Vliv cementu na zdraví a životní prostředí

Beton je jedním z nejrozšířenějších stavebních materiálů na světě, a právě jeho masové využití přirozeně přitahuje otázky ohledně jeho dopadů na životní prostředí. Z ekologického hlediska je nejproblematičtější složkou betonu cement. Podle think-tanku Chatham House má na svědomí až 8 % světových emisí oxidu uhličitého, který je dnes ostře sledovaný kvůli vlivu na globální oteplování. Tento proces se podílí přibližně 7-8 % na celosvětových emisích CO₂. Výroba cementu v současnosti způsobuje vyšší uhlíkové emise než celá Indie. Podle údajů Mezinárodní energetické agentury (IEA) tvořila v roce 2019 výroba cementu zhruba 7 % celkových světových emisí oxidu uhličitého.

Výroba jedné tuny cementu vytvoří v průměru 0,6 tuny CO2. Oxid uhličitý přitom vzniká dvěma způsoby: jednak jako produkt chemické reakce, a jednak při spalování uhlí nebo plynu při zahřívání. Cement se vyrábí v pecích, zahříváním směsi rozemletého vápence a jílů na teploty okolo 1450 °C. Zbylých 40 % emisí z výroby cementu je důsledkem spalování uhlí nebo plynu při zahřívání. Oxid uhličitý navíc uniká i při samotné chemické reakci, během které cement vzniká.

Představa, že se při tuhnutí váže CO2 zpět do betonu, je častý omyl. Pro vysvětlení je potřeba rozlišovat mezi maltou a betonem, jejichž tuhnutí jsou velmi odlišné procesy. Malta je směs hašeného vápna Ca(OH)2 s vodou a pískem a tuhnutí malty spočívá ve vázání CO2 ze vzduchu a přeměně hašeného vápna na vápenec. Tuhnutí betonu je ale jiný, a v jistém smyslu složitější proces - nezpůsobuje jej reakce se vzduchem, ale reakce s vodou, při které vznikají tzv. hydratační produkty, tedy sloučeniny obsahující chemicky vázanou krystalovou vodu - proto je možné pracovat s betonem i pod vodou. Tyto hydratační produkty jsou ve vodě neroz­pustné a velmi pevné. K velmi slabému vázání CO2 ze vzduchu dochází až při zvětrávání betonu, kdy působením vody a oxidu uhličitého vzniká zejména na povrchu betonu vápenec.

Největším producentem cementu na světě je Čína, kde se vyrábí přibližně 60 % světové produkce. To je ale důsledek poměrně nedávného vývoje - ještě v roce 1990 Čína vyráběla méně než čtvrtinu světové produkce. Další významní producenti cementu jsou Indie, USA a Evropská unie. V roce 2018 vzniklo v České republice kvůli produkci cementu celkem asi 3,8 miliónů tun CO2, což je přibližně 2,7 % celkových emisí skleníkových plynů v ČR. To je srovnatelné s ročními emisemi středně velké uhelné elektrárny, a skoro třikrát víc než emise z letecké dopravy.

Uhlíkové emise nejsou jediným problémem, který cement přináší. Obrovské betonové stavby, jako jsou silnice, parkoviště nebo skladové areály, neprodyšně uzavírají půdu a mění vlastnosti krajiny. Během výroby cementu i stavění a bourání betonových budov se do vzduchu dostávají malé prachové částice a ze zbouraných staveb zase vznikají hory odpadu, které rychle plní skládky.

Čtěte také: Ytong příčky a jejich dopad na stropy

Znečištění životního prostředí

Znečištění ve stavebnictví je velký problém, který nelze ignorovat. Nejčastěji je znečišťován vzduch a voda, ale nezanedbatelným zdrojem je také hluk. Pokud nezavedete preventivní opatření pro nakládání s nebezpečným odpadem, může to mít přímý dopad na zaměstnance a lidi žijící v okolí. Znečištění může z dlouhodobého hlediska způsobovat nezvratné poškození zdraví, v některých případech dokonce velmi závažné.

1. Znečištění ovzduší

Znečištění ovzduší představují emise způsobené člověkem, které se uvolňují do atmosféry. Špatná kvalita ovzduší představuje celosvětové zdravotní riziko, které v roce 2016 způsobilo přibližně 4,2 milionu předčasných úmrtí. Vzhledem k tomu, že stavební průmysl významně přispívá ke znečištění ovzduší, mají organizace v tomto odvětví společnou odpovědnost za omezení množství, které produkují.

