Tarptautinė konferencija PLUOŠTINIŲ KANAPIŲ VERSLO VYSTYMAS: GEROSIOS PATIRTIES IR INOVACIJŲ SKLAIDA SKATINANT VERSLO PARTNERYSTĘ

Transkriptas

1 Tarptautinė konferencija PLUOŠTINIŲ KANAPIŲ VERSLO VYSTYMAS: GEROSIOS PATIRTIES IR INOVACIJŲ SKLAIDA SKATINANT VERSLO PARTNERYSTĘ Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademija Statybinių medžiagų, pagamintų su pluoštinių kanapių produktais, tyrimai Doc. Dr Vincas Gurskis, Vytauto Didžiojo Universiteto Žemės Ūkio Akademija 2020 m. vasario d.

2 Lietuvos Statistikos departamento ir Valstybės įmonės Žemės ūkio informacijos ir kaimo verslo centras duomenimis Lietuvoje pluoštinių kanapių plotai sudarė: 2011 m 65 ha, 2012 m. 130,48 ha, 2013 m. 282,69 ha, 2014 m. 1063,09 ha, 2015 m. 2349,41 ha, 2016 m. 2453,84 ha, 2017 m. 2479,39 ha, 2018 m ,58 ha, 2019 m ,03 ha. Kanapių stiebas ir spaliai 2

3 Kanapių stiebas ir spaliai 3

4 Vieno hektaro plote užauginama 6-18 t sausos žaliavos, kurią perdirbus gaunama 2/3 spalių ir 1/3 pluošto. Iš 2019 m. išaugintų pluoštinių kanapių buvo galima gauti apie tūkst. tonų spalių ir tūkst. tonų pluošto m. lapkričio mėn. Kėdainių LEZ pradėjo veikti bendrovės Natūralus pluoštas kanapių perdirbimo fabrikas Gamykloje per metus galima apdoroti 30 tūkst. tonų kanapių stiebelių. Per metus planuojama pagaminti apie 8 tūkst. tonų kanapių pluošto. Ateityje, jeigu rinka plėsis, šios produkcijos kiekį būtų galima padidinti iki 20 tūkst. tonų. 4

5 Gamyklos reikalavimai žaliavai Pluoštui skirtos kanapės turi būti pjaunamos tuo metu, kai jos pradeda žydėti (vėliau ima keistis pluošto savybės), ir klojėjamos lauke (principas panašus, kaip ir linininkystėje). Stiebai turėtų būti ne storesni kaip 2 cm. 5

6 Fabrikui skirti stiebeliai presuojami į didelius (400 kg) ryšulius. 6

7 UAB Natūralus pluoštas produktai Išvalyti kanapių spaliai Dekortikuotas kanapių pluoštas Kotonizuotas kanapių pluoštas 7

8 Pluoštinių kanapių produktai statyboms 8

9 Betono su kanapių spaliais moksliniai tyrimai Pasaulyje yra paskelbta mokslinių publikacijų apie kanapių spalių betoną (hemp concrete) m publikacijų 2019 m publikacijų 2020 m. iki vasario 27 d publikacijos. Kanapių betono sudėtinės dalys 9

10 Kanapių spaliai Kanapių spaliai yra medinė kanapių augalo dalis (cannabis sativa THC) veislė. Šios veislės kanapių spaliuose yra didelis silicio dioksido kiekis, todėl medžiaga atspari ugniai ir puvimui. Dėl porėtos struktūros greitai sugeria drėgmę ir palaipsniui ją išleidžia, todėl gerai reguliuoja patalpų drėgmę. Kanapių spalių panaudojimą be rišiklių 10

11 Nustatyta, kad karbonizacijos metu tona gesintų kalkių iš oro prijungia 110 kg CO

12 Kanapių spalių betono maišyklės Kanapių betonas sienoms 12

13 Kanapių spalių betonas sienoms 13

14 Kanapių betono mišinio purškimo technika 14

15 Pluoštinių kanapių betono blokeliai sienoms, pertvaroms 15

16 Pluoštinių kanapių betono blokeliai sienoms, pertvaroms 16

17 Sienos tinkas Skydai, užpildyti kanapių spalių betonu 17

18 Kanapių spalių betonas stogo šiltinimui 18

19 19

20 Pastatų sienų iš kanapių betono atitikimas esminiams statinio reikalavimams Vertinant kanapų betono sienas mechaninio atsparumo ir pastovumo esminio reikalavimo požiūriu svarbios yra mechaninės savybės, ypač stiprumas. Kanapių betono gniuždymo stipris Gniuždymo stipris yra nedidelis 0,02 1,22 MPa arba kpa arba 0,2-12,2 kgf/cm 2 ), todėl kanapių spalių betonas gali būti naudojamas tik kaip šilumą izoliuojanti medžiaga karkasiniuose, skydiniuose pastatuose. 20

