امروزه افزایش روزافزون جمعیت در دنیا و نیاز مبرم به تأمین احتیاجات اولیهٔ انسان از جمله نیاز به مسکن، وجود فعالیت‌های عمرانی را در هر جامعه امری اجتناب‌ناپذیر کرده است. حجم زیاد دورریزهای ساختمانی ناشی از فعالیت‌های عمرانی (ساخت‌وساز تعمیر تخریب و نوسازی) موجب بروز مشکلات زیادی از جمله مشکلات محیط زیستی شده است. پسماندهای ناشی از ساخت و تخریب یکی از بزرگترین جریان‌های پسماند در جهان است، به‌طوری‌که بیش از یک‌سوم کل پسماند تولیدشده در دنیا را شامل می‌شود. ازاین‌رو، متولیان محیط‌ زیست در کشورهای پیشرفته در دهه‌های اخیر توجه زیادی به بحث مهندسی و مدیریت پسماندهای ساختمانی داشته‌اند. ما نیز در پژوهشی که اخیراً در یکی از معتبرترین مجله‌های انرژی و محیط زیست دنیا با نام «Renewable And Sustainable Energy Reviews» و در کشور انگلستان با ضریب تأثیر ۱۶ به چاپ رسیده است، به این موضوع مهم در داخل کشور پرداخته‌ایم. چراکه در ایران با وجود تولید سالانه ۱۷ میلیون تن پسماند ساختمانی، تنها یک درصد از مصالح ناشی از تخریب بازیافت می‌شود. 

با توجه به اینکه نخاله‌های ساختمانی در حجم بالایی تولید می‌شوند و بتن هم به‌عنوان یکی پرکاربردترین محصولات ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بدیهی است که بر استفاده از نخاله‌های ساختمانی بازیافتی در ساخت بتن به‌منظور حفظ منابع موجود و از نظر محیط زیستی به‌طور جدی تأکید می‌شود. 

هرسال حدود ۱۷ میلیون تن (روزانه ۴۶ هزار تن) پسماند ساختمانی در تهران و کل کشور تولید می‌شود.  اگر هر تن از این پسماند را ۵۰ دلار فرض کنیم، ارزش این مقدار در تهران به‌تنهایی روزانه ۲.۳ میلیون دلار و سالانه ۸۴۰ میلیون دلار نخالهٔ ساختمانی است. در سطح ملی، حداقل ۳.۱ میلیارد دلار مصالح ساختمانی به‌عنوان نخاله تولید می‌شود. متأسفانه، در ایران میزان بازیافت مصالح ناشی از تخریب کمتر از یک درصد است، درحالی‌که در برخی کشورهای اروپایی مانند هلند ۹۰ درصد، انگلستان ۴۵ درصد و دانمارک ۸۷ درصد است. در ۱۵ کشور اتحادیهٔ اروپا، ۲۸ درصد از ۱۸۰ میلیون تن نخالهٔ تولیدی بازیافت می‌شود.

در حال حاضر، عمر یک ساختمان در ایران به‌مثابه خیابان یک‌طرفه است. مصالح استخراج‌شده برای ساختمان‌ها استفاده می‌شوند و پس از تخریب، این مصالح دفن یا سوزانده می‌شوند. با توجه به عوامل اجتماعی و اقتصادی، چرخهٔ عمر ساختمان‌ها نیازمند اصلاح است و باید بیشتر از مواد تخریبی برای تولید محصولات جدید استفاده شود.

همچنین، در ایران برای هر تن فولاد تولیدشده، بین ۲۵۰ تا ۳۰۰ کیلوگرم سرباره ایجاد می‌شود. هرساله بیش از شش میلیون تن سرباره تولید می‌شود که تا سال ۱۴۰۴ به بیش از ۸۰ میلیون تن افزایش می‌یابد. اقدامات جدی برای بازیافت و استفاده از این سرباره به‌عنوان جایگزین مواد طبیعی در کشورهایی چون برزیل، مالزی و آلمان موفقیت‌آمیز بوده است، به‌عنوان‌ مثال در آلمان ۹۷ درصد از سربارهٔ فولادی به‌عنوان مواد اصلی در تولید آسفالت برای بزرگراه‌ها استفاده می‌شود که در ایران نیز می‌توانیم از این الگوها بهره بگیریم.

بازیافت نخالهٔ ساختمانی، کمک به حفظ منابع طبیعی

نخاله‌های ساختمانی بازیافتی در ساخت بتن به دو دلیل اهمیت دارد. ازآنجاکه با استفاده از نخاله‌ها، نیاز و میزان استفاده از منابع جدید کاهش خواهد یافت، مسلماً کاهش نیاز به مصرف منابع طبیعی را به‌دنبال دارد. برای تولید بتن از منابع طبیعی مانند ماسه و شن به میزان بالایی استفاده می‌شود. بنابراین، استفاده از نخاله‌های ساختمانی بازیافتی در ساخت بتن به کاهش مصرف این منابع کمک خواهد کرد. بتن یکی از مصرف‌کنندگان اصلی منابع طبیعی مانند ماسه است و استفاده از بتن بازیافتی به کاهش مصرف این منابع کمک می‌کند. دلیل دوم این است که بازیافت زباله‌های ساختمانی باعث کاهش آلودگی و غلظت زباله‌های ساختمانی می‌شود. استفاده از نخاله‌های ساختمانی بازیافتی در ساخت بتن به طراحی ساختمان براساس توسعهٔ پایدار، کاهش زمان و صرفه‌جویی در هزینه‌های ساخت‌وساز، کاهش آلودگی و مصرف انرژی، حفاظت از محیط زیست و کاهش اثرات منفی ساختمان‌ها بر محیط زیست منجر می‌شود. یکی از مواردی که باید به آن توجه داشت این است که هنگام پردازش و مخلوط کردن پودر بتن بازیافتی باید دقت و توجه بیشتری بر کنترل کیفیت آن داشت. درصورتی‌که خواص فیزیکی و شیمیایی بتن بازیافتی با دقت بررسی نشود و یا در مقادیر مناسب مورد استفاده قرار نگیرد، باعث تولید بتن بی‌کیفیتی خواهد شد.