Hlavními zdroji znečištění ovzduší ve stavebnictví jsou:

  • Používání vozidel a různých stavebních zařízení a strojů: nákladní auta, buldozery, bagry, sklápěcí vozy, centrální generátory apod. Protože mnoho z nich pracuje na dieselový pohon, uvolňují do ovzduší znečišťující látky.
  • Terénní úpravy a demolice budov: Musí být provedeny tak, aby dopad na životní prostředí byl co nejmenší.
  • Chemikálie: Barvy, lepidla, oleje, ředidla a plasty, které produkují škodlivé výpary.
  • Stavební prach: Velké množství stavebního prachu z cementu, betonu, siliky a dřeva jsou souhrnně klasifikovány jako polétavý prach (PM 10). Jedná se o částice s průměrem menším nebo rovným 10 µm (mikrometrů), které jsou pouhým okem neviditelné.

Výfukové plyny vznětových motorů různých zařízení a vozidel též významně přispívají k tvorbě polétavého prachu na staveništích. Mnozí přední světoví odborníci tvrdí, že polétavý prach (PM 10) působí na zdraví člověka velmi negativně. Na druhou stranu v roce 2018 více než stovka německých odborníků, zejména plicních lékařů, vydala společnou zprávu, která zpochybňuje fakt, že polétavý prach a oxidy dusíku škodí zdraví.

Studie ukazují, že polétavý prach může proniknout hluboko do plic těch, kteří ho vdechují. Z dlouhodobého hlediska to pro zaměstnance pracující na stavbách představuje zvýšené riziko zdravotních komplikací. Lidé žijící v blízkosti staveniště jsou též částečně vystaveni nepříznivým účinkům znečištění ovzduší. Přestože místní obyvatelé nebudou v tak těsné blízkosti znečišťujících látek, jako jsou pracovníci, mohou se setkat s dopady špatné kvality ovzduší dlouho po dokončení projektu. PM 10 a další látky znečišťující ovzduší se do okolí šíří větrem a mohou se usazovat.

Čtěte také: Řešení pro udržitelné stavitelství

2. Znečištění vody

Znečištění vody nastane, když toxické látky skončí ve vodních útvarech, jako jsou řeky, jezera apod. Znečištění může být viditelné, a to buď na hladině nebo dně vody, ale také pouhým okem neviditelné, což jsou většinou chemikálie, které se ve vodě rozpustí. Všechny tyto kontaminanty mají potenciál skončit ve vodě v důsledku odtoku ze stavebních prací. Škodlivé látky ze staveniště se mohou vsáknout do podzemních vod. Asanace podzemních vod je však mnohem složitější a nákladnější než čištění povrchové vody.

Voda kontaminovaná znečišťujícími látkami ze stavebnictví představuje vážné nebezpečí pro životní prostředí. Jakmile se znečištění dostane do vodního systému, může poškodit nebo zahubit ryby a jiné živočichy, které v něm žijí nebo vodu pijí.

3. Znečištění hlukem

Znečištění hlukem je typ znečištění, které negativně působí téměř okamžitě. Zařízení, které se na stavbách používají, mohou být obzvlášť hlasité, což působí zejména na okolí, tedy veřejnost bydlící v sousedství. Zvažte možné dopady hlukové zátěže také na dělníky, kteří pracují na stavbě v těsné blízkosti zdroje hluku.

Vliv těžkých kovů na zdraví a životní prostředí

Je nutno zmínit i vliv těžkých kovů, jejichž přítomnost v cementu a stavebních materiálech může mít negativní dopad na životní prostředí a lidský organismus. Těžké kovy zahrnují kadmium, rtuť a olovo; dnes se do tohoto pojmu řadí toxické kovy i polokovy. Sloučeniny těžkých kovů se do ovzduší dostávají prašné provozy a automobilová doprava. Do rostlin a nižších živočichů se dostávají přímou cestou. Vyluhovatelnost těžkých kovů z odpadních materiálů má neblahé účinky na lidský organismus. Je nutno brát ohled na fixaci do matrice cementové. Analytické metody stanovení obsahu těžkých kovů mají klíčový význam.