21 Pastatų sienų iš kanapių betono atitikimas esminiams statinio reikalavimams Bekarkasiai pastatai, kurių sienos iš monolitinio kanapių betono gali būti tik vienaukščiai, be to šios sienos betonui būtinas didesnis stiprumas ( 1 MPa) ir rišamųjų medžiagų kiekis, todėl jos bus didesnio tankio ir laidesnės šilumai. Gaisrinė sauga Netinkuoto KANAPIŲ BETONO gaisriniai bandymai rodo, kad ši medžiaga atitinka C s1, d0 degumo klasę, t.y. degumo požiūriu netinkuotas kanapių betonas yra sunkiai užsiliepsnojanti medžiaga. Yra atlikta tyrimų, kurie rodo, kad ši medžiaga priskiriama sunkiai degių medžiagų klasei B s1, d0. Polistireninis putplastis su degumą slopinančiais priedais priskiriamas E degumo klasei. Pastatų sienų iš kanapių betono atitikimas esminiams statinio reikalavimams Higienos, sveikatos ir aplinkos apsaugos esminio reikalavimo požiūriu kanapių spalių betonas neturi kenksmingų medžiagų. Jis taip pat turi geras drėgmės buferines galimybes, kurios pagerina patalpų oro kokybę užkertant kelią grybams ir pelėsių augimui, o tai yra alerginių ligų priežastis. 21

22 Šiluminis talpumas ir drėgminė, šiluminė inercija Pastato patalpų santykinės drėgmės ir šildymo energijos kitimas, kai sienos iš kanapių spalių betono, kurio tankis 413 kg/m 3 ir akyto betono, kurio tankis 600 kg/m 3. Naudojant kanapių betoną galima sumažinti: šildymo energijos suvartojimą 45%; vėdinimo energijos suvartojimą - 15%. Transient hygrothermal behaviour of a hemp concrete building envelope Author A.D.Tran Lea; C.Maaloufa; T.H.Maia; E.Wurtzb; F.Colletc 22

23 Pastatų sienų iš kanapių betono atitikimas esminiams statinio reikalavimams Atitikimas apsaugos nuo triukšmo esminiam reikalavimui. Dėl savo akytos ir pluoštinės struktūros, didesnio tankio nei įprastinės izoliacinės medžiagos, kanapų spalių betonas izoliuoja garsą tiek absorbcijos, tiek atspindžio principais. JK nustatyta, kad karkasinė 30 cm storio siena su kanapių spalių betonu sulaiko db triukšmą. Nustatyta, kad sienos iš kanapių spalių betono blokelių, kurių storis 30 cm garso absorbcijos koeficientas yra 50 db. Tai rodo, kad ši medžiaga labai gerai izoliuoja garsą ir pastatai iš jų atitinka ypač gero akustinio komforto A klasės pastatams keliamus reikalavimus. Šildomiems pastatams svarbus energijos taupymo ir šilumos išsaugojimo esminis reikalavimas. Tai priklauso nuo atitvarų šiluminių rodiklių (šilumos perdavimo koeficiento U arba atvirkščio jam dydžio visuminės šiluminės varžos R t ). Šie rodikliai daugiausiai priklauso nuo medžiagos šilumos laidumo koeficiento λ ir medžiagos sluoksnio storio atitvaroje. Anglies dioksidas (CO 2 ) yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios laikomos pagrindiniu pasaulinio atšilimo veiksniu. Dėl to dedamos tarptautinės pastangos sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų, įskaitant CO 2, išmetimą iki 1990 m. Lygio m. JK išmetamas CO 2 kiekis buvo 525 milijonai tonų (Mt), palyginti su 590 milijonų tonų 1990 m. Iš šio skaičiaus statybų sektorius sudarė 298,4 mln. tonų. Karkasinių pastatų sienoms naudojamo kanapių spalių betono šilumos laidumo koeficientas 0,06-0,11 W/(m K), todėl gauti atitvaras, atitinkančias aukšto energinio naudingumo pastatams keliamus reikalavimus, būtinas didelis šių medžiagų sluoksnis. 23

