Cesta k udržitelnosti: Znovupoužití dílů z demontované dřevostavby

Stavebnictví produkuje více než 30 % odpadu Evropské Unie. Jedním z možných způsobů, jak toto množství odpadu snížit, je navrhovat budovy v souladu s principy cirkulární ekonomiky tak, aby výrobky a materiály v nich obsažené bylo možné na konci životního cyklu budovy odebrat a opětovně použít. S tímto cílem byl navržen modulární systém, jehož nosná část je tvořena prefabrikovanými rámy skládanými z překližky. Pro ověření reálné možnosti opětovného použití konstrukce proběhl experiment, v jehož rámci byl sestaven a po dobu jednoho roku provozován experimentální objekt. Po demontáži domu byl u jednotlivých prvků zhodnocen potenciál pro opětovné použití. Tento článek popisuje potenciál hlavních prvků systému, který umožnil připravit k opětovnému použití 98 % hmotnosti použitých materiálů tohoto systému, a zároveň zmiňuje klíčové překážky spojené s materiálovým využitím demontovaných prvků.

1. Úvod

Stavebnictví patří mezi nejnáročnější odvětví, pokud jde o spotřebu materiálů, a zároveň je významným producentem odpadu. Více než 30 % veškerého odpadu v Evropské unii pochází z tohoto sektoru [1]. To klade důraz na potřebu zavádění udržitelnějších postupů a hledání způsobů, jak minimalizovat negativní dopady na životní prostředí. Jedním z perspektivních přístupů k řešení tohoto problému je cirkulární ekonomika, která podporuje opětovné využití stavebních materiálů a surovin nejen prostřednictvím recyklace, ale i jejich přímého znovupoužití [2]. Tento přístup je zakotven v principu budov jako „materiálových bank“, což znamená, že materiály použité v budově mohou být po skončení jejího životního cyklu demontovány a využity pro další projekty.

Cirkulární ekonomika se zaměřuje na maximální využití zdrojů, a to nejen během životního cyklu budovy, ale i na jeho konci, kdy se klade důraz na znovupoužitelnost a recyklovatelnost materiálů [3, 4]. Evropská unie aktivně podporuje zavádění těchto principů prostřednictvím regulací a směrnic, jako je například EU Taxonomie [5]. Podle této taxonomie by materiály použité ve stavbách přispívajících k cirkulární ekonomice na konci své životnosti měly být z 90 % znovu použitelné nebo recyklovatelné. K dosažení tohoto cíle je zásadní využití normy Design for Disassembly (DfD) [6], která umožňuje snadnou demontáž budov a následné využití materiálů v nových stavebních projektech.

S ohledem na principy cirkulární ekonomiky byl navržen i modulární systém budov, který představuje stavební řešení umožňující snadnou demontáž a opětovné využití použitých konstrukčních materiálů. Nosná část tohoto systému je tvořena prefabrikovanými rámy z překližky, které jsou navrženy tak, aby je bylo možné na konci životnosti budovy demontovat a znovu využít. Nicméně proces opětovného použití těchto prvků naráží na řadu legislativních a technických bariér, které je obtížné předvídat již ve fázi návrhu.

Legislativně je problematika nakládání se stavebními odpady řízena Zákonem č. 541/2020 Sb., o odpadech, který stanovuje postupy pro původce stavebních odpadů (SDO) a podporuje co nejvyšší míru jejich opětovného využití [7]. Klíčová pravidla jsou dále specifikována ve Vyhlášce č. 273/2021 Sb., která popisuje třídění a nakládání s vybouranými stavebními materiály přímo na místě stavby či demolice [8]. Tato vyhláška rozlišuje materiály na ty, které lze opětovně využít, na vedlejší produkty (jako jsou zemina, kamení nebo asfaltové směsi), a materiály obsahující nebezpečné látky.

