Environmentální dopady využívání recyklátů ve stavebních výrobcích

1. Úvod

Stavebnictví patří mezi největší spotřebitele přírodních surovin a současně generuje značné množství stavebního, demoličního i výrobního odpadu. Využití recyklovaných materiálů se proto jeví jako efektivní způsob, jak snížit spotřebu primárních přírodních zdrojů při výrobě stavebních materiálů a výrobků.

Ačkoli recyklace stavebních materiálů pomáhá snižovat odpad a chránit přírodní zdroje, její aplikace ve stavebních výrobcích není bez problémů. Jedním z hlavních výzev je variabilita kvality recyklovaných materiálů, která může komplikovat výrobní procesy, ovlivnit vlastnosti finálních produktů a případně i zkrátit jejich dlouhodobou životnost. V situaci, kdy výrobní závod získává primární suroviny přímo z místa zpracování, může recyklační proces, a především doprava výrazně zhoršit výslednou analýzu životního cyklu (LCA) daného stavebního výrobku.

Jako výrobci keramických cihel, střešních tašek a betonových dlažeb se dlouhodobě a pečlivě zaměřujeme na způsoby využívání recyklátů a částečnou náhradu primárních surovin. Současně však musíme hledat cesty k dekarbonizaci výroby a snižování dalších klíčových emisí. Tyto dva důležité environmentální cíle jsou často v konfliktu, přičemž legislativní požadavky a další podmínky nás často nutí zaměřit se pouze na jeden z nich.

2. Legislativní tlak na obsah recyklátu ve stavebních výrobcích

Tlak na začlenění recyklátu do stavebních výrobků je výsledkem snah o snížení environmentální stopy stavebnictví a podporu cirkulární ekonomiky. Společným základem těchto snah jsou cíle Evropské zelené dohody, které poskytují jasný směr udržitelnosti ve stavebnictví. Tyto udržitelné cíle se postupně promítají do evropských nařízení a směrnic, kde se zpřísněním požadavků na energetickou účinnost budov a udržitelnou výstavbu rostou i environmentální a cirkulární požadavky na samotné stavební výrobky. Udržitelné stavebnictví se bez těchto požadavků neobejde, avšak stále se otevírá otázka, jak efektivně tyto nové cíle naplnit.

Prvním příkladem zavedených požadavků na obsah recyklované složky je regulační rámec EU Taxonomie [1], který stanovuje kritéria pro udržitelné financování v oblasti environmentálních, sociálních a ekonomických aspektů. V souvislosti s těmito kritérii financování udržitelné výstavby je jasné, že požadavky se budou týkat nejen dalších oblastí, ale i cirkularity stavebních výrobků, což má vliv na podíl recyklované složky ve výrobcích.

Podle novelizované Směrnice o energetické náročnosti budov (EPBD 4) [2] budou do nového průkazu energetické náročnosti postupně zapracovány také emise spojené se zabudovaným uhlíkem, tedy uhlíková stopa, která vzniká výrobním procesem stavebních výrobků, jejich transportem na staveniště a následným zabudováním do stavby. Členské státy budou mít povinnost předložit Evropské komisi plán, který podrobně popisuje zavedení limitních hodnot pro celkový kumulativní potenciál globálního oteplování (GWP) v rámci životního cyklu všech nových budov.

Požadavky na zveřejňování a limitování GWP budov podle EPBD4 přicházejí současně s kritérii pro výstavbu budov ve standardu ZEB (budovy s nulovými emisemi), který bude definován na národní úrovni podle nákladového standardu, ale zároveň bude minimálně o 10 % lepší než současný standard NZEB (budovy s ěř nulovou spotřebou energie). To znamená, že se zvyšuje tlak na stavební výrobky, které budou muset mít co nejnižší součinitel prostupu tepla, což povede k nižším emisím v provozní fázi budovy. Současně roste i tlak na nízkoemisní výrobu a dopravu materiálů.

Dalším legislativním rámcem, který zavazuje výrobce k environmentálnímu přístupu k výrobě a cirkularitě hotového výrobku, je Směrnice o ekodesignu výrobků, známá také pod zkráceným názvem Ecodesign [3]. Tento typ legislativy stanovuje požadavky na návrh výrobků s cílem minimalizovat jejich negativní dopad na životní prostředí, přičemž se zaměřuje na zlepšení environmentálních vlastností výrobků během celého životního cyklu. Ecodesign zavádí požadavky na design výrobků, které usnadňují recyklaci, minimalizují využívání primárních materiálů a kladou důraz na dlouhověkost a opravitelnost výrobků. Směrnice neuvádí konkrétní povinnosti týkající se podílu recyklovaného materiálu ve výrobcích, ale podporuje co největší náhradu primárních surovin za recyklovanou složku a přenáší tlak na zavedení takovéto požadavky do harmonizovaných pravidel pro jednotlivé skupiny výrobků.