Jednotlivé těžké kovy a jejich vliv

Chrom

Chrom je amfoterní, světle bílý, lesklý, velmi tvrdý, ale zároveň i křehký kov. Nejčastěji se vyskytuje v podobách trojmocného a šestimocného chromu. Nebezpečný karcinogen. Za málo toxický je považován kovový chrom a soli chromu vyskytující se v oxidačních stavech II a III. Problém nastává při změně oxidačního čísla a tím i k velmi vysoké toxicitě. Při dlouhodobé expozici dochází ke krvácení, vzniku vředů či perforaci nosní přepážky. Je velmi zkoumaná teratogenita.

Čtěte také: Přečtěte si o epoxidových pryskyřicích

Olovo

Olovo je měkký, tvarovatelný kov, oblíben díky své kujnosti, odolnosti proti korozi a nízkému bodu tání. Je znám svou toxicitou a chronickými účinky na organismus člověka. Jeho účinky jsou dlouhodobě sledovány. Absorpce olova z trávicího traktu je poměrně nízká (u dospělých 5-10%, u dětí až 53%). Olovo má negativní vliv na nervové, trávicí a reprodukční soustavy. Dochází k hromadění olova v kostech nebo ledvinách. U dětí může vést k poruchám chování, jako je ADHD.

Baryum

Baryum je stříbřitě bílý, reaktivní, v přírodě se vyskytující v mnoha formách a sloučeninách. Toxicita barya souvisí s jeho zásadotvorností a vysokou rozpustností v kyselinách. Při krátkodobých vlivech, většina barya se však v těle kumuluje a je uložena v kostech či zubech. Opakované působení vede k chronickým poškozením a celkovému selhání srdce.

Zinek

Zinek je modrobílý lesklý kov, při vyšších teplotách velmi tažný. Na suchém vzduchu je stálý, na vlhkém se pokrývá vrstvou oxidu. Při expozici člověka ZnO dochází k tzv. horečce slévačů. Zinek je životně důležitý stopový prvek, avšak nadměrné množství Zn projevující se např. atrofie varlat, anorexie (hubnutí) atd.

Měď

Měď je na suchém vzduchu stálá, na vlhkém a vzdušné vlhkosti potažením tenkou vrstvou nazývanou měděnka (CuCO3 -Cu(OH)2). Sem řadíme modrou skalici (CuSO4 . krystalická látka), která se ve vodě rozpouští na modrý roztok. Dávka 10-20 g je pro člověka smrtelná. Způsobuje toxicitu jater, ledvin a inhibuje krvetvorbu.

Zirkonium

Zirkonium je stříbrošedý kov, odolný vůči korozi, s vysokou chemickou stálostí a využitím v jaderné energetice. Vliv zirkonia na lidský organismus je velmi nízký.

Stroncium

Stroncium je měkký kov, barví plamen do jasně červené, díky čemuž našel uplatnění v oblasti pyrotechniky. Stroncium je biogenní prvek, patří do kategorie vápníku a je tedy zdravý neškodné.

Nikl

Nikl je stříbrobílý kov, patřící do 8. skupiny periodické soustavy prvků. Vliv niklu na lidský organismus se odráží od jeho množství, formy a délky expozice. Může způsobit kontaktní alergické reakce, popřípadě astmatické záchvaty či bronchitidu, ale ty se objevují jen sporadicky. Toxicita niklu je předmětem dalšího zkoumání. Byly prokázány karcinogenní účinky při jeho vdechování, zejména pak rakovina horních cest dýchacích.

Kadmium

Kadmium je měkký stříbrobílý kov, na vzduchu se pokrývá vrstvou oxidu a za vyšších teplot lehce reaguje s halogeny a je snadno rozpustný v kyselinách. Kadmium není amfoterní a jeho účinky na lidský organismus mají hlubší důsledky. Kadmium se v těle akumuluje, nejprve v ledvinách a játrech, v pokročilejších fázích až k jejich selhání. Chronická expozice kadmiem může vést k dysfunkci ledvin, poškození kostí a reprodukčním poruchám, a narušuje metabolismus zinku a insulinu.

Rtuť

Rtuť je stříbrobílý kov, za normálních podmínek se vyskytuje v kapalné fázi. Rtuť je jeden z nejtoxičtějších prvků vůbec. Při spolknutí rtuti je vstřebávání téměř nulové a naopak u elementární rtuti je riziko téměř nulové.