Opětovné využití stavebních výrobků je také omezeno jejich technickými vlastnostmi na konci životního cyklu budovy. Do nové budovy lze totiž použít jen takové výrobky, které splňují požadavky právních předpisů a jsou pro ně / k nim dostupné konkrétní informace o všech vlastnostech, které jsou pro jejich určené použití významné [9]. To znamená, že i přes dostupnost informací o výrobcích demontovaných ze staveb, může být bariérou posouzení jejich technického stavu, který ovlivňuje potenciál znovuvyužití výrobků a konstrukcí.

Proto byl za účelem ověření potenciálu opětovného využití prvků systému proveden experiment. V jeho rámci byl postaven dům, kde při výstavbě byla provedena podrobná inventarizace všech použitých materiálů a stavebních prvků. Následně byl experimentální dům provozován po dobu jednoho roku. V této fázi byla budova užívána a simuloval se zde běžný provoz. Zároveň byly v tomto období prováděny další experimenty. Po ukončení provozu byla konstrukce rozmontována a jednotlivé prvky byly hodnoceny z hlediska jejich potenciálu pro další využití. Důkladné hodnocení těchto faktorů přispívá k dalšímu rozvoji udržitelného stavebnictví a k hlubšímu pochopení role cirkulární ekonomiky v praxi.

2. Posuzovaný systém a průběh experimentu

Projekt „Prefabrikovaný recyklovatelný rámový stavební systém na bázi dřeva“ který probíhal ve spolupráci mezi firmou ecokit s.r.o. a Univerzitním centrem energeticky efektivních budov ČVUT (UCEEB ČVUT), byl zahájen v lednu 2022 s cílem podstatně inovovat stávající stavební systém ecokit^® a umožnit jeho uvedení na evropský trh.

Projekt se skládal z několika fází, přičemž tento článek se do detailu zabývá tou poslední:

• Revize původního systému: Původní systém, vyvinutý pro australský trh, byl přezkoumán a upraven tak, aby vyhovoval předpisům EU.
• Komplexní návrh konstrukce a provedení experimentů malého rozsahu: Jednalo se zejména o provedení experimentální analýzy za účelem ověření mechanické odolnosti nosné konstrukce, prokázání požární odolnosti a akustických parametrů stěn a stropu.
• Příprava BIM prostředí: Zavedení technologie BIM jako součást výrobního procesu, která umožní zavedení automatizovaných technologií do prefabrikace modulů. Součástí projektu bylo vybudování datové základny BIM, které vedlo ke zvýšení efektivity v průběhu celého procesu návrhu, nacenění, výroby a dodání produktu.
• Výstavba a monitoring experimentální budovy: Ověření vzduchotěsnosti obálky budovy, tepelně-vlhkostní chování obvodových konstrukcí při reálných klimatických podmínkách.
• Demontáž a analýza v souvislosti s cirkulární ekonomikou: V této fázi byl analyzován potenciál znovupoužitelnosti konstrukce po demontáži experimentálního objektu.

2.1 Konstrukční systém

Jádrem systému je knihovna komponentů, které jsou navrženy ve 3D programu a vyrobeny dle nejvyšších standardů na CNC strojích. Knihovna dílů funguje jako stavebnice a je navržena tak, aby jednotlivé komponenty do sebe snadno zapadaly.

To umožňuje kombinovat různé komponenty do různých konfigurací a vytvářet stavby různých velikostí, půdorysných tvarů a kombinací. Aktuálně lze vytvořit šest odlišných tvarů (viz obrázek 1), které jdou ještě vzájemně kombinovat, což přináší ještě více designových možností.

Obr. 1 – Výčet tvarů portálových rámů systému

Obr. 2 – Model portálového rámu pro dvoupatrovou sérii Edgy design

Systém nabízí širokou škálu komponentů, včetně stavebních prvků pro spodní podlaží, portálový rám, překlady, parapety a desky pro podlahy, střechy a stěny. Konstrukční flexibilita je dosažena přizpůsobením roztečí portálového rámu nebo kombinováním různých konstrukcí podle individuálních potřeb.

