1. Introducció

En el planeta Terra s'està produint un canvi climàtic important i cal actuar per reduir-lo.
 L'home i totes les seves accions comporten la modificació de la Terra, i en gran mesura poden donar lloc a la seva destrucció. L'activitat humana altera els boscos, els rius, els mars... i el pitjor de tot és que destrueix l'atmosfera, que és la  protecció de la biosfera respecte a l'exterior.

Parlem del forat de la capa d'ozó i de la concentració de GEH (Gasos d'Efecte Hivernacle), que afavoreixen l'augment de temperatura del planeta i acceleren la seva degradació.

Gasos emessos per la cimentera de El Bierzo, Aragó

Pedrera a Quintana, Mèxic

Port de Shangai, Xina

Esquema de l'Efecte Hivernacle

2. Organitzacions i actords contra el canvi climàtic

Organismes internacionals s'han posat d'acord per prendre mesures i frenar el canvi climàtic. Us presentem les més importants:

L'any 1988 l'Organització Meteorològica Mundial (OMM) i el Programa de les Nacions Unides pel Medi Ambient (PNUMA) es van reunir i van crear el Grup Intergovernamental d'Experts sobre el Canvi Climàtic (IPCC).

Organització Meteorològica Mundial

Programa de les Nacions Unides pel Medi Ambient

Els seus objectius eren:

- Analitzar informació científica

- Avaluar conseqüències mediambientals

- Formular estratègies de resposta

Es van signar diversos tractats internacionals:

- Rio de Janeiro 1992, Convenció Marc de les Nacions Unides sobre el Canvi Climàtic per establir els nivells de concentració d'efecte hivernacle a l'atmosfera.

Rio de Janeiro 1992

- Kyoto 1997, Protocol sobre el canvi climàtic per reduïr almenys un 5% les emissions de gasos d'efecte hivernacle en el conjunt del planeta.

França: -1,9%

Espanya: +15%

Kioto 1997

- Copenhagen 2009, Conferència de les Nacions Unides Sobre el Clima. La UE es compromet a reduïr les emissions de GEH en un 20% l'any 2020 respecte el 1990 (any base).

Copenhagen 2009

- París 2015, Cimera de París. 
USA es compromet a una reducció del 26-28% pel 2025.
Rússia es compromet a una reducció del 25-30% pel 2030.

París 2015, Retall del Periódico, 1 d'abril del 2015

2.1.Protocol de Kyoto

Les decisions que es van prendre en el Protocol de Kyoto, van entrar en vigor l'any 2005.

Es va preveure que la temperatura mitja de la Terra pujaria entre 1,8º a 5ºC, si es continuava amb el nivell creixent d'emissions.

Es va concloure que la temperatura no podia pujar més de dos graus fins l'any 2100.

El seu objectiu va ser establir compromisos sobre la reducció en les emissions de GEH.

Es va definir una reducció global del 5,2% de les emissions respecte l'any base, 1990.

Europa fixà la reducció en el 8%, i va distribuït percentatges diferents entre els seus estats membres. A Espanya se li assignà un límit màxim del 15% en les emissions directes respecte l'any base, 1990.

2.2.Espanya: Plans Nacionals Ambientals

El Protocol de Kyoto obliga a tots els països signant a elaborar una plans nacionals d'assignació on es determina la quantitat total de drets d'emissió de GEH durant un període determinat de temps.

Espanya ha fet els següents plans:

- 2005-2007 I Plan Nacional de Asignación de Derechos de Emisión. A Espanya se li va assignar un valor límit. Del 26 països europeus, quatre no van complir els acords, entre ells, Espanya.

- 2008-2012 II Plan Nacional de Asignación de Derechos de Emisión.

Té per objectiu reduir les emissions directes produïdes per la generació d'electricitat i els processos industrials.

El límit que estableix Espanya en aquest Pla, és un increment de fins el 37% respecte l'any base (1990), encara que Kyoto fixa el seu màxim en el 15%.

Espanya incompleix el 37% i assoleix valors de fins el 44%.

- 2013-2020 III Pla. Desapareixen els 27 PNA dels països de la UE per igualar així les obligacions i criteris entre tots els països. S'aprova a nivell europeu El Paquet d'Energia i Canvi Climàtic. Es fixen els drets d'emissió, les reduccions i les millores en eficiència energètica i en el consum d'energies renovables.

