Με αφορμή τις επιταγές της βιωσιμότητας και την ανάγκη για πιο ποιοτικές κατασκευές, η βιομηχανία δομικών υλικών έχει στραφεί στην ανάπτυξη νέων προϊόντων που είναι πιο ανθεκτικά και συνάμα έχουν μεγάλο κύκλο ζωής.
Η πρόοδος του κατασκευαστικού κλάδου στηρίζεται σε μεγάλο βαθμό στα καινοτόμα δομικά υλικά, τα οποία χαρίζουν αυξημένη αντοχή στα κτίρια, ενώ παράλληλα διακρίνονται για τον «πράσινο» χαρακτήρα τους. Με τη διαρκή ανάπτυξη της τεχνολογίας εμφανίζονται συνεχώς στην αγορά καινούρια πρωτοποριακά προϊόντα, τα οποία παρουσιάζουν εντυπωσιακές ιδιότητες, διευκολύνοντας αισθητά το έργο των μηχανικών. Χάρη στην εξέλιξη των δομικών υλικών μπορούν να ολοκληρωθούν απαιτητικά projects, γεγονός που θα θεωρούταν ανέφικτο πριν από μερικές δεκαετίες. Στο επίκεντρο του κλάδου βρίσκεται η βιωσιμότητα των κτιρίων και η ανθεκτικότητά τους στον χρόνο και προς αυτή τη κατεύθυνση στρέφεται αναπόφευκτα η βιομηχανία των δομικών προϊόντων. Στο παρόν αφιέρωμα θα αναφερθούμε στα καινοτόμα υλικά που πρωταγωνιστούν στην ελληνική αγορά και πώς αυτά αναμένεται να επηρεάσουν τις κατασκευές τα επόμενα χρόνια.
Πρωτοποριακά προϊόντα σκυροδέματος
Ένα από τα παλαιότερα και πιο διαδεδομένα δομικά υλικά είναι το σκυρόδεμα, το οποίο χρησιμοποιείται διεθνώς σχεδόν σε κάθε κατασκευή. Ο τρόπος παραγωγής του, αλλά και ο κύκλος ζωής του υλικού παραδοσιακά αποτελούν μεγάλο περιβαλλοντικό πρόβλημα. Οι βιομηχανίες τσιμέντου, αφουγκραζόμενες τις ανάγκες που επιτάσσει η σύγχρονη κοινωνία, προσπαθούν να προωθήσουν νέα προϊόντα που θα είναι πιο οικολογικά και θα είναι εξίσου ανθεκτικά με τους προκατόχους τους. Έτσι, έχουν πλέον συσταθεί πολλοί τύποι σκυροδέματος που παρουσιάζουν εντυπωσιακές ιδιότητες και που μπορούν να καλύψουν στο έπακρο τις απαιτήσεις κάθε κτιρίου. «Το πλέον διαδεδομένο δομικό υλικό στην Ελλάδα αλλά και παγκοσμίως είναι το σκυρόδεμα. Ως εκ τούτου, η βασική συνδετική ύλη του σκυροδέματος, το τσιμέντο, αλλά και οι διάφοροι τύποι σκυροδεμάτων, μαζί με τα χημικά πρόσθετα και πρόσμεικτα για την παραγωγή τους, αποτελούν σήμερα τα δομικά υλικά με τη μεγαλύτερη κατανάλωση στην Ελλάδα. Ως καινοτόμα μεταξύ αυτών μπορούμε να χαρακτηρίσουμε τους καινούριους τύπους τσιμέντων [CEM II(B-M), CEM IV (B-M) ] που ήδη κυκλοφορούν καθώς και αυτούς που θα κυκλοφορήσουν στο άμεσο προσεχές μέλλον (CΕΜ ΙΙ/C, CΕΜVI), τα υψηλής επιτελεστικότητας σκυροδέματα υψηλών κατηγοριών αντοχής και υψηλής εργασιμότητας, τους τελευταίας γενιάς υπερρευστοποιητές, καθώς και τα στεγανοποιητικά πρόσθετα κρυσταλλικής δράσεως» υπογραμμίζει ο Κοσμάς Σίδερης, καθηγητής του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης.