Portálový rám zajišťuje nosnost konstrukce a umožňuje výstavbu až do dvou pater (obrázek 2), přičemž snadno pojme vysoké konstrukční výšky a různé sklony a typy střech.

Prostor mezi portálovými rámy je vyplněn nenosnými sloupky I-nosníků vyrobených také z překližky. Ztužení rámu je zajištěno záklopem velkoformátovými překližkovými deskami s vyřezanými otvory pro snadnou montáž. Standardní I-nosníky jsou instalovány v prostoru mezi portálovým rámem v podlaze, stropě a střeše.

Aktuální návrh zahrnuje dutý nosník o rozměrech 300 × 300 mm, který se na délku budovy opakuje ve vzdálenostech 1,2 nebo 2,4 nebo 3,6 metru – dle rozložení oken a požadavků statiky pro výstavbu v konkrétní lokalitě. Portálový rám je na stavbu dodán v podobě několika typů komponent, se kterými lze na stavbě manipulovat bez pomoci těžké techniky (obrázek 3).

Obr. 3 – Ukázka detailu několika druhů komponentů systému

Ve výrobě je používána vysoce kvalitní překližka z borovice Pinus Radiata z udržitelného lesního hospodářství, která slouží jako hlavní materiál a zajišťuje pevnost konstrukce.

2.2 Výstavba experimentální budovy

Výstavba dvoupatrové experimentální budovy o velikosti cca 6 m × 6 m započala v březnu 2023 přípravou pozemku a základů. Vzhledem k povaze projektu byl zvolen systém betonových patek s provětrávanou mezerou „crawl space“. Výstavba samotné nosné konstrukce trvala 5 dní. Při výstavbě nebyla použita žádná těžká technika, stavba byla simulována jako stavba svépomocí čtyřmi neodbornými pracovníky, pod dohledem odborníka. Konstrukce byla pokryta difuzně propustnou fólií sloužící jako pojistná hydroizolace, následovala instalace oken. Po montáži střechy a fasády byly instalovány senzory sloužící pro monitoring tepelně-vlhkostního chování konstrukcí a zahájeny práce na interiéru. Stavební práce byly dokončeny v červnu 2023.

2.3 Provoz a monitoring experimentální budovy

V rámci ročního provozu objektu byla konstrukce pečlivě monitorována. Měřena byla teplota, relativní vlhkost a hustota tepelného toku v různých vrstvách obvodové konstrukce. Souběžně s tím byly monitorovány interiérové a exteriérové podmínky. K monitoringu bylo využito celkem 24 senzorů Senzomatic. Dále byl proveden blower door test pro ověření vzduchotěsnosti obálky budovy.

Po dobu užívání objektu byl vnitřní prostor řízeně větrán, vytápěn a vlhčen s ohledem na potřeby experimentálního výzkumu tepelně-vlhkostního chování konstrukcí.

2.4 Demontáž a analýza potenciálu k opětovnému použití

Po 12 měsících provozu byl nasimulován konec životního cyklu objektu a experimentální budova byla demontována. Cílem bylo analyzovat možnosti maximálního využití materiálů a konstrukcí pro případný další životní cyklus v podobě opětovné výstavby. Dále bylo analyzováno, jak je možné naložit s nepoužitelnými materiály (odpadem) s ohledem na cirkulární principy a potenciální environmentální dopady. Preferováno bylo maximální využití materiálové recyklace, dále pak energetické využití a až poslední možností bylo skládkování. Mimo jiné bylo prováděno posouzení náročnosti demontáže a míry mechanického poškození konstrukce.

2.4.1 Demontáž materiálů z interiéru

V prvním kroku byla demontována plovoucí laminátová podlaha, přičemž materiál podlahy byl zachován pro opětovné použití. Pouze několik poškozených kusů a obvodových lišt bylo vyřazeno (cca 1 % podlahové plochy).

