Az életciklus szemlélet jelentősége a kivitelezéstől a bontásig

Egy épület életciklus elemzésekor látható, hogy annak üzemeltetése során keletkezik a legnagyobb mértékű CO₂ kibocsátás. Ennek ellenére érdemes az építés, bontás és hulladékkezelés fázisait is figyelembe venni és tudatos tervezéssel csökkenteni a karbonkibocsátást, hiszen ezen fázisok is jelentős környezeti hatással bírnak. A bontott épületelemek anyagáramba való visszaforgatása pedig elősegíti a körforgásos gazdaság megvalósulását.

Bevezetés
Életciklus szemléletről szóló cikksorozatunk harmadik részének célja annak bemutatása, hogy az LCA (Life Cycle Assessment) milyen szerepet játszik az épületek kivitelezéstől bontásig terjedő szakaszaiban. A cikksorozat első cikkében bemutatott LCA-fázisok elemzése alapján megállapítható, hogy átlagosan az üzemeltetési fázis során jelentkezik a legnagyobb mértékű CO₂ ekvivalens kibocsátás, mely az épület energiafogyasztásának köszönhető (B6). Ezt követik a tervezési szakaszban definiált, építőanyagokhoz kapcsolódó emissziók (A1-A3).

Alacsonyabb szennyezőanyag-kibocsátásuk miatt a kivitelezés, bontás és ártalmatlanításhoz kapcsolódó fázisokban, valamint a további üzemeltetési fázisokban gyakran háttérbe szorul a környezeti hatások számbavétele, holott az adatok és tapasztalatok azt mutatják, hogy ezen szakaszok környezeti hatása is jelentős. Tudatos tervezéssel, fenntartható kivitelezési gyakorlattal és hatékony üzemeltetéssel azonban a legtöbb fázishoz kapcsolódó kibocsátás mennyisége érdemben csökkenthető.

Karbonkibocsátás-csökkentés a kivitelezés során
A sorozat második cikkében bemutatott gondos tervezést követően az épületek kivitelezéséhez köthető életciklus-fázisok két kategóriába sorolhatók: az építőanyagok építési területre történő szállításához (A4), valamint az építési folyamatokhoz köthető kibocsátások (A5).

Szállítás
Az A4 szakaszban a szállítás során keletkező emisszió főként a szállítási eszközök üzemanyag-felhasználásából ered, ezért kiemelt fontosságú a szállítási távolság csökkentése, tehát a helyi, vagy a közelben elérhető anyagok előnyben részesítése. Az építőanyag-logisztika optimalizálása – ütemezett beszállítás, felesleges rakodás elkerülése – további csökkenést eredményezhet, valamint jelentős tényező lehet az alacsony kibocsátású járműflották használata és az útvonalak előzetes tervezése és optimalizálása is.

Építési munkálatok
A kivitelezéshez kapcsolódó kibocsátás magában foglalja az építés során fellépő mindennemű kibocsátást, energia-, víz-, és üzemanyagfogyasztást, valamint hulladékkezelést. Ebben a fázisban is jelentős kibocsátás előzhető meg a kivitelező által támogatott olyan jó gyakorlatok és fenntartható építési megoldások bevezetésével, mint például az előregyártott építési elemek alkalmazása, mely jelentősen csökkenti az installáció idő- és erőforrásigényét, valamint a helyszínen keletkező hulladék mennyiségét is. A jól karbantartott, alacsony kibocsátású és energiahatékony építési géppark pedig a helyszínen jelentkező szennyezést és kibocsátást csökkenti jelentős mértékben.

A hulladékképződés mérséklése érdekében érdemes már a kivitelezést megelőzően részletes hulladékstratégiát készíteni, amely a csomagolási, vágási és maradékanyagok helyszíni szortírozását, újrahasználatát vagy újrahasznosítását rögzíti, valamint az építési és bontási hulladékok helyszíni hasznosítását ösztönzi. Emellett a fel nem használt anyagok gyártóhoz történő visszajuttatása hozzájárul a hulladék minimalizálásához és elősegíti a zárt láncú gyártási modellek elterjedését. Jelentős kibocsátáscsökkentési potenciál rejlik az építőanyagok tudatos kiválasztásában is, például újrahasznosított tartalmú termékek (különösen beton és acél) előnyben részesítésével.