Καινοτόμα υλικά που ξεχωρίζουν
«Στη σημερινή Ευρωπαϊκή και Ελληνική αγορά υπάρχουν αρκετά καινοτόμα δομικά υλικά που ξεχωρίζουν, μερικά από αυτά είναι:
- Υλικά μεμβρανών: Η χρήση μεμβρανών είναι ένας τρόπος για να βελτιωθεί η στεγανοποίηση των κτιρίων. Οι μεμβράνες είναι εξαιρετικά λεπτές, εύκαμπτες και ανθεκτικές σε διάβρωση, ενώ παράλληλα επιτρέπουν τη διαπνοή του αέρα.
- Υλικά με ανακυκλωμένα πλαστικά: Η χρήση ανακυκλωμένων πλαστικών στην κατασκευή είναι ένας τρόπος για να μειωθεί η κατανάλωση των πρώτων υλών και να μειωθεί η ποσότητα των απορριμμάτων. Οι ανακυκλωμένοι πλαστικοί υλικοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές, όπως στην κατασκευή μονωτικών υλικών ή στη δημιουργία στεγανωτικών επιστρώσεων.
- Υλικά από υδροδιαλυτά γυαλιά:
Τα υδροδιαλυτά γυαλιά εφαρμόζονται συνήθως σε δομικά υλικά όπως πέτρα, μπετόν, επιστρώσεις δαπέδων και τοίχους κτιρίων, για να προσφέρουν επιπλέον αύξηση της αντοχής στην τριβή και της αντοχής στη διάβρωση. Τα υδροδιαλυτά γυαλιά είναι ακρυλικά πολυμερή προϊόντα που περιέχουν σωματίδια γυαλιού. Κατά την εφαρμογή τους, αυτά τα σωματίδια γυαλιού αναμειγνύονται με ένα υδατικό διάλυμα που, εφόσον εφαρμόζεται, παρέχει ανθεκτική και αδιάβροχη επιφάνεια. - Υλικά με μνήμη σχήματος: Αυτά τα υλικά μπορούν να αλλάξουν σχήμα υπό την επίδραση της θερμότητας ή της πίεσης και να επανέλθουν στο αρχικό τους σχήμα όταν αφαιρεθεί η επίδραση αυτή.
- Υλικά από ανακυκλώσιμα προϊόντα: Υλικά όπως ξύλο, γυαλί, μέταλλο κ.ά. που μπορούν να ανακυκλωθούν και να χρησιμοποιηθούν ξανά για την κατασκευή νέων κτιρίων.
- Προϊόντα από σκυρόδεμα υψηλής αντοχής: Τα εν λόγω προϊόντα περιέχουν ειδικά πρόσθετα που βελτιώνουν την αντοχή τους στην καταπόνηση και στην καταστροφή.
- Αερογελοσκληρυντές αφροί (Aerogel insulation): Είναι ένας νέος τύπος μόνωσης που είναι ελαφρύς και έχει πολύ υψηλή απόδοση θερμομόνωσης.
Μερικές από τις τάσεις που περιμένουμε να δούμε στο άμεσο μελλον είναι τα δομικά προϊόντα μεγαλύτερης αντοχής και ανθεκτικότητας. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση νέων υλικών, όπως ενισχυμένο σκυρόδεμα, υλικά νανοτεχνολογίας, πολυμερή και υλικά με μεγαλύτερη αντοχή στον καιρό και τη φθορά» τονίζει ο Παναγιώτης Γιαννούτσος, μέλος του ΔΣ του ΕΣΒΥΚ.
Βιωσιμότητα και αντοχή στον χρόνο
Η ερευνητική ανάπτυξη στον τομέα των δομικών υλικών θα πρέπει να εστιάζει στη βιωσιμότητα, καθιστώντας τα προϊόντα που διατίθενται στην ελληνική και στην παγκόσμια αγορά φιλικά προς το περιβάλλον. Κάθε υλικό θα πρέπει να έχει μεγάλο κύκλο ζωής και να επαναχρησιμοποιείται εύκολα σε επόμενες κατασκευές, ενώ εξίσου «πράσινος» θα πρέπει να είναι και ο τρόπος παραγωγής του. Η μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα είναι μία πολυσύνθετη υπόθεση, η οποία ξεκινά από την εξόρυξη και καταλήγει στην κατεδάφιση του κτιρίου. Βέβαια, ήδη κυκλοφορεί μεγάλη γκάμα οικολογικών προϊόντων, η οποία αναμένεται να διευρυνθεί τα επόμενα χρόνια, με ακόμη πιο εντυπωσιακά αποτελέσματα.