Následně byly odinstalovány vnitřní posuvné dveře, bez jakéhokoliv poškození. Je proto možné jejich znovupoužití v obdobném projektu.

Další fáze zahrnovala odstranění sádrokartonu. Primární snahou bylo zachování sádrokartonových desek, nebo alespoň jejich větších částí, které by bylo možné znovu instalovat. Tyto představy se ukázaly jako problematické vzhledem k vrutům skrytým pod vrstvami sádry a barvy. Identifikace jejich přesné polohy byla klíčovou překážkou, vzhledem k vysoké časové náročnosti. Zároveň při úspěšné demontáži vrutů nebylo zaručené plné zachování desky s ohledem na křehkost materiálu. S přihlédnutím k nutnosti dále s deskou manipulovat a skladovat ji se ukázalo, že ekonomická stránka zachování SDK při demontáži není příznivá. Časová náročnost při porovnání opatrné demontáže pro znovupoužití ve srovnání s demontáží k odstranění byla cca 8× vyšší (cca 40 minut vs 5 minut na průměrnou desku).

Demontáž interiéru pokračovala odstraněním dřevěných latí použitých pro vytvoření instalační předstěny. Všechny latě byly úspěšně demontovány a uloženy pro budoucí použití.

Následovalo odpojení a odstranění všech instalatérských, elektrických a ventilačních systémů. Všechny systémy technického zařízení budov (TZB) byly úspěšně demontovány a bezpečně uskladněny k znovupoužití.

Velkoformátová okna byla demontována odbornou firmou a následně uskladněna do kontejneru za pomoci speciální techniky.

Poté byla demontována vnitřní vlhkostně variabilní parobrzda. S ohledem na její perforaci při instalaci nejsou zaručeny původní vlastnosti, proto se nedoporučuje její opětovné použití. Parobrzda byla odstraněna v souladu s pokyny výrobce, tj. uložena v plastovém kontejneru pro následnou recyklaci.

Souběžně s demontáží parobrzdy byla odebrána také tepelná izolace. Během výstavby byla použita foukaná celulózová izolace. Vzhledem k tomu, že izolace nenesla žádné známky zhoršení jejích vlastností, bylo rozhodnuto pro její opětovné využití. Izolace byla nabírána do plastových pytlů a uskladněna. Vzhledem k finanční neefektivnosti skladovat takto objemný materiál byla izolace nabídnuta k znovupoužití v jiné konstrukci ke stejné funkci. Vzhledem ke způsobu demontáže a nízké soudržnosti materiálu, která znesnadňovala nakládání s foukanou celulózou, došlo ke ztrátám cca 3 % (uvažováno jako odpad).

2.4.2 Demontáž materiálů z exteriéru

Plechová krytina, jež byla položena na střeše a 3 stěnách fasády, byla z profilovaných plechů klip systému, připevněna vruty. 6 % velkoformátových plátů bylo při demontáži poškozeno, nebo nemohlo být z jiných důvodů znovu použito, proto bylo recyklováno. Cca 40 % malých dílů (oplechování oken a dveří a rohy fasády) muselo být recyklováno, protože vzhledem k použití lepidla při jejich instalaci nebylo možno díly odinstalovat bez poškození. Vzhledem k tomu, že jsou pláty klik střechy vyrobeny na míru dané budově, znovupoužití má smysl jen pro výstavbu stejné či obdobné budovy. Poškozené či nepoužitelné kusy lze recyklovat.

Následovala demontáž fasádního obložení dřevěným modřínovým obkladem. Několik kusů obkladu při demontáži prasklo, většina (cca 97 %) materiálu má potenciál být znovupoužita. Nevyhovující kusy byly poskytnuty pro energetické využití.