 

Comparació de les emissions d'Espanya respecte el Protocol de Kyoto

Comparació d'emissions Catalunya - Espanya - UE

3. Gasos Contaminants

Us vull presentar primer de tot, un diagrama que ens indica l'evolució de les emissions de CO2 des de l'any 1751 fins el 2001. Es veuen clarament reflectides les dues revolucions industrials:

1780-1860 Primera Revolució Industrial → Ús del Carbó com a combustible

1860-1930 Segona Revolució Industrial → Ús del Petroli com a combustible

Balanços de carboni. Emissions
José María Baldasano i Albert Soret

El Protocol de Kyoto va fixar limitacions en les emissions de gasos d'efecte hivernacle, GEH. Presentem a continuació els tipus de gasos, el seu nivell de contaminació i els sector econòmics que els produeixen.
 

3.1.Tipus de gasos i quantificació

Quan s'analitzen els GEH, s'observes principalment quatre tipus de gasos:

- CO₂ Diòxid de Carboni, generat per la combustió de combustibles fòssils.

- CH₄ Metà, generat per la combustió, abocadors i activitat agrícola.

- N₂O Òxid de Nitrogen (I), generat pel transport i la combustió.

- SF₆ Hexafluorur de Sofre, generat en el procés de tractament de l'alumini i del magnesi.

3.2. Mesura del Nivell de Contaminació dels gasos.
       Concepte de CO₂ equivalent

Cada substància té un nivell de contaminació i una vida mitjana diferent.

Es pren com a unitat base el CO_2. Mitjançant factors de conversió obtindrem les quantitats de perillositat dels altres gasos, equivalents en CO₂.

D'aquesta manera, es poden fer comparacions reals entre els diferents gasos:

En el quadre 1 s'observen les quantitats de CO₂ equivalents per a cada tipus de gas.

En el quadre 2 es veu que a Catalunya la contaminació dominant és deguda al CO₂.

Quadre 1.
Huella Ecológica. Incafust
Institus Català de la Fusta

 

 

Quadre 2.
Huella Ecológica. Incafust
Institus Català de la Fusta

3.3.Sectors contaminants

A Catalunya, els sectors econòmics contaminants són:

- agricultura

- processos industrials

- ús de dissolvents i altres productes

- tractament i deposició de residus

- procés energètic → sector energètic

- procés energètic → altres de processament d'energia

- procés energètic → cremació de combustibles

- procés energètic → el transport

- procés energètic → industries de manufactura i construcció

En el quadre 2 s'observa l'evolució a Catalunya de la quantitat de CO₂ equivalent per a cada un dels sectors des del 1990 fins el 2007.

Conclusions:

- Hi ha un increment de gasos emesos al llarg del temps, sobretot en el sector energètic, transport i construcció.

- Una de les franges més àmplies és la de la construcció i manufactura, representant el 20% del total.

4. Sector de la Construcció

La Construcció aborda el tema ambiental de les emissions de GEH des de diversos paràmetres, els més importants són:

- l'eficiència en l'ús

- l'optimització dels materials

El paràmetre de l'ús es contempla seguint un conjunt de normatives enfocades a reduir el consum energètic mentre s'utilitza l'edifici:

- Codi Tècnic de l'Edificació

- RITE (Reglament d'Instal·lacions Tèrmiques en els Edificis)

Nosaltres estudiarem el tema dels materials perquè implica:

- utilització de grans quantitats de recursos naturals

- forta transformació dels recursos

- gran inversió d'energia i emissió de gasos a l'atmosfera

- generació de gran quantitat de residus

Extracció de Materies Primeres
Quintana, Mèxic

Tranformació de Materies Primeres
Tranformació d'alumini

Emissió de Gasos
Cimentera a El Bierzo, Aragó

Abocador de Residus Barrejats

En el gràfic es representen les fases de la vida dels materials de la construcció convencional, des de l'extracció fins a l'enderroc. En cada fase hi ha generació de residus i gasos contaminants.

Em centraré en l'extracció de les matèries primeres i la fabricació dels materials.

Esquema extret del document Oficina Verda del Col·legi d'Arquitectes de Catalunya

5. Materials de Construcció

A Catalunya existeix l'ITeC (Institut Tècnic de la Construcció), que ens dóna dades dels kilograms de CO₂ emesos per a la fabricació de cada kg de material.

Us poso uns exemples:

1 kg de Formigó → 0,2kg CO₂

1kg de Ciment → 0,4kg CO₂

1kg d'Acer → 2,8kg CO₂

1kg d'Alumini → 31,5kg de CO₂

És important aplicar aquests valors a les quantitats de cada tipus de materials a l'obra.

5.1.Pes mitjà dels materials – Pes mitjà de CO₂

Un cop l'edifici està projectat, es mesuren els kg de cada tipus de material com acer, ciment, alumini, etc.

Es divideix el kg de material entre els m² de l'edifici.

Cada material té unes emissions de CO₂ estudiades per a la seva fabricació.