«Η Ελλάδα έχει μακρόχρονη ιστορία στη χρήση καινοτόμων δομικών υλικών -όπως καταφαίνεται και από την πλούσια πολιτιστική και μνημειακή της κληρονομιά, λαμπρό παράδειγμα βιωσιμότητας στο δομημένο περιβάλλον. Τα καινοτόμα υλικά που ξεχωρίζουν αντλούν πηγές από βιώσιμα οικολογικά υλικά που έμπρακτα έχουν αποδείξει την ανθεκτικότητα στο χρόνο.
Απαντώνται σκυροδέματα φιλικά προς το περιβάλλον, ενισχυμένα με φυτικές ή υάλινες ίνες που αποδίδουν καλύτερη απόκριση σε εφελκυσμό, με κεραμικά μικροσφαιρίδια, με ανακυκλώσιμες πρώτες ύλες, με ποζολανικά πρόσθετα φυσικά ή τεχνητά, καθώς και με τσιμεντοκονία μικρότερης ενεργειακής κατανάλωσης από βελίτη.
Η προσθήκη στο σκυρόδεμα νανοσωματιδίων, ινών, ανακυκλωμένων υλικών, καθώς και το τσιμέντο με αυτό-ιάσιμες ιδιότητες θα επιφέρουν αλλαγές στον τρόπο δόμησης, με στόχο πάντα τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και της φιλικής απόκρισης προς το περιβάλλον» επισημαίνει η Νόνη Μαραβελάκη, καθηγήτρια της Σχολής Αρχιτεκτόνων του Πολυτεχνείου Κρήτης. Ακολούθως, ο Βασίλης Βαβούλης, Διευθυντής Πωλήσεων NOVAMIX σημειώνει ότι «εκτός από τα συνήθη δομικά υλικά προδιαγραφών όπως κόλλες και αρμόστοκοι πλακιδίων, συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης κ.ά., υπάρχουν καινοτόμα προϊόντα και συστήματα που παράγει η εταιρεία μας για τις τελικές επιφάνειες των κτιρίων, όπως μωσαϊκά, μικροβοτσαλωτά, πατητές τσιμεντοκονίες και ρητινούχα δάπεδα, τα οποία εφαρμόζονται σε μικρά πάχη με μειωμένο βάρος, αποτελώντας ιδανική λύση επικάλυψης για ανακαινίσεις, αλλά και για νέες κατασκευές.
Όλα τα προϊόντα είναι σημαντικό να λαμβάνουν πιστοποιήσεις ως προϊόντα φιλικά προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο, συμβάλλοντας με αυτόν τον τρόπο στην παγκόσμια προσπάθεια για μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος από ανθρωπογενείς δραστηριότητες και τον περιορισμό του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής. Το μέλλον των κατασκευών εκτιμάμε ότι θα είναι προσανατολισμένο στην αειφόρο ανάπτυξη, με σχεδιασμό και υλοποίηση ενταγμένα στην προστασία του περιβάλλοντος. Τα προϊόντα και τα συστήματα, θα “κάνουν περισσότερα” με λιγότερους πόρους, εξυπηρετώντας αυτό τον κοινό σκοπό».
Οι επιπτώσεις της ενεργειακής κρίσης
Η ενεργειακή κρίση των τελευταίων ετών έχει επηρεάσει εις βάθος την έρευνα στον τομέα των δομικών υλικών. Η πολιτεία και το καταναλωτικό κοινό στρέφονται σε πιο βιώσιμα προϊόντα, τα οποία θα είναι ποιοτικά και λιγότερο επιβλαβή για το φυσικό περιβάλλον. «Η ενεργειακή κρίση έχει επηρεάσει σημαντικά την έρευνα και την ανάπτυξη των δομικών υλικών, καθώς οι αναγκαιότητες για ενεργειακή απόδοση, ανθεκτικότητα και αειφορία αυξάνονται συνεχώς. Η ανάπτυξη δομικών υλικών με υψηλή ενεργειακή απόδοση είναι προτεραιότητα. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να αναζητηθούν υλικά που να παρέχουν καλύτερη θερμομόνωση και αεροστεγεία, μειώνοντας έτσι τις ενεργειακές δαπάνες για θέρμανση και ψύξη των κτιρίων, οι οποίες αποτελούν σημαντικό μέρος της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας στις περισσότερες χώρες» δηλώνει ο Π. Γιαννούτσος και συμπληρώνει ότι «η ενεργειακή κρίση έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων δομικών υλικών, όπως οι αερογέλες, και σε υλικά που παράγονται από ανακυκλωμένα υλικά. Αυτά τα προϊόντα είναι ανθεκτικά και αποτελεσματικά στην εξοικονόμηση ενέργειας, παρέχοντας έτσι μια πιο βιώσιμη εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά δομικά υλικά».