Poté byl odstraněn prkenný záklop pod střešní krytinou a provětrávanou fasádou a kontralatě podporující tato prkna. Zde bylo zachováno 100 % materiálu prkenného záklopu a cca 98 % kontralatí. Vše bylo uloženo a připraveno pro opětovné použití. Nevyhovující kusy byly předány k energetickému využití.

Po odstranění kontralatí byla opatrně odstraněna vnější difuzně propustná fólie. Vzhledem k zásadnímu významu zachování vodotěsnosti objektu bylo rozhodnuto, že tuto difúzní fólii nelze znovu použít při výstavbě dřevostavby, nicméně byla použita pro jiný projekt, kde vodotěsnost není tak kritická. Při demontáži bylo zachováno a následně znovu použito 86 % fólie. Zbylé části byly dle pokynů výrobce skládkovány.

2.4.3 Demontáž nosné konstrukce

Na závěr byla demontována nosná konstrukce objektu. Z důvodu otestování náročnosti manipulace s prvky konstrukčního systému byla oproti výstavbě (ruční instalace) použita těžká technika. Proces usnadnil nákladní vůz vybavený hydraulickou rukou. Veškerá konstrukce byla demontována během 10 hodin práce 5 pracovníků a obsluhy těžké techniky. Veškeré komponenty (viz kapitola 3) byly označeny a uloženy do kontejneru. Pouze jeden díl samotné konstrukce byl při demontáži poškozen a bude vyžadovat opravu před opětovným použitím (přibližně 2 % z celkové hmotnosti systému). Znovupoužití navržené nosné konstrukce na bázi překližky tak může při pečlivé demontáží dosáhnout až 100 %.

Veškerý spojovací materiál (hřebíky, šrouby, vruty a spony) byl důsledně roztříděn. Z důvodu obav ze ztráty původních parametrů (praskání vrutů apod.) bylo rozhodnuto, že žádný z těchto spojovacích materiálů nebude znovu použit pro případnou opětovnou výstavbu. Cca 40 % materiálu již nelze využít a je recyklováno, cca 60 % spojovacích materiálů lze opětovně využít pro jiný stavební projekt, který ale nebude klást požadavky na maximální únosnost (např. malé kutilské projekty).

Základové konstrukce tvořené tvarovkami ztraceného bednění vylité betonem budou demontovány a odvezeny do recyklačního střediska, kde dojde k rozdrcení a znovupoužití drtě jako zásypu.

Štěrk sloužící jako propustné lože bude shrnut a opětovně využit. Očekávané znovupoužitelné množství je cca 80 %. Zbylý štěrk je na staveništi promíchán se zeminou a je náročné ho separovat. Při následné rekultivaci pozemku je možné tento mix využít na terénní úpravy.

3. Výsledky

Detailní rozpis materiálů a úspěšnost aplikace cirkulárních principů jsou zobrazeny v Tabulce 1. Znovupoužitelný materiál či konstrukce je možné využít při případné stavbě stejného objektu na jiném místě, nebo na jiném objektu ke stejné funkci. Ostatní materiál je ve stavebnictví již nevyužitelný a má tři možnosti konce životního cyklu – materiálová recyklace, energetické využití nebo skládkování.

¹⁾ Problematika řešena podrobněji v kapitole 4 Diskuse

Pozn.: Šedou barvou je vyznačen modulární konstrukční systém z překližky, ostatní materiály jsou volitelné (zaměnitelné za jiný typ materiálu stejné funkce)

4 Diskuse

Potenciál pro opětovné použití výrobku je ovlivněn několika faktory, včetně jeho technických vlastností a jejich změn, ke kterým může dojít v důsledku jeho využití v konstrukci. Obecně je možné říct, že lepené spoje jsou pro znovupoužití materiálu nevhodné. Použití vrutových spojů se zakrytím (např. sádrokartonářské vruty) představuje riziko pro znovupoužití kotveného/spojovaného materiálu.