Es pot obtenir un quadre com el següent; què és un quadre obtingut d'un estudi dels habitatges de protecció oficial de Sevilla.

Al final, és interessant observar dos punts:

- el pes dels materials per a cada m² d'edifici → 2043kg de material/ m²

- els Kg de CO₂ per cada m² d'edifici → 694kg CO₂ / m²

Aquests valors es corresponen amb les dades publicades en:

- Oficina Verda, Coac Barcelona del Col·legi d'Arquitectes de Catalunya.

- Dades publicades per Incafust, Institut Català de la Fusta, en l'article Huella ecológica comparada.

Es dedueix que:

- El pes mitjà d'un edifici és de 2.700kg de material/m²

- L'emissió mitja de CO₂ és de 600-700kg CO₂/m²

 

Oficina Verda, Coac Barcelona
Col·legi d'Arquitectes de Catalunya

Gràfic d'elaboració pròpia a partir de dades de:
Incafust, Institut Català de la Fusta
Huella ecológica comparada

5.2.Materials més abundants i contaminants en l'edifici

Un Cop estudiat l'edifici, podem deduir quins són els materials més abundants i contaminants.

Els materials que tenen més pes en l'edifici són el formigó armat, l'acer i la ceràmica.

Els materials que per la seva fabricació han emès més gasos són també el formigó armat, l'acer i la ceràmica.

6. Formigó Armat

A continuació us presento diverses estructures de formigó armat "in situ" i prefabricat.

Formigonat "In Situ"

Estructura de Formigó Prefabricada
Colocació d'Alveolars

Blocs de Formigó Prefabricat

6.1.Composició del Formigó

El formigó es compon de:

- Granulats minerals

- Ciment Portland

- Aigua

- Additius

6.2.Ciment Portland

El ciment Portland és un dels principals components del formigó i un dels emissors de CO_2,  ja que en un edifici és dels materials més abundants.

El component que fa que el ciment Portland emeti tant CO₂ és el Clínquer, que per obtenir-lo, ha de passar per dues reaccions químiques i una forta combustió.

Us presento el procés de fabricació del ciment Portland juntament amb les reaccions químiques que s'hi desenvolupen. Consta de les fases següents:

- Excavació

- Trituracions

- Dosificació d'argila i sorra

- Preescalfament

- Escalfament i primera reacció química; formació del clínquer

- Refredament

- Dosificació de guix i segona reacció química, formació del ciment

Procés de Fabricació del Ciment Portland

Reaccions

1ª Reacció, Formació de Clínquer CaCO₃ + O₂ → CaO + 2CO₂

2ª Reacció, Formació del Ciment CaO + SiO₂ / Al2O₃ / Fe2O₃ → Ciment + CO₂

Durant el procés de formació de ciment, hi ha una gran emissió de CO₂ corresponent a:

- Procés de combustió 0,28 t CO₂ / t Ciment, que representa un 39% del total.

- Processos químics 0,44 t CO₂ / t Ciment, que representa un 61% del total.

En total per cada kg de ciment es desprèn 0,72kg de CO₂.

Esquema d'elaboració pròpia
Procés de fabricació del Ciment Portland
Presentació de les emisions de CO₂

7. Acer

Us presento a continuació els tipus d'elements constructius fets amb acer.

L'acer és l'aliatge de ferro i carboni. El carboni s'extreu de la pròpia combustió del coc.

Diferents tipus de Perfils Metàl·lics

Estructura d'una Nau Industrial

7.1.Tipus de Siderúrgia i Emissions de CO₂

Hi ha dos tipus de siderúrgia:

- La siderúrgia Elèctrica

- La siderúrgia Integral

Esquema dels dos tipus de Siderúrgia

La siderúrgia Elèctrica té com a font d'energia l'electricitat i durant el seu procés, les emissions de CO₂ són molt baixes.

La siderúrgia Integral utilitza el coc siderúrgic com a combustible i emet per la fabricació d'una tona d'acer líquid 2,06t de CO₂.

Un cop obtingut l'acer líquid, encara cal fer un procés de laminació (metal·lúrgia secundària) que emet per cada t d'acer 0,267t de CO₂.

Per tant per a fabricar 1t d'acer laminat, es desprèn 2,387t de CO₂.

7.2.Fases de Fabricació de la Siderúrgia Integral

Les fases de fabricació de l'acer laminat són:

- Aportació de material: Coc i Mineral de Ferro

- Abocament en el Forn

- Fusió i reacció química

- Creació de l'arrabio (acer líquid)

- Separació en acer colat i escòria

Esquema de Central Siderúrgica

Antiga Siderúrgia