Az építkezés fenntarthatósági és életciklus szemléletű aspektusait a LEED és BREEAM zöld épületminősítési rendszerek is nyomon követik, olyan követelmények támasztásával, mint a Hulladékstratégia elkészítése, EPD-vel (Environmental Product Declaration) rendelkező, vagy újrahasznosított anyagok választásának priorizálása, vagy a kivitelezéshez kapcsolódó kibocsátások nyomon követése és dokumentálása.

Üzemeltetési karbonkibocsátás: felújítás, korszerűsítés, és az energia- és vízfogyasztás tudatos csökkentése
Az üzemeltetési fázis az épületek teljes életciklusa során gyakran a legnagyobb kibocsátással járó szakasz, hiszen míg az építőanyagok egyszeri (upfront) kibocsátásként jelennek meg az LCA elemzésben, addig az üzemeléshez kapcsolódó emisszió 50-60 vagy akár 100 éven keresztül jelen van a számításokban.

A beépített anyagokhoz kapcsolódó üzemeltetési kibocsátások
Az üzemeltetési szakaszban az életciklus elemzés a leggyakrabban emlegetett energiafogyasztás mellett számos további szempontot vizsgál. Ebben a szakaszban a beépített anyagokhoz általában kisebb mértékű kibocsátások kapcsolódnak, mint például a használatból eredő direkt kibocsátások (B1), a karbantartás (B2), a javítás (B3) és az anyagok cseréje (B4). Ezek a kibocsátások folyamatosan vagy ciklikusan jelentkeznek a legtöbb épület életútja során, például a hűtőközegek szivárgása, illetve a rendszeres karbantartási és javítási munkálatok. Ennek oka, hogy a különböző beépített rendszerek és anyagok várható élettartama jellemzően jóval rövidebb, mint az épület teljes szerkezeti életciklusa. Az Európai Unió Level(s) keretrendszere például referenciaélettartamokat rendel az egyes épületelemekhez: egy vakolt homlokzati hőszigetelő rendszer esetében ez jellemzően 30 év, míg gépészeti rendszereknél 15–20 év, padlóburkolatoknál pedig csupán 10–15 év is lehet.

Az épület üzemeltetése alatt tehát fontos feladat a beépített anyagok élettartamának lehető legnagyobb mértékű növelése, például megfelelő karbantartási munkálatokkal és karbantartási ütemezéssel, valamint rendszerszintű javítási és cserélési stratégiák alkalmazásával, melyek csökkentik a cserék és a javítás szükségességét, és késleltetik az épület felújításának esedékességét. Tovább csökkenthető az anyagok cseréjéből származó kibocsátás tartós és ellenálló anyagok tervezésével, valamint könnyen cserélhető, újrahasznosítható és moduláris elemek alkalmazásával.

Felújítás
A rendszeres karbantartás ellenére is idővel elkerülhetetlenné válik a felújítás, mivel a burkolatok, gépészeti rendszerek és egyéb beépített elemek elhasználódnak, illetve nem képesek tovább kielégíteni a korszerű energetikai és használati igényeket. A magyar épületállomány jelentős része energetikai szempontból elavult, így a felújítási beavatkozások szerepe különösen hangsúlyos. A felújítás környezeti hatásait a B5 LCA fázis értékeli.

A felújítás időzítése és mélysége kulcsfontosságú az épület teljes életciklusa alatti kibocsátások szempontjából. A korszerűsítés során elbontott, ártalmatlanítandó anyagok, valamint az újonnan beépített építőanyagok és gépészeti rendszerek növelik a beépített karbon mennyiségét, ugyanakkor hosszú távon csökkentik az energia- és vízfogyasztást, ezáltal a működési kibocsátásokat és költségeket is. Mindez azt jelenti, hogy még esztétikai vagy funkcionális indíttatású felújítás esetén is célszerű figyelembe venni az energetikai szempontokat. A sikeres felújítási stratégia egyik alapelve a környezeti és gazdasági megtérülés együttes vizsgálata. A korszerűsítés eredményeként csökkenő üzemeltetési energiaigény és karbonkibocsátás idővel nemcsak ellensúlyozza a beépített karbonterhelést, hanem hosszú távon még a beruházás költségei is megtérülnek.