Με την ενεργειακή κρίση, τονίζει η Ν. Μαραβελάκη «ενισχύεται η έρευνα και ανάπτυξη εναλλακτικών δομικών υλικών με αντοχή στις ακραίες καιρικές συνθήκες και στις φυσικές καταστροφές, λαμβάνοντας υπόψη σημαντικά την ανάγκη για μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Έτσι, στα καινοτόμα δομικά υλικά ενσωματώνονται ξύλο, χαρτί, απορρίμματα και ανακυκλωμένα υλικά.
Επιπλέον, βελτιώνεται η τεχνολογία του σκυροδέματος με φιλικές προς το περιβάλλον και ανακυκλωμένες πρώτες ύλες. Παράλληλα, αναπτύσσονται πολύ-λειτουργικές συνθετικές μεμβράνες με αντοχή στους ρύπους και τη φθορά, καθώς και αυτοματοποιημένα συστήματα διαχείρισης ενέργειας και εξοικονόμησης νερού στη βιομηχανία παραγωγής δομικών υλικών.
Τα υλικά μόνωσης εξελίσσονται και περιλαμβάνουν πρώτες ύλες με μικρό ενεργειακό αποτύπωμα και δυνατότητα ανακύκλωσης, όπως φυτικά και ζωικά αγροτικά κατάλοιπα. Επίσης, τα πρόσθετα από υπολείμματα βιομηχανικών διεργασιών, όπως σκωρίες, κόνεις από χάλυβα και ύαλο, και ιπτάμενη τέφρα, προτείνονται ως βελτιωτικά δομικών υλικών, αξιοποιώντας τα απόβλητα και ενισχύοντας την απόδοση σε μηχανικές αντοχές και ανθεκτικότητα».
Με τη σειρά του, ο Κ. Σίδερης αναφέρει πως «η ενεργειακή και περιβαλλοντική κρίση οδηγεί παγκοσμίως την έρευνα στην ανάπτυξη νέων δομικών υλικών, με χαμηλότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα και χαμηλότερη ενεργειακή κατανάλωση κατά το στάδιο παραγωγής τους. Ωστόσο, ειδικά στον κατασκευαστικό κλάδο, θα πρέπει να λαμβάνουμε υπόψιν ότι η ενεργειακή κατανάλωση, καθώς και η μειωμένη ποσότητα ρύπων θα πρέπει να μελετάται για το σύνολο του χρόνου ζωής σχεδιασμού και όχι μόνο κατά το στάδιο της κατασκευής».
Η ελληνική πραγματικότητα
«Η Ελλάδα διαθέτει σημαντική βιομηχανία δομικών υλικών που απασχολεί περίπου 20.000 εργαζόμενους και αντιπροσωπεύει σημαντικό μέρος του εθνικού ΑΕΠ. Στη χώρα μας παράγονται δομικά υλικά όπως σκυρόδεμα, τούβλα, κεραμίδια, ξύλινες κατασκευές και πλαστικά υλικά» υπογραμμίζει ο Π. Γιαννούτσος και προσθέτει πως η ελληνική βιομηχανία δομικών υλικών αντιμετωπίζει προκλήσεις όσον αφορά την ανταγωνιστικότητα της στην παγκόσμια αγορά.
«Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους η ελληνική βιομηχανία δομικών υλικών αντιμετωπίζει προκλήσεις στην ανταγωνιστικότητά της στην παγκόσμια αγορά. Αυτά μπορούν να περιλαμβάνουν:
- Έλλειψη κλίμακας παραγωγής: Η ελληνική βιομηχανία δομικών υλικών είναι σχετικά μικρή και δεν έχει την ίδια κλίμακα παραγωγής με τους ανταγωνιστές της σε άλλες χώρες.
- Υψηλό κόστος παραγωγής: Το κόστος παραγωγής δομικών υλικών στην Ελλάδα είναι συνήθως υψηλό, κυρίως λόγω της υψηλής τιμής των ενεργειακών πόρων και της ανεπαρκούς χρηματοδότησης για την καινοτομία και την έρευνα.