24 Šilumos laidumo koeficiento priklausomybė nuo tankio 24

25 Pastatų sienų iš kanapių spalių betono atitikimas esminiams statinio reikalavimams TVARAUS GAMTOS IŠTEKLIŲ NAUDOJIMO esminį reikalavimą KANAPIŲ SPALIŲ BETONAS atitinka, nes šiame betone žymią masės dalį sudaro spaliai natūrali medžiaga, kurių tonoje sukaupta apie 325 kg CO 2. Daugelyje mokslinių publikacijų teigiama, kad kalkių-kanapių betonas yra nauja ir novatoriška izoliacinė medžiaga. Daugiausia naudojama medinėms karkasinėms konstrukcijoms užpildyti arba mūrinėms sienoms apšiltinti. Vertinant šio betono tvarumą viso gyvavimo ciklo laikotarpiu (gamybos energiją, perdirbimą...), komfortiško, sveiko mikroklimato sudarymą, ši medžiaga priskirtina tvarių medžiagų grupei. Sparčiai plėtojamas jo naudojimas, ypač Prancūzijoje, pastaraisiais metais suteikia daug vilčių, kad jis pasklistų po visą Europą ir dar toliau. Ši plėtra padės apibrėžti tvarią architektūrinę aplinką ateinančioms kartoms. Betono su kanapių spaliais kitos savybės Pasižymi dideliu šiluminiu talpumu c= J/(kg K) (akyto betono J/(kg K)) Gerai praleidžia, sugeria vandens garus Vandens garų varžos faktorius m = 5,5 100% natūralus be LOJ - neiškiria pavojingų lakiųjų organinių junginių) Atsparus puvimui ir kenkėjams Ilgaamžis Ekonomiškas 25

26 Ar reikia tokių pastatų atitvarų šilumos perdavimo koeficientų U? U (A++) (W/(m 2 K) pagal STR :2016 Pastatų energinio naudingumo projektavimas ir sertifikavimas Ar reikia tokių šilumos perdavimo koeficientų U? 26

27 Šilumos nuostolių pasiskirstymas A++ pastate per sienas ir langus 27

28 I. Šilumos nuostoliai per sieną ir langus, atitinkančius A++ energinio naudingumo klasės reikalavimus (U w = 0,11 W/(m² K), U wd = 0,8 W/(m² K)) Atvejui, kai bendras sienos ir lango plotas 10 m 2 28

29 Šilumos nuostolių pasiskirstymas pastate per sienas, kurios atitinka C klasės reikalavimus ir langus, kurie atitinka A++ klasės reikalavimus 29

30 II. Šilumos nuostoliai per sieną, atitinkančią C energinio naudingumo klasės reikalavimus (U w = 0,2 W/(m² K)), ir langus, atitinkančius A++ energinio naudingumo klasės reikalavimus (U wd = 0,8 W/(m² K)) Atvejui, kai bendras sienos ir lango plotas 10 m 2 30

31 JK mokslininkų tyrimas Pastatytas 27 m 2 ploto eksperimentinis namukas Hempod medinio karkaso sienomis, apšiltintomis kanapių spalio betonu, kurio tankis 310 kg/m 3, storis 20 cm. Hygrothermal performance of an experimental hemp lime building Andy Shea; Mike Lawrence; Pete Walker article/pii/s #! Tiek modeliavimo, tiek laboratorinių tyrimų metu pusiausvyrinei būsenai pasiekti reikia ilgo laiko keletos dienų ir tai rodo, kad vien U vertė nėra tinkamas parametras sienų iš kanapių spalių ir kalkių betono šiluminėms savybėms įvertinti. Normos turi būti papildytos įvertinant dinaminius oro temperatūros kaitos ir kanapių betono šiluminės inercijos veiksnius. Temperatūros matavimų rezultatai rodo, kad Hempod bandomo pastato apvalkalas labai sumažina išorinės aplinkos svyravimus ir padeda išlaikyti patogias vasaros sąlygas pastate. Sandarumo bandymai rodo oro pralaidumo lygį, atitinkantį griežtą Passivhaus standartą, o tai žymiai sumažins energijos sunaudojimą, susijusį su šilumos nuostoliais žiemą. 31