Jelikož se jednalo o experimentální výstavbu, provoz i demontáž v reálných podmínkách trvajících pouze jeden rok, nebylo možné v rámci experimentu simulovat stav konstrukcí po padesáti letech (uvažovaná životnost stavebních materiálů). Tento fakt samozřejmě může významně ovlivnit kondici demontovaných prvků a jejich funkční vlastnosti, a tím pádem i možnost opětovného použití. Tato nejistota nebyla v rámci experimentu zohledněna.

Konečná míra opětovného použití výrobku, případně jeho vhodnost a připravenost pro další materiálové využití, závisí na mnoha faktorech, rozhodujícím faktorem je však ve většině případů aspekt ekonomický.

4.1 Ekonomické aspekty znovupoužití materiálů

V případě experimentálního objektu byla zvolena analýza scénáře, kdy je dům demontován za účelem jeho dočasného skladování a následného znovupostavení na jiném místě v podobné konfiguraci.

Proces analýzy demontáže experimentálního objektu přinesl klíčové poznatky o časové a finanční náročnosti jak demontáže samotné, tak i dalších kroků pro znovupoužití jednotlivých materiálů, které jsou shrnuty v Tabulce 1 – Inventarizace materiálů z demontáže a přehled jejich potenciálu pro opětovné použití. Ta zahrnuje jednotlivé parametry ekonomické analýzy, na základě kterých byl stanoven potenciál opětovného použití pro každý materiál.

4.1.1 Náročnost demontáže a poměr nákladů k ceně materiálu

Jedním z prvních faktorů, které jsou obvykle zvažovány při analýze znovupoužitelnosti jednotlivých materiálů je samotná možnost / náročnost demontáže a poměr nákladů spojených s demontáží vzhledem k ceně pořízení nového materiálu.

Uveďme si příklad na dvou různých materiálech – SDK a dřevěných latích pro instalaci instalační předstěny.

Vzhledem k tomu, že SDK není standardně recyklovatelný, dává z ekologického hlediska smysl snaha o jeho znovupoužití. Časová náročnost demontáže SDK pro znovupoužití je až osmkrát vyšší oproti demontáži v případě likvidace, což může u některých projektů hrát významnou roli. Opatrná demontáž byla v tomto konkrétním případě vyčíslena na 30 % celkové hodnoty pořízení nového materiálu, zatímco demontáž pro případ likvidace na 4 % celkové ceny pořízení nového materiálu, to představuje rozdíl 26 %. Z ekonomického hlediska se tak SDK jeví jako vhodný kandidát pro znovupoužití, je třeba ale zvážit další aspekty.

Zcela jinak je tomu v případě interiérových latí, které z ekonomického hlediska na první pohled vykazují nulový potenciál znovupoužitelnosti. Poměr nákladů na demontáž k ceně pořízení je v tomto případě dokonce vyšší než 100 %, což vyvolává otázku rentability znovupoužití takového materiálu. Je ovšem potřeba zohlednit i fakt, že rozdíl v náročnosti demontáže (znovupoužitelnost vs likvidace) je minimální / žádný. Latě jsou v obou případech demontovány stejným způsobem, celková doba demontáže i její náklady jsou v obou případech totožné. Pokud je tedy scénářem nutnost objekt demontovat a znovu sestavit v jiném místě, musí k demontáži dojít tak jako tak a rozdíl mezi demontáží pro znovupoužití a likvidaci není žádný, skutečné náklady na demontáž pro znovupoužití jsou tedy nulové. V konečném důsledku to tak z latí dělá ideálního kandidáta na znovupoužití, i když to na první pohled – při pouhém vyčíslení poměru ceny demontáže k ceně materiálu vůbec nevypadá.

4.1.2 Náročnost skladování a přepravy

Skladování a manipulace s materiály představují další klíčový faktor ovlivňující ekonomickou bilanci. Například velkoformátová okna a vstupní dveře vyžadují specializované nástroje pro manipulaci a skladování, což může výrazně zvýšit celkové náklady znovupoužití. Naopak materiály jako dřevěné latě či prkenný záklop mají malé až střední nároky na skladování a přepravu, což indikuje vhodnost jejich opětovné použití.