A felújítások optimalizálását segíthetik olyan eszközök is, mint a CRREM (Carbon Risk Real Estate Monitor), amely az épületek üzemeltetési karbonlábnyomát és felújítási szükségességét modellezi a Párizsi Klímaegyezmény célkitűzéseihez igazodva. Az eszköz segítségével épületek, vagy egész portfóliók esetén vizsgálhatjuk, hogy a megadott üzemeltetési mintázat alapján mikor szükséges energiafogyasztással járó felújítást végezni, annak érdekében, hogy az épület(ek) megfeleljen(ek) a Párizsi egyezményben meghatározott célok eléréséhez szükséges kibocsátási maximumnak. Az eszköz a felújítási munkálatok hozzávetőleges gazdasági ás ökológiai megtérülését is számításba veszi, mely segítségével jobban tervezhetővé válik a felújítás ütemezése.

Az épületek felújítása során az egyik leggyakoribb és leghatékonyabb beavatkozási terület az energetikai korszerűsítés, amely jelentősen javíthatja az energiahatékonyságot, és csökkentheti a fenntartási költségeket. A beruházások tervezésénél célszerű olyan sorrendet követni, amely először az energiaigény csökkentésére törekszik – különösen a fűtési és hűtési igény mérséklésére – passzív beavatkozásokkal, például a homlokzat és tető szigetelésének javításával, nyílászárók cseréjével vagy árnyékolási megoldások fejlesztésével. Ezt követően a gépészeti rendszerek korszerűsítése következhet: hatékonyabb hőtermelő és szellőztető berendezések, világítási rendszerek, valamint okosvezérlés beépítése révén az energiafelhasználás tovább optimalizálható. A megmaradó energiaigény fedezésénél pedig ajánlott megújuló energiaforrások integrálásával tervezni, például napelemes rendszer vagy hőszivattyú alkalmazásával, amely nemcsak az üzemeltetési költségeket, hanem a szén-dioxid-kibocsátást is tovább csökkenti. Ez a lépcsőzetes megközelítés biztosítja, hogy a beruházás mind műszaki, mind környezeti szempontból fenntartható módon valósuljon meg.

Követendő példa: Innovatív energetikai mélyfelújítás a 18. kerületben
Az üzemeltetési kibocsátás- és költségcsökkentésre jó példa a StepUP kutatás-fejlesztési projekt keretében megvalósult 18. kerületi óvoda energetikai mélyfelújítása, mely az ABUD Mérnökiroda vezetésével valósult meg, tíztagú nemzetközi konzorcium részeként. A beruházás során az épület homlokzatán előregyártott, moduláris szendvicspanelek kerültek beépítésre, a tető szigetelésének korszerűsítésével együtt, amely önmagában a fűtési energiafelhasználás 32%-os csökkenését eredményezte. A passzív beavatkozások mellett az aktív rendszerek cseréje is hozzájárult a hatékonyság növeléséhez: az elavult, alacsony hatásfokú gépészeti rendszert egy hőszivattyúkból, intelligens hőakkumulátorokból (a HeatVentors által gyártott HeatTank) és napelemekből álló optimalizált rendszer váltotta fel.

A felújításról készült LCA-elemzés alapján a korszerűsítést követően az épület működéséből származó kibocsátás 75,73%-kal csökkent. Bár az energiafogyasztás továbbra is az életciklus-kibocsátás legnagyobb komponense maradt, annak 39%-át már megújuló forrás fedezi a napelemes rendszer révén. A számítások alapján az újonnan beépített anyagokból származó többlet beépített karbon hét éven belül megtérül a működés során elért kibocsátáscsökkenésnek köszönhetően– jóval rövidebb idő alatt, mint amennyi idő múlva a rendszerek cseréje ismét szükségessé válna.

Üzemeltetési CO₂ kibocsátás: Energia és vízfogyasztás
Az épületek mindennapi működéséhez kapcsolódó energia- és vízfelhasználás az LCA B6 –B7 fázisaiban kerül értékelésre. Ezen szakaszok gyakran az életciklus teljes karbonlábnyomának legnagyobb hányadát adják, különösen hosszú élettartamú épületek esetén. Az üzemelési vízhasználat, valamint a fűtéshez, hűtéshez, világításhoz és elektromos berendezések működtetéséhez szükséges villamos energia (ami megfeleltethető a Scope 2 kibocsátásnak) jelentős, folyamatos emisszióval jár, különösen, ha az nem megújuló forrásból származik.