Stavební materiály nejsou v této směrnici zahrnuty, ale fotovoltaické panely, tepelné kotle a další technická zařízení budov, které mají vliv na energetickou účinnost budovy a zároveň spotřebovávají energii, jsou samozřejmě zahrnuty.

Filozofie zlepšování environmentálních vlastností z Ecodesignu byla aplikována i na stavební materiály při změně důležitého evropského Nařízení o stavebních výrobcích (CPR) [4]. Tento legislativní rámec EU reguluje uvádění stavebních výrobků na trh v rámci Evropské unie. Hlavním cílem CPR je zajistit, aby stavební výrobky splňovaly určité minimální požadavky, které zaručují kvalitu, bezpečnost a v novele CPR (CPR2) i udržitelnost stavebních výrobků a materiálů při jejich použití ve stavebních projektech. Požadavky CPR jsou dosaženy prostřednictvím stanovených harmonizovaných pravidel pro uvádění výrobků na trh. Příslušné harmonizované normy jednotlivých skupin výrobků budou na základě nových nároků CPR přepracovány a novelizovány, aby splňovaly i podmínky udržitelnosti.

Nařízení CPR v příloze III stanovuje požadavky na výrobky, které zajišťují jejich odpovídající fungování a vlastnosti pomocí harmonizovaných technických specifikací stanovených akty v přenesené pravomoci. V případě potřeby je tímto nástrojem možné upřesnit specifikace na environmentální aspekty výrobku.

Kromě předem stanovených základních environmentálních charakteristik bude snaha prostřednictvím harmonizovaných norem doplnit požadavek na minimalizaci emisí skleníkových plynů během životního cyklu, efektivní využívání zdrojů, modernizaci, minimalizaci poměru mezi obalem a výrobkem, ale i maximalizaci recyklovaného obsahu a obsahu vedlejších produktů.

Téma cirkulární ekonomiky se nově objevila i v dokumentu závěrů o BAT (Best Available Techniques – Nejlepší dostupné techniky) v rámci evropské směrnice o průmyslových emisích (IED) [5], a to při revizi závěrů o BAT pro keramický průmysl (CER) [6]. Dosud se závěry o BAT soustředili „pouze“ na nejlepší dostupné techniky, což jsou soubor technologií a přístupů považovaných za nejúčinnější z hlediska ochrany životního prostředí v daném sektoru. Na základě těchto technik se následně stanovují limitní hodnoty pro klíčové emise, které vznikají během výrobních procesů. Právě revidovaný dokument závěrů o BAT CER již zahrnuje širší rámec ochrany životního prostředí a do požadavků integruje i principy cirkularity s možností regulace a limitace objemu primárních surovin používaných při výrobě, čímž se zvyšuje tlak na větší podíl recyklovaných materiálů v receptuře produktu.

V novelách nebo nově vznikajících legislativách zaměřených na stavby, stavební výrobky a výrobu stavebních materiálů se stále častěji objevují požadavky na snižování uhlíkové stopy (globálně), ale zároveň i na zlepšení parametrů samotných výrobků a jejich co nejpozitivnější vliv na energetickou účinnost konečné stavby. Zásadní otázkou však zůstává, zda je možné tyto stanovené požadavky splnit, a především jak je splnit v rámci jednotlivých legislativních rámců, a to nejen z různých úhlů pohledu, ale také s ohledem na různé způsoby jejich plnění.

3. Kontroverzní přístup k recyklátům ve stavebních výrobcích a dopady na dekarbonizaci

Dlouhodobé snahy o dekarbonizaci naší výroby v poslední době nabírají na rychlosti, ale často se stávají složitějšími, a to nejen kvůli výše zmíněným legislativním rámcům. Spolu s dekarbonizací výroby, která má pozitivní dopad na uhlíkovou stopu výrobků, stále přetrvávají snahy o náhradu primárních surovin za recykláty nebo druhotné suroviny. Snaha o dekarbonizaci stavebního průmyslu „ze všech stran“ přináší paradoxní důsledky. Jako výrobci i nadále vyvíjíme maximální úsilí, abychom do výroby zapracovali co nejvyšší podíl recyklátů, a v tomto směru hodláme pokračovat i nadále. V zájmu dosažení dalších dekarbonizačních cílů jsme však v některých případech nuceni opět využívat primární suroviny a omezit, případně vyloučit určité recykláty, které jsme dosud využívali.

