تأثیرات زیست‌محیطی استفاده از سنگ طبیعی

سید حسین موسوی دکتری تخصصی معماری، مدیر واحد معماری و R&D شرکت راداستون

1- مقدمه

مصالح ساختمانی مختلف دارای سازندهای متفاوتی هستند که در طی فرایندهای مختلفی شکل میگیرند و در نهایت به آن‌ها ویژگی‌های مطلوب عملکردی مانند مقاومت در برابر سایش، مواد شیمیایی و لکه‌دار شدن را می‌بخشد. از طرفی هر گزینه‌ای که برای اجزای مختلف ساختمان در دسترس است، به عنوان یک نتیجه از روش‌های ساخت و تولید، دارای چرخه حیات[1] مرتبط است. شناخت چرخه حیات و عمر مفید (SL)[2] مواد و مصالح، از مؤلفه‌های مهم تصمیم‌گیری در دستیابی به ساختمان سبز است.

2- تاریخچه ارزیابی چرخه حیات (LCA)[3]

تاریخ مطالعه تأثیرات زیست محیطی تولیدات بشر به اواخر دهه 1960میلادی بازمی‌گردد که مسائلی مانند میزان منابع، بهره‌وری انرژی و کنترل آلودگی‌های زیست‌محیطی در مطالعات عمر مفید مورد توجه عمومی قرار گرفت (Assies, 1991). امروزه ارزیابی طول عمر (LCA) ، نقش محوری در سیاست‌های زیست‌محیطی و قوانین مربوطه در اتحادیه اروپا، امریکا، ژاپن، کره، کانادا، استرالیا و اقتصادهای نوظهور مانند چین و هند دارد. علاوه بر این، زمینه‌های بکارگیری این مفهوم گسترش چشمگیری داشته است. اگر کارهای اولیه زمینه‌های محدودی مانند مصرف انرژی و دفع ضایعات را در بر می‌گرفت، امروزه شاهد استفاده آن در حوزه صنعت ساختمان، سیستم‌های نظامی، اقتصاد و حتی مطالعات اجتماعی هستیم (Guinee et al., 2010). مطالعات و تحقیقات انجام گرفته در زمینه بررسی چرخه حیات را می‌توان در 4 بازه زمانی دسته‌بندی کرد (جدول 1):

  1. دوره شکل‌گیری مفهوم (1970 - 1990): این دوره را می‌توان شروع بکارگیری مفهوم طول عمر در مطالعات علمی در رشته‌های مختلف دانست. اما مشخصه بارز این دوره، عدم وجود یک چارچوب تئوریک برای مطالعات در این زمینه است که باعث تفاوت در نتایج بدست آمده در پژوهش‌های مختلف شده است حتی زمانی که در مورد یک موضوع یکسان ارزیابی انجام شده باشد. این امر مانع از پذیرفتن ارزیابی طول عمر به عنوان یک ابزار تحلیلی در این دوره شده است.
  2. دوره استانداردسازی (1990 - 2000): این دوره را می‌توان دوره همگرایی فعالیت‌های بین‌المللی نامید که منجر به انتشار مقررات و کتاب‌های راهنما در زمینه ارزیابی عمر مفید گردید. موسسه بین‌المللی استاندارد (ISO)[4] از سال 1994 وارد این حوزه گردید که حاصل آن تدوین و انتشار دو استاندارد ISO14040[5] و ISO14044[6]  می‌باشد.
  3. دوره پرداختن به جزئیات (2000 - 2010): در اولین دهه قرن 21 شاهد توجه روزافزون به مقوله عمر مفید تولیدات بشر هستیم. در رأس تفکر مبتنی بر LCA در این دوره، راهبرد استفاده پایدار از منابع طبیعی و جلوگیری از هدر رفت آن‌ها و بازیافت ضایعات قرار دارد. این دوره را می‌توان دوره پرداختن به جزئیات نامید هرچند که در کارهای انجام شده با وجود پایه و چارچوب مشترک، بار دیگر شاهد واگرایی در روش‌ها هستیم. این امر باعث شد تا کمیسیون اروپا در سال 2006 پروژه "اقدام هماهنگ برای نوآوری در تحلیل چرخه حیات برای توسعه پایدار" (CALCAS)[7] را برای تدوین ساختار و برنامه تحقیقات با رویکرد ارزیابی طول عمر ترتیب دهد. یکی از نتایج مهم این پروژه، پیشنهاد ایده و تعیین چارچوب "ارزیابی پایداری چرخه حیات" (LCSA)[8] است.
  4. دوره LCSA (2010 - 2020): بر خلاف رویکرد مبتنی بر طول عمر مفید (LCA)، ارزیابی پایداری چرخه حیات (LCSA) چارچوبی در جهت همگرایی مدل‌ها و روش‌ها است که به مسأله پایداری عمر مفید (SL) می‌پردازد. از چالش‌های اصلی پیش روی این روش، تعیین معیارها و تدوین روش عملی برای دستیابی به ارتقاء طول عمر مفید محصولات می‌باشد که می‌تواند موضوع پژوهش‌های علمی زیادی در این زمینه قرار گیرد.
از طرفی کیفیت و دوام ساختمان‌ها، مؤلفه‌های اساسی کیفیت زندگی هستند که نقش مهمی در ثبات اجتماعی و اقتصادی در جوامع امروزی ایفا می‌کنند. (Wekesa et al., 2010) فرسایش روزافزون محیط مصنوع که حاصل فرآیند طبیعی پیر شدن مصالح و اجزای ساختمانی است، بلافاصله از زمان ساخت و بهره‌برداری ساختمان شروع می‌شود. به عبارت دیگر به محض ساخته شدن، فرآیند تحلیل رفتن عملکرد آغاز می‌گردد (Haagenrud, 2004). این امر با بروز آسیب‌های مختلف آشکار می‌شود که منجر به عدم توانایی ساختمان‌ها در برآورده کردن نیازهایی می‌شود که برای آن طراحی شده‌اند (Chai et al., 2013). از این رو دانش مرتبط با عمر مفید ساختمان‌ها و اجزای آن‌ها، با کمک به اتخاذ تصمیمات صحیح، نقش اساسی در مدیریت و بهره‌برداری از محیط مصنوع ایفا می‌کند.

جدول (1) تاریخچه روند مطالعات در زمینه چرخه حیات (Guinee et al., 2010)
دوره رویکرد مشخصه دوره
1970-1990 شکل‌گیری مفهوم LCA - عدم وجود چارچوب تئوریک
- واگرایی در روش‌ها
- مشکل در اعتبارسنجی نتایج
1990-2000 استانداردسازی - هم‌گرایی فعالیت‌های بین‌المللی
- ارائه استانداردهای LCA
- مشکل در اعتبارسنجی نتایج
2000-2010 پرداختن به جزئیات - ارائه جزئیات در بررسی طول عمر مفید
- واگرایی در روش‌ها با وجود پایه تئوریک مشترک
- تعیین چارچوب LCSA
2010-2020 LCSA - هم‌گرایی در روش‌ها
- تلاش برای پایداری و افزایش طول عمر مفید

3- ارزیابی چرخه حیات (LCA)

ارزیابی چرخه زندگی (LCA) به طور سیستماتیک تأثیرات زیست‌محیطی مرتبط با یک مصالح ساختمانی یا فرایند را ارزیابی می‌کند. اطلاعات مبتنی بر LCA، بینشی در مورد تأثیرات زیست‌محیطی مواد اولیه و انتخاب محصولات و همچنین راهکارهای نگهداری و زمان رسیدن به پایان عمر محصول را ارائه می‌دهد. بدین ترتیب، مصرف‌کنندگان می‌توانند از آن برای مقایسه راحت‌تر مواد و مصالح و انتخاب آگاهانه و معقولانه گزینه مد نظر خود، استفاده کنند. در این ارزیابی، یک یا چند مرحله از مراحل زیر مورد بررسی قرار می‌گیرد (شکل 1):

 

شکل 1 – مراحل ارزیابی چرخه حیات

  • استخراج مواد اولیه
  • پیش‌تولید
  • فرآوری و تولید
  • ساخت و نصب
  • راه‌اندازی و بهره‌برداری
  • تعمیر و نگهداری
  • پایان عمر مفید

 

اطلاعات مربوط به چرخه زندگی، ابزاری برای درک تأثیر یک محصول بر محیط و سلامتی شما، ارائه می‌دهد. این امر، به موضوعاتی از جمله اینکه آیا در تولید این ماده از سوخت‌های فسیلی یا منابع تجدیدپذیر استفاده شده که تأثیر مستقیم بر گرم شدن کره زمین یا کاهش لایه ازن دارد، می‌پردازد. همچنین به موضوعاتی دیگر شامل میزان تولید زباله و نحوه برخورد با آن‌ها، میزان انتشار مواد سمی و نحوه دفع آن‌ها و نیاز به مواد شیمیایی طی فرایند تولید و فرآوری، نصب و بهره‌برداری پرداخته می‌شود. ینابراین مشاهده می‌شود که انتخاب یک مصالح با استفاده از ارزیابی چرخه حیات (LCA) می‌تواند سلامت ساکنان و بهره‌برداران را تضمین کند (شکل 2).    شکل 2- گردآوری و ارزیابی ورودی‌ها، خروجی‌ها و تأثیرات بالقوه زیست‌محیطی سیستم تولید محصول در طول چرخه حیات آن (ISO 14040)

4- سنگ طبیعی

چرخه عمر سنگ طبیعی از زمانی شروع می‌شود که از معدن استخراج می‌گردد. بلوک‌های استخراج شده از معدن برای استفاده در پروژه های مختلف، به اسلب، تایل یا قطعات دیگر تبدیل می‌شود. از منابع مختلف انرژی در معادن، حمل‌ونقل، تولید و فرآوری سنگ استفاده می‌شود که در مقایسه با بسیاری از مواد دیگر، بسیار کم است. همچنین در پروسه تولید سنگ، میزان استفاده از مواد افزودنی یا مواد شیمیایی نیز بسیار کم می‌باشد. طبق مطالعات انجام گرفته در زمینه پایداری و ارزیابی چرخه عمر، تأثیرات زیست محیطی دخیل در گرمایش زمین مربوط به پروسه از تولید تا مصرف مصالح سنگ طبیعی، 84% کمتر از موادی مانند کاشی و سرامیک و یا سنگ‌های مصنوعی (مهندسی) است. از طرفی یکی از مهم‌ترین عوامل پایداری و همگامی با محیط‌زیست، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای نظیر دی‌اکسیدکربن در فرآیند تولید و مصرف محصولات است. افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای باعث بوجود آمدن تغییرات آب و هوایی در اتمسفر زمین شده و در بلندمدت تأثیرات مخربی بر شرایط زندگی بر روی این کره قابل سکونت دارند. طبق مطالعات انجام گرفته در این زمینه، در پروسه تولید و مصرف سنگ طبیعی به نسبت دیگر مصالح ساختمانی نظیر فولاد، بتن، آجر و حتی چوب، کربن کمتری تولید می‌شود. بر اساس این نتایج، بیشترین کربن تولیدی در فرایند تولید و حمل محصول نهایی اتفاق می‌افتد که می‌توان آن را با بهبود کارایی و استفاده از انرژی‌های سبز، کاهش داد. از دیدگاه مدیریت ضایعات، صنعت سنگ طبیعی را می‌توان جزو صنایع با ضایعات کم به حساب آورد زیرا دورریز آن را می‌توان به عنوان مواد اولیه صنایع پایین‌دستی به کار برد. از دیدگاه مصرف‌کننده و دوام و طول عمر، پوشش‌های سنگ طبیعی، به شرط طراحی صحیح، اجرای درست و نگهداری مناسب، برای سال‌ها دوام می‌آورد، همان طور که بسیاری از ساختمان‌های تاریخی بیان‌کننده این مهم هستند. پژوهش‌های صورت‌گرفته در زمینه عمر مفید نشان می‌دهد که پوشش‌های سنگ طبیعی دارای عمر مفیدی بین 50 تا 75 سال هستند (Silva et al., 2011) که با اتخاذ تدابیری در مراحل طراحی، اجرا و بهره‌برداری می‌توان آن را افزایش داد (Mousavi et al., 2019). این امر، سنگ طبیعی را به عنوان مصالحی ایده‌آل برای احیا و استفاده مجدد مطرح کرده است. بازیافت منجر به صرفه‌جویی در انرژی و تأثیر کمتر بر محیط زیست می‌شود، زیرا از استفاده بیشتر از منابع برای ساخت مواد جدید جلوگیری می‌کند.

5- منابع و مآخذ

Assies, J. (1991). Introduction paper to SETAC-Europe workshop on environmental life cycle analysis of products. In life-cycle assessment. Paper presented at the Proceedings of a SETAC-Europe workshop on Environmental Life Cycle Assessment of Products.
Chai, C., de Brito, J., Gaspar, P., & Silva, A. (2013). Predicting the service life of exterior wall painting: techno-economic analysis of alternative maintenance strategies. Journal of Construction Engineering and management, 140(3), 04013057.
Guinee, J. B., Heijungs, R., Huppes, G., Zamagni, A., Masoni, P., Buonamici, R., . . . Rydberg, T. (2010). Life cycle assessment: past, present, and future†. Environmental science & technology, 45(1), 90-96.
Haagenrud, S. (2004). Factors Causing Degradation. In in: Guide and bibliography to Service Life and Durability research for Buildings and Components (pp. 2.1-2.105): Joint CIB W080 / RILEM TC 140 – Prediction of Service Life of Building Materials and Components.
Mousavi, S. H., Silva, A., de Brito, J., Ekhlassi, A., & Hosseini, S. B. (2019). Influence of Design on the Service Life of Indirectly Fastened Natural Stone Cladding. Journal of Performance of Constructed Facilities, 33(3), 04019021.
Silva, A., de Brito, J., & Gaspar, P. L. (2011). Service life prediction model applied to natural stone wall claddings (directly adhered to the substrate). Construction and Building Materials, 25(9), 3674-3684. doi:10.1016/j.conbuildmat.2011.03.064
Wekesa, B., Steyn, G., & Otieno, F. (2010). The response of common building construction technologies to the urban poor and their environment. Building and Environment, 45(10), 2327-2335.


[1]- Life Cycle (LC)
[2]- Service Life (SL)
[3]- Life Cycle Assessment (LCA)
[4]- International Organization for Standardization (ISO)
[5]- ISO 14040 (2006E): Environmental management – Life cycle assessment – Principles and framework
[6]- ISO 14044 (2006E): Environmental management – Life cycle assessment – Requirements and guidelines
[7]- Co-ordination Action for innovation in Life Cycle Analysis for Sustainability (CALCAS)
[8]- Life Cycle Sustainability Analysis (LCSA)