po konec jejího životního cyklu (C1–C4) a fázi opětovného využití a recyklace (D) viz obrázek 3.

Obrázek 3 – Fáze životního cyklu stavby [8]
Obrázek 3 – Fáze životního cyklu stavby [8]

Environmentální prohlášení o produktu tudíž představuje neocenitelný nástroj pro sledování emisí CO2 spojených s konkrétními produkty a materiály, které dále ovlivňují uhlíkovou stopu konkrétních staveb [1]. Smyslem EPD je pak poskytnout základní informace pro posuzování budov a jejich danou zátěž na životní prostředí. Všechny stavební produkty a materiály musí podle aktuálně platné EN 15804 + A2 deklarovat moduly A1–A3, moduly C1–C4 a modul D s některými výjimkami.

Jak uvádí na svých stránkách Česká informační agentura životního prostředí (CENIA) [4], celý proces přípravy a následného využívání EPD ve veřejné komunikaci se skládá z několika hlavních kroků:

  • zpracování LCA studie;
  • návrh struktury a textu EPD (1. obecné informace o produktu, 2. prohlášení o environmentálních parametrech odvozené z LCA, 3. scénáře a další technické informace);
  • ověření LCA a EPD (musí v ČR provést akreditovaný certifikační orgán, který neprovádí zpracování LCA a EPD, platnost EPD je 5 let);
  • registrace a zveřejnění ověřeného EPD v databázi agentury CENIA (v rámci Národního programu environmentálního značení; uveřejnění na žádost výrobce je zdarma);
  • používání EPD v komunikaci s veřejností a podniky (web, prospekty, údaje projektantům atp.), uplatnění v rámci veřejných zakázek.

Pro výrobce ocelových prvků k použití v ocelových konstrukcích a všeobecně stavebnictví jsou rozhodující výrobní fáze a její informační moduly A1–A3, kde A1 zahrnuje těžbu a zpracování surovin, zpracování druhotných surovin (např. procesy recyklace), A2 dopravu k výrobci a A3 pak výrobu včetně dodání všech materiálů, výrobků a energie, zpracování odpadu až po dosažení stavu, kdy přestává být odpadem nebo po odstranění posledních materiálových zbytků v průběhu výrobní fáze [8].

Dalším, a zejména pro ocelové výrobky velmi důležitým modulem, je modul D, který zahrnuje potenciál opětovného použití, využití a/nebo recyklace. Právě ocel přispívá svou 100% recyklovatelností k výrazným úsporám přírodních zdrojů a minimalizaci vlivu na životní prostředí. Žádný jiný konstrukční materiál neumožňuje opakované použití v takové míře jako právě ocel.

Důležitou roli při získávání informací o stavebních materiálech a posuzování jejich dopadu na životní prostředí pak mají celosvětové i národní databáze LCA a EPD. V ČR je vedením národního registru EPD pověřena agentura CENIA, aktuálně platné EPD českých výrobců naleznete na jejich webových stránkách. Mezi významné zahraniční databáze patří např. Umweltbundesamt UBA [5], Ecoplatform [6] nebo Environdec [7].

3. Příklad řešení snižování dopadu výroby ocelářské společnosti na životní prostředí

Snižováním dopadů výroby oceli a jejich řešeními se začala na českém trhu aktivně zabývat také společnost Liberty Ostrava a.s., resp. její korporátní vedení v rámci začlenění do GFG aliance. GFG aliance připravila v rámci projektu „Cesta k uhlíkové neutralitě CN30“ plán ke snížení uhlíkové stopy a dalších enviromentálních dopadů na životní prostředí.

Většina emisí LIBERTY Steel Group pochází z primární výroby na ocelárnách, tedy z výroby tekuté oceli spolu s vysokopecním provozem. Redukční reakce a rafinace procesu jsou v současnosti dosahovány fosilními palivy, která vypouštějí průměrně 2,2 tuny CO2 na tunu surové oceli (tCO2/tCS) [9]. Větší část celářských závodů spadající pod skupinu LIBERTY Steel Group používá k tavení ocelového šrotu a dalších zdrojů kovového železa, jako je např. přímo redukované železo (DRI, HBI) elektrické obloukové pece (EAF). Emise z těchto technologií závisí na uhlíkové náročnosti dodávky elektřiny, ale v průměru jde o 0,6 tCO2/tCS. Takovéto řešení je nyní navrženo i pro huť LIBERTY Ostrava, kdy je cílem snížení o 93 % na 0,15 tCO2/tCS [9].

Transformační plán pro ostravskou huť je založen na recyklaci šrotu ve dvou nově instalovaných hybridních pecí EAF, podporovaných obnovitelnými zdroji energie. V červenci 2022 LIBERTY Ostrava uzavřela smlouvu s firmou Danieli, předním světovým výrobcem strojů a zařízení, na dodávku dvou nejmodernějších hybridních EAF. Jedná se o pece, první svého druhu v Evropě, které budou mít kombinovanou kapacitu 3,5 mt ročně. Do roku 2027 se sníží celkové emise CO2 ostravské ocelárny o více než 80 %. Dvě 200tunové pece budou využívat inovativní a patentovanou technologii elektronického řízení. Očekává se, že nové pece budou uvedeny do provozu v roce 2025 a v konečné fázi budou moci tavit vsázku tvořenou ze 100 % šrotu.