32 Pastatų sienų iš kanapių spalių betono atitikimas esminiams statinio reikalavimams BENDRA IŠVADA KANAPIŲ SPALIŲ BETONAS, kaip natūrali šilumą izoliuojanti medžiaga, gali būti naudojama tiek naujų pastatų statyboje, tiek esamų pastatų apšiltinimui, nes neprieštarauja esminiams statinio reikalavimams, nurodytiems normatyviniuose dokumentuose. Vietinių statybinių medžiagų naudojimo trūkumai ir nepakankamo naudojimo priežastys: 1. Mechanizacijos priemonių ir technologijų brangumas; 2. Projektuotojų ir statybos tradicijų trūkumas; 3. Nepasitikėjimas vietinėmis natūraliomis medžiagomis; 4. Lietuvoje nepakankamai vykdomi vietinių medžiagų moksliniai tyrimai, nevykdomas jų sertifikavimas; 5. Nepakanka reklamos. Vietinių statybinių medžiagų naudojimo privalumai: Mažos energinės sąnaudos ir transporto išlaidos; Kuriamos naujos darbo vietos; Nemaža šių medžiagų dalis gaminama iš atsinaujinančių žaliavų; Optimalaus, sveiko mikroklimato sudarymas patalpose; Antrinio naudojimo galimybė, pigi utilizacija; Mažesnė aplinkos tarša; Gamybos atliekų naudojimas. 32

33 Pluoštinių kanapių produktų panaudojimo statybose PROBLEMOS Betonas su pluoštinių kanapių spaliais pasižymi didesniu nei įprastos termoizoliacinės medžiagos šilumos laidumo koeficientu, todėl gyvenamų pastatų atitvarų statybai dėl nepagrįstai sumažintų atitvarų norminių šilumos perdavimo koeficientų, jo reikia didelio storio apie cm. Tokio storio pastatų sienų statyba susijusi su papildomomis technologinėmis problemomis, pasižymi nepagrįstai didesnėmis išlaidomis. Šiuo metu STR :2016 Pastatų energinio naudingumo projektavimas ir sertifikavimas pateikti pastatų atitvarų norminiai šiluminiai rodikliai nustatyti nevertinant termoizoliacinių medžiagų gamybai reikalingų energijos sąnaudų, CO2 emisijos, medžiagų šiluminio talpumo. Šiuo požiūriu termoizoliacinis betonas su kanapių spalių užpildais, mediena yra pranašesnės. Be to, STR :2016 nurodytos A+ energinio naudingumo gyvenamųjų namų išorinių sienų ir langų norminės šilumos perdavimo koeficiento vertės skiriasi 6,92 karto: sienų 0,13 W/m 2 K; langų 0,9 W/ m 2 K; A++ energinio naudingumo gyvenamųjų namų išorinių sienų ir langų norminės šilumos perdavimo koeficiento vertės skiriasi 7,27 karto: sienų 0,11 W/m 2 K; langų 0,8 W/m 2 K. 33

34 Siūlymas Dėl aukščiau išsakytų priežasčių galima teigti, kad siekiant platesnio natūralių, organinės kilmės, draugiškų aplinkai statybinių medžiagų, kurios gaunamos iš atsinaujinančių, mažomis energijos sąnaudomis gaminamų žaliavų naudojimo, pastatų atitvaroms iš jų, atsižvelgiant į gamybai reikalingas mažas energijos sąnaudas, didesnį šiluminį talpumą, neigiamą arba labai nedidelę CO 2 emisiją turi būti nustatyti palankesni šiluminiai rodikliai - didesni šilumos perdavimo koeficientai U (0,25-0,2 W/(m2 K) arba mažesnės visuminės šiluminės varžos R t (4-5 m2 K/W), ši statyba skatinama teikiant finansinę paramą. Gyvenkime šiltai, taupiai ir tausojant aplinką! 34