Partner serwisu
Tylko u nas
22 marca 2022

Przyszłość należy do smartmateriałów

Kategoria: Aktualności

– Inne myślenie w kategoriach posiadania i dobrobytu – świadomość, że bogatym jest ten, który coraz mniej potrzebuje, a najbardziej ekologiczna energia to ta, której nie potrzebujemy – da nam szansę zmienić trend cywilizacyjny – mówi dr inż. Marcin M. Kruk, dyrektor Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego Sieci Badawczej Łukasiewicz.

Przyszłość należy do smartmateriałów

Sabina Szewczyk-Wajda: Budownictwo przyszłości, czyli jakie?

Marcin M. Kruk: Budownictwo to bardzo istotny sektor gospodarki w Polsce. Równocześnie coraz większy wzrost świadomości ekologicznej mieszkańców staje się priorytetem we wszystkich obszarach naszego codziennego życia. Potrzebą na dzisiaj i przyszłość jest zatem podjęcie działań ograniczających zmiany klimatyczne – również w budownictwie – co wiąże się ze zmniejszeniem emisji CO2 oraz wprowadzeniem nowych, niskoemisyjnych oraz energooszczędnych technologii, które nie będą szkodliwe dla środowiska.

Co to konkretnie oznacza dla branży budowlanej?

Konieczne jest opracowanie nowych materiałów budowlanych i rozwiązań konstrukcyjnych, aby podnieść efektywność energetyczną budynków. Potrzebne jest też przesunięcie paradygmatu w kontekście postrzegania budynku, szczególnie mając na względzie gospodarkę o obiegu zamkniętym, kiedy obiekt budowlany powinien dawać możliwość demontażu, przebudowy lub przeniesienia, nie generując odpadów. Dom – jedno, lub wielorodzinny – może być postrzegany jako samochód – w sensie skonfigurowania wyposażenia i silnika (system zarządzania energią) w ramach jego ustalonej wcześniej przez producenta bryły innowacyjnych materiałów. Klient kupuje dom, który jako całość może być traktowany jako wyrób budowlany. Warto tu też podkreślić, że coraz więcej firm budowlanych zaczyna wdrażać technologie zgodne z koncepcją Przemysłu 4.0.

Czyli Przemysł 4.0 będzie w przyszłości dyktował trendy?

Przemysł 4.0 to przede wszystkim cyfryzacja i sztuczna inteligencja. Dzięki szybkiemu rozwojowi technologii produkcyjnych i  recyklingu, możliwe jest wdrożenie nowych technologii w budownictwie, takich jak: autonomiczne maszyny, robotyka czy stworzenie inteligentnych budynków z  systemem „smart”, który pozwala zarządzać budynkiem w taki sposób, aby ograniczyć emisję toksyn czy zminimalizować zużycie energii. Wobec wyzwań budownictwa, jakimi są: urbanizacja, zmiany demograficzne, kompetencje kadry, zmiany klimatyczne i produktywność, określane są trzy perspektywy rozwiązań, wzorowane na koncepcji Przemysłu 4.0. Są to: uprzemysłowienie produkcji, systemy cyfrowo-fizyczne i  technologie cyfrowo-obliczeniowe. Budownictwo przyszłości to Budownictwo 4.0. Poprzez ukierunkowanie na druk 3D, produkcję poza miejscem budowy, internet rzeczy (autonomiczne maszyny robocze), automatyzację i  robotyzację, BIM, sztuczną inteligencję, rzeczywistość rozszerzoną czy blockchain, zmienia sposób postrzegania domu jako obiektu budowanego metodą gospodarczą na lata. Przyszłość zaczyna się dziś, ponieważ już dziś są przedsiębiorcy, u których można skonfigurować dom od fundamentów, po jego wyposażenie. Dom powstaje, kompletnie wyposażony, w fabryce i montowany jest na wskazanym terenie w ciągu kilku dni, a czasami nawet godzin.

A do jakich materiałów należy przyszłość?

Pierwsza moja myśl to „smart” – samonaprawiające się materiały (np. beton), który posiadają do pewnego stopnia zdolność samoregeneracji uszkodzeń (rys, pęknięć). Kolejnym materiałem, na jaki warto zwrócić uwagę, są fasady interaktywne, które mają za zadanie nie tylko ochraniać budynek przed utratą ciepła, ale pozyskują energię cieplną z energii słonecznej za pomocą np. technologii kropek kwantowych. Pozostałe to wysokotermoizolacyjne materiały aerożelowe czy też różnego rodzaju mieszanki poliuretanowe, rezolowe.

Czy w tym budownictwie przyszłości będzie jeszcze miejsce na tradycyjne kruszywa?

W kontekście kruszyw wiemy, że na rynku mamy ich coraz mniej, a najwięcej surowców pojawia się jednak po stronie odpadów. Dlatego kluczowe, również w budownictwie, jest przetwórstwo i recykling. Przykładowo, w Instytucie Łukasiewicz IMBiGS pracują inżynierowie, którzy opracowują technologie z zastosowaniem odpadów do tworzenia materiałów, jakie mogą zostać wykorzystane w  budownictwie. Jednym z takich wynalazków jest projekt kruszywa lekkiego, wykorzystywanego w  budownictwie zarówno w postaci niezwiązanej – w zastosowaniach geotechnicznych, izolacjach termicznych do budowy nasypów, wymiany gruntów słabonośnych itp. – oraz w wyrobach budowlanych, głównie betonowych, dla uzyskania odpowiednich właściwości użytkowych, jak: zwiększenie izolacyjności termicznej i akustycznej, zmniejszenie masy obiektów budowlanych. Opracowana i opatentowana technologia kruszyw lekkich powstała poprzez przeprowadzenie syntezy termicznej dobranych surowców odpadowych oraz odpadowych pyłów krzemionkowych jako głównych składników.

Jednym słowem: przyszłość należy do materiałów „smart”

Tak, szczególnie ze względu na ich błyskawiczne dostosowanie się do zmian w otoczeniu. Takim smartmateriałem jest na przykład szkło z warstwami nowoczesnych materiałów lub termobimetale, które w przyszłości będą potrafiły zastąpić system wentylacji i klimatyzacji, i materiały zmiennofazowe (phase change materials). Budynek dzięki temu zyska zdolność do akumulacji ciepła, które będzie pobierać w słoneczne dni, a oddawać w przypadku braku pogody. Warto też wspomnieć o  tradycyjnych kruszywach, produkowanych z  surowców mineralnych, które aktualnie są stosowane w  budownictwie do produkcji betonu. Ten produkt będzie z pewnością wykorzystywany w  przyszłości w  konstrukcjach fundamentowych. Cement zeroemisyjny to kierunek określony na 2050 rok. Część naziemna, z uwagi na konieczność zwiększenia izolacyjności budowli, to głównie betony komórkowe (wykorzystujące również kruszywa tradycyjne), ceramiczne, ale również betony lekkie z zastosowaniem kruszyw sztucznych. Rozwój technologii nowoczesnych materiałów izolacyjnych i konstrukcyjnych z pewnością zmniejszy popyt na tradycyjne kruszywa – które mogą być również zastępowane przez kruszywa z recyklingu – ale ich całkowicie nie wyeliminuje z rynku wyrobów budowlanych.

Cały artykuł dostępny w magazynie Surowce i Maszyny Budowlane 4/21.

Nie ma jeszcze komentarzy...
CAPTCHA Image


Zaloguj się do profilu / utwórz profil
Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