Jedním z často využívaných odpadních materiálů ve výrobě keramických cihel je struska. Díky svým vlastnostem, pórovitosti a nízké objemové hmotnosti, struska velmi dobře doplňuje recepturu pro výrobu lehkých a pevných cihel. Jediným problémem strusky je její 5% nedopal. Na první pohled zanedbatelný nedopal však přispívá ke zvyšování emisí CO2 a z hlediska dekarbonizačních cílů a zpřísňování emisních limitů se stává nevhodnou náhradou primárních surovin. Další komplikací při použití strusky nebo popílku je stále častější spalování biomasy. To generuje kyselé popílky, které jsou výrazně znečištěné chloridy a těžkými kovy. Jedinou cestou, jak nahradit strusku, je opět sáhnout po písku, který má ale ěř trojnásobně vyšší objemovou hmotnost a nevyznačuje se tak pozitivními vlastnostmi pro výrobu cihel, jako struska. A samozřejmě, půjde opět o primární zdroj materiálu.

Dalším velmi cenným, ale v současnosti problematickým odpadem vhodným pro recyklaci je papírenský kal. Tento materiál slouží jako vynikající doplněk receptury a náhrada za jíly. Vláknitá struktura papírenského kalu účinně distribuuje vlhkost z vnitřní části cihly na její povrch. Efektivní transport vlhkosti pomocí papírenských vláken urychluje vysušení výrobku a výrazně napomáhá snižovat vznik prasklin, zejména u tenkých žeber a stěn cihel. Papírenský kal přináší při výrobě keramických cihel řadu výhod, včetně estetického zlepšení finálního produktu.

Přestože využití papírenského kalu má mnoho pozitiv, existuje jedno zásadní negativum, a to malé, ale nezanedbatelné množství obsahu vápence. Právě obsah vápence v papírenském kalu zvyšuje emise CO2, což znamená, že tento materiál není v souladu s dekarbonizačními cíli a nelze jej tedy využít v dostatečném rozsahu. Jednou z možností, jak nahradit papírenský kal, je použití pilin, ale piliny nepřinášejí do výroby cihel tak pozitivní vlastnosti jako papírenský kal. Jejich použití a podíl v receptuře je omezený, protože k spalování pilin dochází při teplotě 300–350 °C, což je relativně brzy během procesu postupného zvyšování teploty výpalu. Při nárazovém spálení pilin v materiálu dojde k náhlému uvolnění energie, což způsobí prudký nárůst teploty v peci, a takový proces by bylo velmi obtížné regulovat. Tento faktor omezuje možnosti využití pilin ve větším množství.

Jiným případem je využívání prosívky kameniva frakce pod 2 mm, která v stavebnictví ěř nemá žádné uplatnění. Spotřebováním materiálu, který by jinak neměl jiný způsob využití, se však nepřispívá k zvyšování podílu recyklátu (ani sekundárních surovin) ve výrobě. I když není možné prosívku využít pro jiné účely, v žádné fázi se nestane „odpadem“.

Na druhé straně je interně plně využíván vlastní recyklát z výrobků, které nevyhověly výsledné kvalitativní kontrole. Spolu s brusným prachem z obrušovaných hran cihel se střepy zpracovávají a vracejí zpět do výroby, kde nahrazují část primárních surovin. Primárně je nevyhovující produkce řízena na co nejnižší možnou hodnotu, takže objem střepů ve výrobě je zanedbatelný. Brusný keramický prach by mohl ve výrobě přinést i hodnotnější využití, a to v podobě doplnění betónové směsi pro keramobetonové překlady, kde by pozitivně ovlivnil snižování CO2 v betonu. Avšak i zde je výrazně vyšší vliv dopravy při převozu brusného prachu z výrobních závodů na místo použití.