Koroze betonu

Beton je kompozitní materiál připravený smísením cementu, kameniva a vody. Hydratovaný cement ve ztvrdlém betonu je složen z hydratovaných slínkových minerálů a hydroxidu vápenatého, který je velmi důležitou součástí betonu z hlediska vytvoření příznivého prostředí pro ochranu ocelové výztuže před korozí. Složky cementového tmelu jsou sloučeniny zásaditého charakteru, ty jsou náchylné k reakci s kyselinotvornými plyny a kyselinami. Kromě toho hydroxid vápenatý reaguje s řadou sloučenin, se kterými vytváří rozpustné nebo málo rozpustné vápenaté soli. Uvedené procesy jsou vzájemně propojeny.

Na průběh reakcí, které mohou způsobit degradaci betonu má vliv složení betonu, tj. množství cementu, poměr cementu ke kamenivu, granulometrická skladba kameniva, množství záměsové vody a porozita cementového tmelu v betonu. Pevná struktura betonu se vytváří spojením produktů hydratace cementu se zrny kameniva, resp. s vlákny. Při hydrataci cementu vznikají hydratované křemičitany a hlinitany vápenaté (CSH a CAH), nedílnou složkou hydratovaného cementu je hydroxid vápenatý, Ca(OH)2, který je příčinou vysoké zásaditosti cementového tmelu v betonu (pH ~ 12). Použitím směsných cementů, nebo přídavek reaktivních příměsí do směsi pro výrobu betonu se obsah hydroxidu vápenatého, vzniklého při hydrataci cementu snižuje.

Z pohledu koroze betonu je nižší obsah hydroxidu výhodný, protože není k dispozici sloučenina, která je nejvíce napadána korozí způsobujícími látkami z okolního prostředí, beton je více chráněn před degradací, než v případě použití portlandského cementu. Snížení obsahu hydroxidu vápenatého je však negativní z pohledu koroze ocelové výztuže. Velmi důležitým faktorem v odolnosti betonu proti působení korozních látek je jeho pórová struktura, která se odvíjí od složení čerstvého betonu. Póry obsažené v cementovém tmelu ztvrdlého betonu umožňují transport korozních látek do jeho struktury. Množství a velikost pórů jsou závislé na množství záměsové vody, použité pro přípravu směsi.

Typy koroze betonu

Chemické vlivy způsobující degradaci betonu lze rozdělit na působení agresivních plynů z atmosféry, pak se probíhající korozní děje zařazují do atmosférické koroze a na vlivy způsobené kapalným agresivním prostředím probíhající u podzemních konstrukcí a u vodních staveb. Nejvíce prostudovaným typem atmosférické koroze je tzv. karbonatace, tj. reakce s oxidem uhličitým (CO2) obsaženým v běžné atmosféře.

Korozi kapalným agresivním prostředím rozdělil Moskvin do 3 skupin:

  1. Koroze I. druhu: Principem je vyluhování hydroxidu vápenatého z betonu. Rychlost vyluhování závisí na propustnosti betonu pro vodu. Při vyluhování jsou účinné vody s nízkým obsahem vápenatých a hořečnatých iontů, např. srážkové, říční a rybniční vody.
  2. Koroze II. druhu: Spočívá v tvorbě nerozpustných nebo rozpustných vápenatých sloučenin, které vznikají reakcí kyselin, agresivního CO2 a některých solí s hydroxidem vápenatým. Vzniklé produkty nemají vazebné vlastnosti a obvykle nejsou expanzivní.
  3. Koroze III. druhu: Zahrnuje především reakci síranových iontů s cementovým tmelem v betonu. Tento typ koroze je spojen s tvorbou sloučenin s velkým molárním objemem, současně dochází k úplnému rozkladu hydratovaných slínkových minerálů.

Biologické působení, spojené s poškozením betonu, je spojeno se vznikem napětí v důsledku růstu kořenů rostlin, a dále s chemickým působením produktů metabolických procesů rostlin a živočichů. Nejzávažnější poškození kameniva lze spatřovat v alkáliovém rozpínání amorfních forem oxidu křemičitého.

Normy ČSN EN 206 a doplňující ČSN P 73 2404 se zabývají stupni vlivu prostředí na degradaci betonu. Vlivy jsou rozděleny do 6 kategorií (XC, XD, XS, XF a XA) v normě ČSN EN 206, norma ČSN P 73 2404 rozšiřuje stupně vlivu prostředí o kategorii, týkající se poškození vlivem mechanického působení (XM).