Az üzemeltetési energiafogyasztás csökkentésének kulcsa a korábbi fejezetekben ismertetett a primerenergia-igény mérséklése és a fosszilis energiaforrások kiváltása. Az épület üzemeltetője továbbá épületfelügyeleti rendszer (BMS) alkalmazásával követheti nyomon és optimalizálhatja a fogyasztást. A vízhasználat esetében a takarékos berendezések, szürkevíz-rendszerek kiépítése vagy esővíz újrahasznosítása szintén jelentős megtakarítást és emissziócsökkenést eredményezhet. A vízhasználat fenntarthatóbbá tétele érdekében alkalmazhatók takarékos berendezések, esővízgyűjtő és szürkevíz-rendszerek, valamint BMS rendszerbe kötött vízfogyasztás-monitorozó és szivárgásérzékelő szenzorok. Ezek az eszközök nemcsak az ivóvíz-fogyasztást, hanem a kapcsolódó energiafelhasználást és kibocsátást is jelentősen csökkenthetik.

A szigorodó európai szabályozási környezet – különös tekintettel a 2030-tól érvényes nulla kibocsátású épületkövetelményekre – az üzemeléshez kapcsolódó karbonlábnyom radikális csökkentését teszi szükségessé. Ennek érdekében az épületüzemeltetésnek hosszú távon tervezett, adatalapú és aktív energiagazdálkodási stratégiát kell követnie. Emellett az energiahálózat folyamatos dekarbonizációja is hozzájárul a CO₂ kibocsátás csökkentéséhez. Ennek következtében az üzemeltetési kibocsátások előreláthatólag abszolút értékben és arányaiban is csökkennek, ami arányosan megnöveli a beépített karbon szerepét az épület teljes életciklusára vetített karbonlábnyomban.

Az olyan innovatív épületek esetében, amelyek passzív és aktív rendszerek kombinációjára, megújuló energiaforrásokra és átfogó energetikai optimalizációra épülnek, akár pozitív éves energiamérleg is elérhető. Az energiahatékonyság tovább növelhető pozitív energiamérlegű városrészek (Positive Energy Districts – PED) kialakításával, ahol az egyes épületek között megvalósuló energiaáramlás és megosztás révén minimalizálhatók az energiaveszteségek, valamint csökkenthetők az üzemeltetési költségek. A PED-ek működéséről és tervezési szempontjairól korábbi cikksorozatunkban írtunk részletesebben.

Az életút végi szakasz lehetőségei: Bontás és hulladékkezelés
Egy épület életének lezárása nem jelenti azt, hogy környezeti hatásai véget érnek – sőt, a bontási és ártalmatlanítási szakaszok (C1–C4) jelentős kibocsátással járhatnak, különösen, ha nem történik tudatos előkészítés vagy megfelelő hulladékkezelés. Az LCA ezen szakaszai olyan tevékenységeket fednek le, mint a bontás fizikai folyamata (C1), az anyagok elszállítása (C2), a hulladék feldolgozása (C3), valamint ártalmatlanítása (C4). A bontási munkálatok során keletkező por, zaj, szálló részecskék, valamint a szállításhoz használt gépek üzemanyag-felhasználása mind hozzájárulnak a környezeti terheléshez. Ezen szakasz környezetre gyakorolt hatásai azonban jelentősen csökkenthetők, ha a visszabontás tervezetten és szelektíven történik.

A körforgásos szemlélet jegyében már a tervezési fázisban érdemes figyelembe venni az anyagok visszanyerhetőségét, újrahasználhatóságát, valamint a száraztechnológiás, modulárisan szerelhető szerkezetek alkalmazását. Ezek elősegítik, hogy a bontás során keletkező anyagok ne váljanak hulladékká, hanem újrahasználhatók vagy újrahasznosíthatók legyenek. A megfelelő bontási stratégia nemcsak környezeti, hanem gazdasági előnyt is jelenthet, hiszen csökkennek az ártalmatlanítás költségei, és értékes anyagáramok kerülhetnek vissza a gazdasági körforgásba.

A bontási gyakorlat szabályozási oldalról is egyre szigorúbb követelményekhez kötött. Az EU Waste Framework Directive például előírja a keletkező építési-bontási hulladék újrahasználatának és újrahasznosításának maximalizálását. A fenntarthatósági szempontokat előtérbe helyező minősítési rendszerek, mint például a BREEAM is megkövetelik a bontási audit (pre-demolition audit) elvégzését, amely segíti az újrahasználható és újrahasznosítható elemek előzetes azonosítását és dokumentálását. Ez nemcsak a bontás hatékonyságát növeli, hanem lehetőséget teremt az anyagok magasabb értékű hasznosítására is.