V roce 2027 by se mělo dosáhnout plného provozu EAF, díky napojení elektrického vedení 400 kV do ostravské ocelárny. Plné uhlíkové neutrality bude dosaženo, jakmile závod přejde na používání 100 % šrotu nebo zeleného DRI/HBI (redukované železo), použije zelený vodík ve svých ohřívacích pecích a zachytí CO2 z primárních jednotek, přičemž se sníží produkce zbytkového uhlíku. Celkového cíle CN30 by mělo být dosaženo v roce 2030.

4. Závěr

Environmentální prohlášení o produktu (EPD) je v současné době dobrovolným nástrojem transparentní deklarace vlastností výrobku zákazníkovi. Slouží k prezentaci skutečných dopadů daného výrobku na životní prostředí. Samotné EPD výrobku neznamená, že je daný produkt šetrnější k životnímu prostředí, ale poskytuje zákazníkovi srovnatelné informace, podle kterých může ekologický výrobek preferovat [2].

EPD se používají k vyjádření toho, kolik CO2 se vyprodukuje při výrobě daného produktu. Zákazníci ze stavebního sektoru používají EPD k výpočtu dopadu emisí CO2 celého projektu. V dohledné době bude EPD stále běžnější a zákazníci je budou používat jako jeden z nástrojů pro výběr a nákup produktu. Aktualizované EPD tedy může být jistou konkurenční výhodou.

Odpovědní výrobci stavebních produktů deklarují udržitelnost svých výrobků prostřednictvím certifikace EPD. Informace o uhlíkové stopě i dalších dopadech na životní prostředí uveřejňují na svých oficiálních stránkách, v národních/mezinárodních registrech LCA a EPD a nově rovněž prostřednictvím zpráv o udržitelnosti.

Použitá literatura

  1. https://www.eurofer.eu/assets/publications/brochures-booklets-and-factsheets/european-steel-in-figures-2022/European-Steel-in-Figures-2022-v2.pdf
  2. https://konstrukce.cz/realizace-staveb/vlak-jmenem-green-deal-je-rozjety-a-nezastavi-ani-pred-ceskym-stavebnictvim-1131
  3. https://stich.culturalheritage.org/life-cycle-assessment-explained/
  4. https://www.cenia.cz/spolecenska-odpovednost/epd/
  5. https://www.umweltbundesamt.de/en/topics/economics-consumption/products/building-products/environmental-product-declarations-for-construction#the-purpose-of-an-environmental-product-declaration-for-construction-products
  6. https://www.eco-platform.org/home.html
  7. https://www.environdec.com/home
  8. ČSN EN 15804+A2, Udržitelnost staveb – Environmentální prohlášení o produktu – Základní pravidla pro produktovou kategorii stavebních produktů
  9. https://libertysteelgroup.com/wp-content/uploads/2022/12/Liberty-Steel-Sustainability-Report-2022.pdf
  10. https://www.eurofer.eu/issues/environment/circular-economy/
  11. https://www.construction-products.eu/publications/green-deal/
 
Komentář recenzenta Ing. Břetislav Židlický, Ph.D., ČVUT v Praze, katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Článek se zabývá udržitelným rozvojem ocelových konstrukcí, což je s ohledem na „Zelenou dohodu pro Evropu“ (Green Deal) velmi aktuální téma. Předkládá spíše úvod do problematiky environmentálních požadavků na stavební výrobky z oceli, společně se standardizovaným procesem vyhodnocování potencionálních dopadů produktu na životní prostředí (analýza životního cyklu – LCA) a příslušnými certifikovanými deklaracemi výsledných produktů (environmentální prohlášení o produktu – EPD). Při popisu modulů analýzy životního cyklu je správně poukázáno na modul D, zahrnující potenciál opětovného použití, využití případně recyklace, který je pro ocelové výrobky zvláště významný – celosvětová recyklace je kolem 85 %. Celosvětově výroba oceli zodpovídá za zhruba 7 % světových emisí skleníkových plynů. Na vině je primárně technologie výroby oceli, konkrétně provoz vysokých pecí a využívání koksu k přeměně železné rudy na surové železo. Prezentovaný přechod na elektrické obloukové pece v kombinaci s předpokládaným používáním ocelového šrotu, je logický a žádoucí krok k rapidnímu snížení emisní náročnosti produkce oceli. V článku mohla být zmíněna významná nejistota spojená s přechodem na elektrické obloukové pece, a to cena takto vyrobené oceli, která může být vyšší, než cena oceli „tradiční“ výroby. Tento nárůst ceny by ale mohl být značně kompenzován rostoucím trendem ceny emisních povolenek. Článek, který je pojímán spíše jako úvod do problematiky, doporučuji k vydání a přimlouvám se za jeho další pokračování.

English Synopsis

Environmental issues, the impact of the Green Deal on building materials, carbon footprint assessment and other related issues have recently become increasingly frequent topics of discussion throughout the EU. In this context, a number of European legislative provisions are being prepared that also impact building products, including steel. European steel producers are seeking to meet the requirements of the legislation through their investment and innovation plans, taking into account the reduction of the environmental impact of steel production. Part of the set of environmental management methods assessing the environmental impact of steel production is the LCA method - Life Cycle Assessment, which includes EPDs relating to the environmental performance of the steel products produced.

 
 
Reklama