Uloga termoizolacije na objektu je jasna – unutrašnjost čini prijatnijom i zdravijom, štiti objekat i sprečava rasipanje energije. To za posledicu ima uštedu na računima za grejanje i hlađenje i smanjenje uticaja koji sam objekat ima na okolinu. Zbog čega se onda razvijaju alternativni izolacioni materijali?
Današnji termoizolacioni materijali unapređuju se sa ciljem da imaju što bolje karaktersitike i da budu što zeleniji. Ipak njihova proizvodnja i sastav često su pod znakom pitanja. Zato naučnici paralelno rade na tome da nađu nove varijante za izolaciju. Koji su trendovi u izolaciji i šta se nudi kao zamena postojećim i široko korišćenim proizvodima saznajte u nastavku.
Zbog čega nam trebaju alternativni izolacioni materijali?
Većina nas ne razmišlja previše o aspektu globalne pretnje i uticaja čoveka po životnu sredinu. Živimo u svetu koji se konstantno unapređuje i traži rešenje za goruće probleme, a koji istovremeno sam sebe takoreći uništava. Ni građevinski izolacioni materijali nisu izuzetak.
Na tržištu primat preuzima izolacija koja nudi kvalitet, odlične termoizolacione sposobnosti, ali i mogućnost recikliranja i smanjenja uticaja na okolinu. S druge strane, proizvodnja tih materijala, ali i poneke komponente koje ulaze u njihov sastav su pod znakom pitanja u pogledu negativnog uticaja na okolinu i zdravlje ljudi. Da ne govorimo o tome da se većina najrasprostranjenijih termoizolacionih materijala zasniva na upotrebi fosilnih goriva. Kao i to da je za njihovo spravljanje potrebna velika potrošnja energije.
Kad posmatramo iz tog ugla, za termoizolacione materijale se može reći da su konfilktan proizvod. Sa jedne strane smanjuju uticaj CO2 iz objekta na okolinu, smanjuju gubitke i rasipanje energije. Sa druge strane zahtevaju značajnu snagu za proizvodnju i neretko sadrže sastojke (u malim količinama) koji su štetni po zdravlje.
Alternativni izolacioni materijali su materijali koji su ekološki prihvatljivi i napravljeni od obnovljivih sirovina. S obzirom da govorimo o termoizolaciji, ovi materijali moraju da pružaju dobru toplotnu izolaciju, zaštitu od požara, da mogu da se recikliraju. Istovremeno moraju da budu isplativi za industrijsku porizvodnju i masovnu upotrebu.
Koliko su postojeći izolacioni materijali štetni za zdravlje i okolinu?
Objekti sa nultom potrošnjom energije znače nulti sadržaj ugljenika. Da bi se to postiglo vodi se računa o tome koji materijali se ugrađuju. Efekte na globalno zagrevanje različitih izolacionih materijala pokazuje potencijal globalnog zagrevanja (GWP). Ovaj parametar poredi uticaj gasova koje materijali oslobađaju na globalno zagrevanje. Pokazuje koliko više taj gas zagreva Zemlju nego CO2 tokom određenog vremenskog perioda.
GWP varira kod različitih izolacionih materijala. Poređenja radi, sprej pene sa zatvorenim ćelijama imaju visok GWP 700–1000. Celuloza, ovčja vuna i slama na primer, imaju nizak GWP. Spadaju u materijale koji mogu da skladište ugljenik dugi niz godina. Odlični alternativni izolacioni materijali.
Nove generacije pena
U sastavu pena za izolaciju su gasovi koji se koriste za širenje ćelija plastične pene kako bi im se povećao izolacioni kapacitet. Vremenom agensi migriraju iz ćelija unutar strukture pene i završe u atmosferi.
Istina je da će energija koja se uštedi izolacijom na kraju nadoknaditi to što sama izolacija negativno utiče na globalno zagrevanje. Ipak to može da potraje i do deceniju. U prevodu, korišćenje izolacije od pene smanjiće troškove grejanja i hlađenja objekta i gubitak energije, ali će doprineti efektu staklene bašte.
Kao alternativni izolacioni materijali razvijaju se nove generacije ovog materijala sa poboljšanim karkteristikama. Tu su i water-blown pene u spreju. Tim naučnika u Hongerberg kampusu u Cirihu (Hönggerberg campus of ETH Zurich in Switzerland) razvio je laku poroznu penu od različitog industrijskog otpada.
Stirodur (ekstrudirani polistiren) je često korišćen izolacioni materijal, posebno kada nam treba i zvučna i termo izolacija podova i plafona. Ovaj materijal daje odlične karakteristike u pogledu zaštite od buke, ali i pokazuje potencijal globalnog zagrevanja od 1430. U prevodu ima veoma negativan uticaj na globalno zagrevanje.