Az életcikluson túli előnyök és terhelések
A D szakasz az LCA sajátos, egyre nagyobb jelentőségű eleme: ez mutatja meg azokat a "határon túli" környezeti előnyöket, amelyek az épület életciklusán kívül, de annak következményeként jönnek létre. Ide tartozik például az anyagok újrahasználata, újrahasznosítása más rendszerekben, valamint a másodlagos alapanyagként történő felhasználásukból eredő kibocsátás-megtakarítás. Ha például egy épületből visszanyert acél helyettesíti a primer acélgyártást, akkor a különbség a D szakaszban jelentkezik, mint elkerült emisszió. Ez a szemlélet már a tervezési fázisban stratégiai döntéseket igényel, hiszen a visszanyerhetőség csak akkor valósulhat meg, ha az anyagok elválaszthatók, az információ rendelkezésre áll, és a minőség biztosított.

A D szakasz vizsgálata különösen fontos a körforgásos gazdaságra történő áttérés szempontjából, ahol a cél az, hogy az építőanyagok ne váljanak hulladékká, hanem másodlagos erőforrásként szolgáljanak más építési vagy ipari folyamatokban. A jövő épületeinek tervezésekor ezért kiemelt figyelmet kell fordítani a visszabontásra tervezésre (design for deconstruction), valamint az anyagok és komponensek anyagbankként való kezelhetőségére. Fontos megjegyezni, hogy a D szakasz nemcsak a másodlagos nyersanyagok felhasználásából származó környezeti előnyöket számolja el, hanem az újrafeldolgozási és szállítási folyamatokhoz kapcsolódó terheket is figyelembe kell venni, így a szakasz eredménye egy nettó környezeti egyenlegként értelmezendő.

A D szakasz tehát nem csupán lezárása az épület életének, hanem előkészítése egy új anyagciklusnak – a következő életciklusban ezek a visszanyert anyagok már alapanyagként szolgálhatnak új építési folyamatokhoz.

Összegzés
Az épületek teljes életciklusát lefedő LCA elemzés nem állhat meg a tervezési szakasznál. A kivitelezés, üzemeltetés, felújítás és a bontás mind olyan fázisok, amelyek jelentős hatással vannak az épület környezeti teljesítményére, és amelyek során tudatos döntésekkel érdemben csökkenthetők a kibocsátások.

A következő, záró cikkben a figyelem a termékszintű életciklus-elemzésre irányul, ahol az egyes építőanyagok és termékek környezeti teljesítményének vizsgálata kerül fókuszba, még részletesebb alapot nyújtva az épületszintű döntésekhez.

Friedreich Lilla
Junior Fenntarthatósági Tanácsadó, ABUD – Advanced Building & Urban Design
Környezetmérnök (BME)

Orova Melinda
Senior Fenntarthatósági Tanácsadó, ABUD – Advanced Building & Urban Design
Okl. építészmérnök (BME)
Város- és Létesítményenergetikai Szakmérnök (PTE)
LEED Accredited Professional BD+C

Források

ABUD (2024): A StepUP kutatás-fejlesztési projekt innovációi és eredményei
https://abud.hu/a-stepup-projekt-innovacioi-eredmenyei/ és https://abud.hu/portfolio/stepup/

Carbon Risk Real Estate Monitor Reference Guide (2024)
https://www.crrem.eu/tool/reference-guide/

Hasik V, Escott E, Bates R, Carlisle S, Faircloth B, Bilec M (2019) Comparative whole-building life cycle assessment of renovation and new construction, Building and Environment, Volume 161, ISSN 0360-1323, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106218

Joint Research Centre (JRC) (2021) Level(s) Indicator 2.1: Bill of Quantities, Materials and Lifespans (Version 1.1). Publications Office of the European Union.
https://susproc.jrc.ec.europa.eu/product-bureau/sites/default/files/2021-01/UM3_Indicator_2.1_v1.1_34pp.pdf

London Energy Transformation Initiative (2020) LETI Embodied Carbon Primer: Supplementary guidance to the Climate Emergency Design Guide
https://www.leti.uk/_files/ugd/252d09_8ceffcbcafdb43cf8a19ab9af5073b92.pdf

Szerk.: Hulesch Máté