Požadavky na technické, kvalitativní i estetické parametry se v důsledku měnící se legislativy zvyšují. K tomu se přidávají požadavky na dekarbonizaci výroby a dematerializaci výrobků, což vede k vývoji stále složitějších a „promyšlenějších“ finálních produktů. Při výrobě keramických cihel jde především o optimální rozmístění a tvar žeber cihel. Složitě navržené a do detailu promyšlené tvary neumožňují širší využívání recyklátů, jak tomu bylo (nebo mohlo být) při výrobě plné pálené cihly. Technické a kvalitativní parametry výrobku jsou přísně stanovené a kontrolované po celý výrobní proces. Jakýkoli výkyv ve složení surovin v receptuře nebo změny ve výrobním procesu mají výrazný vliv na vlastnosti a kvalitu výrobku. Chemický obsah recyklované směsi je proměnlivý a často nejednoznačný. Největším problémem při zpracování keramického recyklátu jsou příměsi dalších vrstev zdiva, především vápenné omítky (které uvolňují kyseliny a zvyšují emise CO2) nebo znečištění směsi betonem. Tyto příměsi komplikují, až znemožňují využívání recyklátu z externích zdrojů, a proto nejsou pro naši výrobu v současnosti vhodným řešením pro zvyšování podílu recyklované složky ve výrobku.

Recyklát, který vzniká z naší vlastní produkce keramických cihel, je hodnotnou surovinou, která může být využita i mimo výrobu stavebních materiálů. Jedním z mnoha cenných způsobů využití je jeho příměs do substrátů pro zelené střechy, kde účinně reguluje zadržování vody a zlepšuje kvalitu vegetační vrstvy. I když by se mohlo zdát, že využití čistého a kvalitního keramického recyklátu jinde než v stavebních výrobcích, kde by byly plně využity jeho vlastnosti, vede k downcyklaci, na druhou stranu vylepšení jiných součástí stavebních objektů a lokální využití má větší smysl.

4. Závěr

Dekarbonizace a snaha o snižování emisí CO2 vedou k paradoxní situaci, kdy se recykláty ve stavebních výrobcích stávají problematickými. Na druhou stranu, recyklát se stále častěji považuje za nevyhnutelnou součástí stavebního sektoru, a to nejen z pohledu legislativního, ale i z environmentálních a ekonomických důvodů. Tyto snahy ale nemají vždy pozitivní konečný dopad, a proto je nezbytné hledat optimální způsob využívání recyklovaných materiálů a neaplikovat plošně stejná pravidla na všechny stavební sektory. Zatímco ekologická logika by tlačila na jejich využívání, technická a regulační omezení často znamenají, že podíl recyklátů musí být redukován.

Největším problémem při využívání recyklátů ve výrobě keramických cihel je interakce mezi snižováním podílu primárních zdrojů a negativním dopadem na emise CO2 a dalších chemických látek. Dalším aspektem, který brání širšímu využívání recyklátů, je doprava a její environmentální (a také ekonomický) dopad. Proto je kladen důraz na pečlivé vyhodnocení skutečných environmentálních přínosů recyklace a na hledání rovnováhy mezi ekologickými, technickými a ekonomickými aspekty jejího využívání.

Na druhou stranu, rostoucí tlak na využívání recyklátu ve stavebních výrobcích a složitější hledání optimálních cest přináší příležitosti pro inovace, které se zaměřují na cirkulární ekonomiku a udržitelnou výrobu. Klíčem k udržitelnosti je identifikace lokálního využití pro recykláty a jejich upcyklace i v jiných odvětvích. Použití recyklátu nemusí nutně znamenat jeho znovu začlenění do stavebních materiálů, ale jeho využití pro zlepšení vlastností jiných materiálů může přinést významné ekologické výhody při dosahování cirkulárních cílů.

5. Literatura

Nařízení Evropského parlamentu a rady č. 2020/852 o zřízení rámce pro usnadnění udržitelných investic a o změně nařízení (EU) 2019/2088, ze dne 18. června 2020.
Směrnice Evropského parlamentu a rady č. 2024/1275 o energetické náročnosti budov, ze dne 24. dubna 2024.
Nařízení Evropského parlamentu a rady č. 2024/1781 o vytvoření rámce pro stanovení požadavků na ekodesign udržitelných výrobků, o změně směrnice (EU) 2020/1828 a nařízení (EU) 2023/1542 a o zrušení směrnice 2009/125/ES, ze dne 13. června 2024.
Nařízení Evropského parlamentu a rady č. 2024/3110, kterým se stanoví harmonizovaná pravidla pro uvádění stavebních výrobků na trh a zrušuje nařízení (EU) č. 305/2011, ze dne 27. listopadu 2024.
Směrnice Evropského parlamentu a rady č. 2024/1785 kterou se mění směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/75/EU o průmyslových emisích (integrované prevenci a omezování znečištění) a směrnice Rady 1999/31/ES o skládkách odpadů.
Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Ceramic Manufacturing Industry, ze dne 14. ledna 2025. https://bureau-industrial-transformation.jrc.ec.europa.eu/news/bref-news-147.