علاوه‌براین، در دو دههٔ اخیر بحث بازیافت و استفادهٔ مجدد از مواد کم‌ارزش و باطله در صنایع مختلف مورد توجه زیادی قرار گرفته است؛ چراکه با این کار علاوه‌بر حل مشکل محیط زیستی آن عامل، به جنبهٔ اقتصادی این مسئله نیز توجه می‌شود.

چنانچه می‌دانیم در کارخانهٔ ذوب آهن جهت جدا کردن آهن از سایر ناخالصی‌های موجود در سنگ معدنی آهن از موادی به عنوان کمک ذوب، مانند آهک و… استفاده می‌شود. این مواد با سایر ناخالصی‌های موجود در سنگ معدنی آهن مانند سیلیکات‌ها، کلسیت‌ها و اکسیدها و … در کوره واکنش می‌دهند و به‌صورت ترکیبی یکپارچه که به آن سرباره گفته می‌شود، درمی‌آیند و به‌خاطر چگالی پایین نسبت به آهن در بالای کوره تجمع می‌کنند و آهن مذاب نیز به‌خاطر وزن مخصوص بالاتر در قسمت تحتانی کوره جمع می‌شود. صنعت فولاد مقادیر بسیار زیادی سرباره تولید می‌کند. سربارهٔ تولیدی در قسمت کورهٔ بلند ۰.۲۳ تا ۰.۱ تن به‌ازای تولید هر تن فولاد است. سرباره‌ها می‌توانند قسمت زیادی از فضای کارخانهٔ ذوب آهن را اشغال کنند که این نیز می‌تواند باعث ایجاد یکسری مشکلات محیط زیستی از جمله ایجاد گردوغبار در نواحی شهری شود. مصارف سرباره‌ها تاکنون بسیار محدود بوده است؛ از جمله استفاده از آن به‌عنوان لاشه در زیرسازی جاده‌ها و راه‌آهن، ایجاد فرودگاه‌های صحرایی، ساخت آجر نسوز و… است.

اقتصاد چرخشی، راه کم کردن پسماندها

مفهوم دیگری که امروزه به یک نیاز اساسی تبدیل شده است، لزوم حرکت به‌سوی اقتصاد چرخه‌ای است. اقتصاد چرخه‌ای یک نظام اقتصادی است که هدف آن کمینه کردن پسماندها و بیشترین استفاده از منابع است. این رویکرد بازسازی‌کننده در مقابل رویکرد سنتی اقتصاد خطی قرار می‌گیرد که در آن مدل تولید به‌صورت «دریافت مواد اولیه، تولید و دور انداختن» است. در این نوع نگاه، مصرف منابع ورودی، پسماندهای خروجی و هدررفت انرژی با بستن یا کوچک کردن حلقه‌های مواد و انرژی، از طریق طراحی، نگهداری، تعمیر، استفادهٔ مجدد، بازتولید و بازیافت کمینه می‌شود. با توجه به موارد ذکرشده، ایدهٔ استفاده از نخاله‌های ساختمانی و سرباره در بتن و بررسی مسائل فنی و محیط زیست باعث شد. تا به بتن جدیدی به نام بتن چرخه‌ای، طبق مطالعات گسترده در سطح بین‌المللی که توسط اعضای تیم تخصصی متشکل از «علیرضا حبیبی»، پژوهشگر دانشگاه لافبرو انگلستان، و «امید بامشاد» و «ابوعلی گلزاری» از دانشگاه تهران و «ریچارد باسول و محمد عثمانی» از دانشگاه لافبرو انگلستان انجام شد دست یابیم.

این بتن نه‌تنها دارای مشخصات مقاومتی و دوامی‌ بهتری نسبت به بتن معمولی است، بلکه به‌لحاظ محیط زیستی نیز عملکرد بسیار مطلوب‌تری دارد. طبق مدل‌سازی‌های انجام‌شده در شرایط خورندهٔ خلیج فارس، طول عمر این بتن چرخه‌ای ۶۴ سال برآورد شد که نسبت به بتن معمولی افزایش ۵۲ درصدی داشته است. به‌لحاظ شاخص‌های محیط زیستی، این بتن موفق به کاهش ۶۰ درصدی مصرف سیمان و بازیافت حدود صد کیلوگرم پسماند صنعتی و ۸۵۰ کیلوگرم سنگدانهٔ بازیافتی شده و تا ۴۰ درصد عملکرد مطلوب‌تری در ذخیرهٔ انرژی‌های تجدیدناپذیر داشته است. همچنین، در شاخص‌های مربوط به سلامتی انسان، این بتن در حدود ۴۵ درصد بهتر از بتن معمولی عملکرد داشته است. به‌طور خلاصه، با توجه به آزمایشات صورت‌گرفته، مقدار بهینهٔ نخاله‌های ساختمانی و سرباره به‌منظور استفاده در بتن و حصول بهترین عملکرد از لحاظ فنی منجر به بتن چرخه‌ای شد. همچنین، با انجام تحقیقات گسترده بر روی چرخهٔ حیات این بتن، مشخص شد بسیاری از شاخص‌های محیط زیستی مانند سلامت انسان، انرژی‌های تجدیدناپذیر، گرمایش جهانی، تغییراقلیم و کیفیت اکوسیستم در طی مراحل تولید این بتن بهبود پیدا کرده‌اند.