Čak i kamena vuna kao potpuno prirodan i neškodljiv materijal zahteva određenu energiju za proizvodnju, što uključuje struju, gas i koks. Da bi se eliminisali štetni gasovi kao nusprodukt i veliki deo potrošene energije vratio u proizvodnju, potrebna su ogromna ulaganja u proizvodne pogone.
Sastav i poreklo materijala za izolaciju
Sam sastav pojedinih izolacionih materijala je sve više pod lupom. Na primer, osnovni sastojci stiropora, koji je kod nas, uz kamenu vunu, najčešće korišćen materijal za termoizolaciju, jesu benzol i stiren. Ove dve hemikalije su izuzetno toksične. Tokom proizvodnje stiropora se oslabađaju u jako malim količinama. Pena na primer u svom sastavu ima butadien, stiren i brom.
Sve nabrojano su hemikalije i jedinjenja koja se smatraju toksičnim. S toga se naučnici i proizvođači izolacija fokusiraju na razvoj proizvoda koji imaju odlične toplotne performanse bez visokih emisija štetnih supstanci ili negativnih efekata na zdravlje. Osim postojećih takozvanih zelenih opcija – izolacija od celuloze, vune i recikliranog teksasa, razvijaju se alternativni izolacioni materijali na biološkoj bazi i materijali proizvedeni iz otpada.
Alternativa izolaciji baziranoj na fosilnim gorivima
Aerogelovi su inovacija na polju izolacije, s obzirom da tanak sloj ovog materijala menja mnogo puta deblji sloj standardnih materijala za izolaciju. Kao najlakši poznati materijal imaju impresivne toplotne izolacione sposobnosti. Toplotna provodljivost im je od 0,012 do 0,020V/mK. Poređenja radi, toplotna provodljivosti kamene vune je oko 0,030 do 0,040V/mK. Ipak aerogel se i dalje zasniva na fosilnim gorivima.
Naučnici u švedskom Valenberg naučnom centru za nauku o drvetu (Wallenberg Wood Science Center in Sweden) s toga razvijaju aerogel na bio bazi u kombinaciji sa drvetom. Našli su način da uklone strukturu lignina drveta i da praznine popune nanoporama iz okolnih ćelijskih zidova materijala. Rezultat je super lagana supstanca koja izoluje čak i bolje od aerogelova dobijenih iz fosilnih goriva. Aeoregolovi na bio bazi ne podrazumevaju upotrebu štetnih sredstava koja potpomažu razduvavanje kao što je slučaj sa izolacijom od pene.
Još jedna alternativa aerogelovima dobijenim iz fosilnih goriva leži u obliku šupljih čestica silicijum dioksida. Njih su napravili naučnici u Tenesi Ouk Ridž Nacionalnoj laboratoriji (Tennessee’s Oak Ridge National Laboratory). Ove čestice se kombinuju sa celuloznim vlaknima i tako stvaraju HSPS – kompozitna jedinjenja, sa toplotnom provodljivošću od 0,02 do 0,03V/mK.
Dakle HSPS je bolji od klasičnih izolacionih materijala koji se najčešće koriste, a pri tom je jeftiniji i prilagodljiviji od aerogela. Odlikuje ga i hidrofobnost što znači da materijal ostaje stabilan u prisustvu i dodiru sa vlagom. Šuplje silicijumske strukture zahtevaju određenu količinu energije za proizvodnju. Zato se trenutno radi na razvijanju metoda kojima bi se smanjila ta potrošnja energije.
Alternativni izolacioni materijali iz domaćinstva
Grupa istraživača sa Fakulteta za šumske nauke i ekologiju Univerziteta u Gotingenu (Faculty of Forest Sciences and Forest Ecology at the University of Göttingen in Germany) razvila je način za proizvodnju izolacionih ploča od granulisanih kokica. Da, kokica, dobro ste pročitali.
Napravili su proizvod sa dobrom toplotnom izolacijom, otpornošću na vatru i velikom vodootpornošću. Uz sve to naučnici tvrde da su blizu rešenja da ovaj proizvod dovedu na industrijski isplativi nivo. Govorimo o proizvodu koji je na biljnoj bazi i ekološki prihvatljiv. Pri tom je odličan alternativni izolacioni materijal za one na bazi nafte i derivata nafte.