Udržitelnější stavebnictví a recyklace betonu

V dnešní době je ochrana životního prostředí velmi důležitá, proto i ve stavebním odvětví je mu nutno věnovat značnou účast. Moderní technologie a inovace v posledních letech dokáží výrazně zlepšit ekologickou stopu tohoto materiálu. Namísto tradičního cementu se stále častěji používají průmyslové vedlejší produkty, jako je popílek, struska nebo pucolány. Beton je extrémně trvanlivý materiál, který vyžaduje minimální údržbu a má dlouhou životnost. Samoopravné betony, které dokážou zacelit trhliny, a betony s nízkou emisní stopou jsou příkladem, jak tento materiál odpovídá na výzvy dnešní doby. Navíc beton přispívá k udržitelnosti i svou schopností regulovat teplotu budov.

Globální cementová a betonová asociace, která zastřešuje třetinu světového cementářského průmyslu, uznává, že vývoj nových technologií je priorita. Existují různé přístupy ke snižování emisí při výrobě cementu:

  1. Použití alternativních paliv: Namísto tradičních fosilních paliv, jako je uhlí, ropa nebo zemní plyn, mohou být použita alternativní paliva, například biomasa, odpadní materiály nebo pneumatiky, které obsahují méně uhlíku.
  2. Snížení množství CaO v cementu a jeho nahrazení jinými sloučeninami: I tento přístup je oblastí vývoje a experimentování. Cementárny se například snaží přidávat do cementu další směsi, které snižují uhlíkovou stopu (například strusku). Dále se objevují nové možnosti takzvaného pěstování vápence pomocí biogenních struktur.
  3. Vývoj nových technologií: Také vývoj nových technologií může přinést snížení emisí v tomto oboru.
  4. Efektivnější využití surovin: Výroba cementu vyžaduje velké množství surovin, jako je vápenec, křemičitan hlinitý a železný, které se musí těžit a dopravovat.
  5. Zachycování uhlíku (CCS, carbon capture and storage) při výrobě cementu: Do technologie zachycování uhlíku se vkládají velké naděje a už existují testovací projekty.

Vhodné je využívat dostupné technologie pro zpracování stavebního a demoličního odpadu s cílem třídění a následného využití odpadu jako zdroje pro výrobu paliva. Přítomnost obalových materiálů na staveništích by se měla co nejvíc minimalizovat prostřednictvím optimalizace dodavatelského řetězce, například hromadnými dodávkami, dohodami s dodavateli o zpětném odběru obalů atd. Všechen odpad z obalů, který vznikne na staveništi, by se měl v co největší možné míře roztřídit podle druhu (např. na plasty, dřevo, lepenku a kov).

Pokud není možné využívat jednotlivé konstrukční celky staveb opětovně k původnímu účelu, doporučuje se odpad mechanicky (fyzikálně) upravit na recyklát a ten dále využít, buď jako stavební výrobek, nebo materiálově využít jako upravený stavební odpad v místě k tomu určeném jako náhradu primárních surovin, např. k uzavírání a rekultivacím skládek, k zavážení vytěžených povrchových dolů, lomů a pískoven nebo k terénním úpravám.

Stavby je potřeba rozebírat selektivně a zejména s ohledem na další materiálové využití. S cílem umožnit opakované použití a recyklace je potřeba počítat s rozebráním stále širšího množství materiálů např. materiály z lehkých obvodových plášťů, otvorových výplní stavebních konstrukcí tj. oken, dveří, vrat a fasádních systémů. Další materiály, které je možné opětovně použít, nebo recyklovat jsou: beton, sádra, minerální izolace, materiály pro zateplování fasád např. z polystyrenu atd.

Stavební výrobky, které byly použity při stavbě, se nestávají odpadem v případě, že jsou ze stavby odnímány a následně v místě stavby nebo na jiné stavbě použity opět jako stavební výrobky k původnímu účelu (např. očištěné cihly, panely, nosníky, štěrk, písek), protože nenaplňují definici odpadu. V takovém případě nejsou podřízeny zákonu o odpadech a jejich užívání je řízeno zvláštními právními předpisy.

tags: #vliv #cementu #na #zdraví #a #životní

Oblíbené příspěvky: