Już niedługo do termoizolacji budynków będziemy stosować materiały z nanokryształów celulozowych! Taki pomysł został urzeczywistniony w ramach projektu badawczego BRIMEE finansowanego ze środków UE. 

Obecnie coraz istotniejsza jest energooszczędność istniejących budynków. Komisja Europejska poszukuje racjonalnych, pod względem kosztów, sposobów uczynienia gospodarki europejskiej bardziej przyjaznej dla środowiska. W wielu krajach widoczny jest wzrost kosztów budowy nowych obiektów i trend maksymalnego wykorzystania istniejących obiektów. Zgodnie z danymi GUS z 2017 r. w ciągu ostatnich 10 lat cena m² mieszkania oddawanego do użytku w Polsce zwiększyła się o 65%. W Wielkiej Brytanii szacuje się, że ponad 85% budynków, które będą w użytkowaniu w 2050 r., już istnieje (Existing Homes Alliance, 2010 r.). 

W 2015 r. Komisja Europejska przedstawiła pakiet dotyczący budowania gospodarki o obiegu zamkniętym (tzw. circular economy), w którym kluczową ideą jest zamknięcie cyklu życia produktu, tj. wykorzystanie odpadów (odzysk i recykling) w kolejnym cyklu produkcyjnym. Dzięki temu ogranicza się zużycie surowców oraz zmniejsza ilość składowanych odpadów. Średnio na jednego mieszkańca Unii Europejskiej przypada rocznie 16 ton materiałów, z czego po roku 6 ton zamienia się na odpady. Chociaż gospodarowanie odpadami poprawia się, to nadal w wielu krajach nie wykorzystuje się potencjału surowców wtórnych tj. metali, drewna, papieru i tworzyw sztucznych. W 2010 r. tylko 36% odpadów zostało poddanych recyklingowi lub zostało ponownie wykorzystane.

Celem trwającego od lipca 2013 r. do czerwca 2017 r. projektu BRIMEE było opracowanie wydajnych materiałów termoizolacyjnych z odpadów przemysłu papierniczego, które zwiększą energooszczędność budynków, zmniejszą zapotrzebowanie na energię i polepszą jakość środowiska w pomieszczeniach mieszkalnych. Materiały te będą mogły być wykorzystane do ocieplenia wewnętrznych i zewnętrznych ścian nowych i istniejących obiektów, w szczególności wzniesionych przed 1975 r.

Projekt BRIMEE obejmował aspekt ekologiczny polegający na opracowaniu nowych materiałów i produktów z surowców wtórnych odzyskanych z przemysłu papierniczego oraz aspekt ekonomiczny związany z wprowadzeniem opracowanych technologii na rynki w poszczególnych krajach wspólnoty (wdrożenie do produkcji paneli izolacyjnych o bardzo dobrych właściwościach termoizolacyjnych może przynieść korzyści szczególnie małym i średnim przedsiębiorstwom).

W projekcie BRIMEE opracowano innowacyjny materiał izolacyjny w postaci pianki z nanokrystalicznej celulozy (NCC) z surowców wtórnych zawierających celulozę. Celuloza jest podstawowym składnikiem budulcowym drzwi i innych roślin. Nanokryształy celulozy na poziomie komórkowym wykazują wysoki stopień uporządkowania cząstek kryształów, dzięki czemu są mocne i trwałe. Poprzez procesy chemiczne, obróbkę mechaniczną i konsolidację materiału obejmujące m.in. hydrolizę, odzysk NCC, mycie, sonifikację, zamrażanie i suszenie uzyskano z pianki panele. Substancje chemiczne użyte w procesie produkcji są w dużej mierze odzyskiwane i używane ponownie. Opracowana technologia została zgłoszona do opatentowania (wniosek nr PCT/IL2015/050104). Materiał charakteryzuje się dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi i akustycznymi, jest też bardzo lekki. W celu polepszenia wytrzymałości i bezpieczeństwa pożarowego może być wzmocniony naturalnymi żywicami. Panele z nanokrystalicznej celulozy można stosować jako ocieplenie ścian zewnętrznych zewnątrz i od wewnątrz, a także jako izolację akustyczną w lekkich ścianach działowych.

Panel izolacyjny z nanokrystalicznej celulozy

W ramach projektu przeprowadzono analizę cyklu życia (tzw. life cycle analysis) wg wytycznych ILCD Handbook, normy ISO 14140 i ISO 14044 oraz analizę wpływu ekonomicznego wg ISO 15686-5. Miało to na celu ocenę wpływu na środowisko i opłacalność w wariantach produkcji pilotażowej i docelowej zoptymalizowanej. Obecnie trwają testy paneli w warunkach rzeczywistych w różnych warunkach klimatycznych - we Włoszech, Hiszpanii i Czechach.

Nad projektem BRIMEE pracowało międzynarodowe konsorcjum złożone z 15 organizacji z 10 krajów, obejmujące pracowników akademickich, przedstawicieli instytutów badawczych, specjalistów branży budowlanej i firm wykonawczych, co umożliwiło wymianę wiedzy i doświadczeń oraz sprawne wykonanie zaplanowanych działań. Jtym etapie widoczny jest duży potencjał do wykorzystania materiału z NCC w innych sektorach np. do budowy statków.

Na stronie projektu www.brimee.eu przygotowano informacje do różnych grup odbiorców, w tym inwestorów, przedstawicieli organów administracji publicznej i kadry akademickiej, zawierające dane techniczne, opis procesu produkcji oraz szczegółowe wytyczne dotyczące sposobów montażu paneli.  

* * *

W projekcie BRIMEE wyprodukowano innowacyjny materiał termoizolacyjny z nanocelulozy, zaprojektowano linię produkcyjną paneli z NCC, stworzono rozwiązania do termoizolacji ścian od strony wewnętrznej i zewnętrznej budynku, przeprowadzono analizy techniczne wykazujące potencjał i przydatność tego materiału w budownictwie. Materiał i rozwiązania opracowane w projekcie BRIMEE przyczynią się do polepszenia stanu środowiska przez wykorzystanie odpadów z przemysłu papierniczego. 

* * * 

mgr inż arch. Marek Sobol
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Autor jest architektem w firmie BBGK Architekci Sp. z o.o. będącej Partnerem w projekcie BRIMEE.

03.07.2017 r.