Osim izolacije od kokica tu je i rešenje u vidu kompozita napravljenog od vune, sumpora i upotrebljenog ulja kanole koje se koristi za kuvanje. Istraživači sa australijskog Flajnder i Dekin Univerziteta (Australia’s Flinders and Deakin Universities) i Univerziteta u Liverpulu (England’s University of Liverpool) su razvili ovaj alternativni izolacioni materijal kako bi iskoristili otpadne proizvode koje svakodnevno stvaramo. Unapređuju tehnologiju kako bi proizvod mogao da se komercijalizuje kao siguran po pitanju zdravlja ljudi.
Novi materijal pravi se vrućim presovanjem komada vune u kombinaciji sa vezivom napravljenim od ulja kanole i sumpora. Dobijeni kompozit daje dobru toplotnu izolaciju, ima otpornost na vatru, ali i potencijal da se bezbedno razgradi na kraju svog životnog veka.
Teksas nije samo za farmerke i jakne
Kao rezultat tridesetpetogodišnjeg iskustva sa izolacijom nastala je denim izolacija. Alternativni izolacioni materijali od visokokvalitetnih prirodnih vlakana. Ova izolacija ima odlične termo i zvučne izolacione karakteristike, ne sadrži štetne ili sastojke koji izazivaju iritaciju pri radu sa njom i ispunjava najviše standarde u pogledu otpornosti na požar. Na sve to je laka i jednostavna za upotrebu, otporna na gljivice i buđ i pri tom je totalno zelena.
Denim izolacija se skoro u potpunosti sastoji od prirodnih teksas i pamučnih vlakana koja se 100% mogu reciklirati, smanjujući otpad na deponijama. Sama proizvodnja zahteva minimalnu količinu energije, pomaže životnoj sredini sa uštedom energije i smanjenjem zagađenja u poređenju sa drugim tipovima tradicionalne izolacije.
Prirodni alternativni izolacioni materijali koji su u upotrebi na tržištu
Materijali za izolaciju koje smo prethodno pomenuli mahom su još u procesu nastajanja ili testiranja, a ako se i koriste nisu svakako u masovnoj upotrebi.
S druge strane postoje alternativni izolacioni materijali zasnovani na nekim starim tehnologijama koje su se koristile kada se čovek služio onim što mu priroda daje oko sebe kao što je slama, ovčija vuna ili pluta.
Otpad kao alternativni izolacioni materijal
Odavno se radi na razvoju izolacionih proizvoda kojim bi se iskoristili industrijski nusproizvodi i otpadi. Tako su naučnici proizveli laganu poroznu penu od različitog industrijskog otpada. Eksperimentisali su sa letećim pepelom koji je nusproizvod elektrana na ugalj. Dakle ima ga u ogromnim količinama. Razmatra se i kombinacija sa drugim nusproizvodima koji dolaze od izgradnje objekata.
Ova nova izolacija ima minimalan ugljenični otisak, a za njenu proizvodnju nije potrebna toplota i koristi se vrlo malo energije. Sa finansijske strane je takođe primamljiva s obzirom da se sirovine mogu nabaviti za malo ili nimalo novca, posebno kad se uzme u obzir da dokle god je industrijske proizvodnje biće i nus proizvoda iste.
Sa aspekta zdravlja ljudi potrebno još istraživanja s obzirom da se radi o industrijskom otpadu. Kada govorimo konkretno o letećem pepelu, on se vodi kao materijal bezbedan za spravljanje betona. Ipak nije utvrđeno kakav uticaj ima kada se nalazi u sastavu izolacionih materijala.
Alternativni izolacioni materijali kojima bi se smanjio uticaj izolacije na zdravlje ljudi
Karakteristike današnjih izolacionih materijala koji se naširoko koriste su i više nego na zavidnom nivou u pogledu termoizolacije, otpornosti na požar, ali i u pogledu reciklaže i uticaja na životnu sredinu. Ipak postoje nedoumice kada se radi o uticaju njihove proizvodnje na okolinu i zdravlje ljudi i uticaja koji neke od komponenti u njihovom sastavu imaju.
Dobar deo konvencionalnih izolacionih materijala ima visok GWP odnosno ispuštaju određene gasove koji imaju negativan uticaj na globalno zagrevanje.
Zato se konstantno radi na usavršavanju postojećih materijala. Razvijaju se alternativni izolacioni materijali koji bi bili bezopasni po ljude i globalno zagrevanje, a koji bi ujedno rešili problem industrijskih nus proizvoda ili otpada iz domaćinstava. Razvijaju se nove generacije pena za izolaciju, bio aerogelova, izolacija na bazi granulisanih kokica, teksasa ili blokovi od otpadnog ulja iz domaćinstva.
Ana Glišić, d.i.g.