- Έλλειψη καινοτομίας και έρευνας: Παρόλο που η Ελλάδα έχει ιδιαίτερη ιστορία και παράδοση στη δομική κατασκευή, η έρευνα και η καινοτομία στον τομέα των δομικών υλικών είναι περιορισμένες σε σχέση με άλλες χώρες.
- Αδυναμία εισαγωγής τεχνολογικών καινοτομιών: Η εισαγωγή νέων τεχνολογιών συνδέεται με υψηλό κόστος. Επιπλέον, η ελληνική βιομηχανία δομικών υλικών δεν έχει την απαραίτητη έρευνα και ανάπτυξη για να δημιουργήσει νέες τεχνολογίες και καινοτόμα προϊόντα».
«Η Ελλάδα, τοποθετούμενη στην παγκόσμια αγορά της παραγωγής και ανάπτυξης δομικών υλικών, δεν βρίσκεται σε υψηλή θέση, αλλά έχει να επιδείξει ορισμένες ελληνικές επιχειρήσεις που παράγουν καινοτόμα δομικά υλικά και τεχνολογίες, τα οποία εφαρμόζονται σε έργα στην Ελλάδα και σε άλλες χώρες, όπως προϊόντα αλουμινίου, κεραμικά, αδρανή, φυσικοί λίθοι και πυρίμαχα υλικά. Επιπλέον, η χρήση μαρμάρου σε μνημεία παγκόσμιας εμβέλειας, όπως π.χ. το Μεγάλο Τζαμί στη Μέκκα και η Όπερα της Σαγκάης, υποδεικνύουν την εξαιρετική ποιότητά του. Η Ελλάδα αναπτύσσει πολύ-λειτουργικά υλικά επιστρώσεων αρχιτεκτονικών επιφανειών με αυτοκαθαριζόμενες και υπερυδρόφοβες ιδιότητες που προστατεύουν τα κτίρια από την επίδραση της κλιματικής αλλαγής. Παράλληλα, η πολιτιστική κληρονομιά και η ανάγκη προστασίας της έχει συμβάλει στην ανάπτυξη και στην εξαγωγή προϊόντων συμβατών για επεμβάσεις συντήρησης σε παραδοσιακά κτίρια και μνημεία» επεξηγεί η Ν. Μαραβελάκη.
«Στην Ελλάδα υπάρχουν λαμπρές προοπτικές και δυνατότητες τόσο στο στάδιο της έρευνας, όσο και στο στάδιο της τεχνικής παραγωγής για ανάπτυξη νέων δομικών υλικών. Δυστυχώς η ελλιπής χρηματοδότηση και η απουσία ουσιαστικής βοήθειας από την πολιτεία προς τον κλάδο που στηρίζει έναν από τους βασικούς πυλώνες της οικονομίας μας, δεν επιτρέπει την κατάταξη της Ελλάδας σε υψηλές θέσεις στη σχετική κατάταξη» υποστηρίζει ο Κ. Σιδέρης.
Συμπερασματικά, τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλη ανάπτυξη στη βιομηχανία δομικών υλικών, η οποία συνάδει με τις αναδυόμενες ανάγκες του κατασκευαστικού κλάδου. Η έρευνα προσανατολίζεται σε καινοτόμα προϊόντα, τα οποία θα έχουν αυξημένη αντοχή, εξασφαλίζοντας μεγαλύτερη διάρκεια ζωής στα κτίρια, θα είναι ανακυκλώσιμα και η παραγωγή τους θα γίνεται με εκπομπή ελάχιστων ρύπων. Ο κύκλος ζωής των δομικών υλικών και η βιωσιμότητά τους, τα οποία θα αποδεικνύονται μέσω σχετικών πιστοποιήσεων, θα αποτελέσουν στο άμεσο μέλλον τα βασικά κριτήρια για την αγορά κάθε προϊόντος. Αν και η Ελλάδα βρίσκεται χαμηλά στην παγκόσμια λίστα παραγωγής και ανάπτυξης δομικών υλικών, έχει τεράστιο περιθώριο ανάπτυξης και αναμένουμε τα επόμενα χρόνια να δούμε προϊόντα που θα έχουν ακόμη πιο σπουδαίες εφαρμογές στον χώρο των κατασκευών.