Například u foukané izolace bylo v tomto konkrétním případě identifikováno vysoké zatížení spojené s objemnými skladovacími a logistickými požadavky (67 m³) – rozhodnutí pro znovupoužití tak také ovlivní fakt, zda má stavebník k dispozici skladovací prostory zdarma, nebo by je musel někde obstarat, potom by záleželo na ceně za měsíc a předpokládané době skladování. V tomto konkrétním případě byl podíl nákladů na demontáž k pořizovací ceně 65 %, zbylá hodnota materiálu by byla rozpuštěna ve skladovacích poplatcích včetně přepravy již po 1 měsíci skladování. Foukaná celulóza však umožňuje snadné použití v jiném projektu, a proto bylo toto řešení nakonec vybráno.

V případě SDK musíme tedy do ekonomické bilance také započítat náklady na přepravu a skladování. Ve sledovaném scénáři dává smysl demontovat, převést a skladovat SDK maximálně po dobu 1 roku, poté by to již nebylo ekonomicky výhodné.

V případě latí by po započítání dopravy a skladování bylo možné skladovat materiál po dobu 5 měsíců, pokud by měl být materiál skladován déle, nebylo by to ekonomicky přínosné.

4.1.3 Rozdíly v náročnosti montáže znovupoužitých materiálů

Bohužel ani po započítání nákladů na přepravu a skladování nemáme ještě čistou bilanci pro rozhodnutí, zda se vyplatí daný materiál znovupoužít. Posledním aspektem, který může celou situaci významně ovlivnit je rozdíl v náročnosti montáže znovupoužitého materiálu ve srovnání s instalací materiálu nového.

U již zmiňovaného SDK by například znovupoužití demontovaných desek mohlo znamenat výrazně náročnější montáž v novém projektu v porovnání s instalací nových SDK desek (vzhledem ke křehkosti materiálu by pravděpodobně došlo k poškození rohů a hran, některé desky by bylo potřeba zkrátit, tudíž bychom získali nestandardní velikost, což poté vyžaduje buďto přesný rozpis, na kterém místě, kterou desku použít, nebo hustší rastr pro instalaci apod. Oba přístupy vedou k značnému zvýšení náročnosti instalace použitého materiálu. V tomto kroku analýzy jsme tedy došli k závěru, že znovupoužitelnost SDK nedává z ekonomického hlediska v našem případě smysl.

Materiály jako latě, kontralatě nebo prkenný záklop, u kterých není nutné například každý kus číslovat a poté při opětovné instalaci dohledávat, se naopak jeví jako dobrý kandidát pro znovupoužitelnost i v tomto aspektu. Tyto materiály je také možné snadno upravit na novou délku s minimálním dopadem na použitelnost. Například na rozdíl od plovoucí podlahy, u které bude tímto postupem vznikat mnohem více odpadu a také případné dokoupení materiálu není u latí a kontralatí problém, protože se jedná o standardizované materiály, které navíc nejsou pohledové. Opět si toto můžeme porovnat s plovoucí podlahou, kde, již nemusí být stejný vzor na trhu k dispozici, může dojít ke změně barvy vlivem používání apod.

4.1.4 Realistické hodnocení znovupoužitelnosti

Konečná efektivita znovupoužití materiálů také závisí na prostorových požadavcích budoucího objektu. Prefabrikované rámy díky své univerzálnosti nabízejí výhodu snadné adaptace na nové konfigurace. U specifických prvků, jako jsou podlahy nebo okna, je však znovupoužitelnost často limitována jejich rozměry, technickým stavem nebo potřebou kompatibility s novým designem. V této analýze jsme vycházeli z předpokladu zachování základních charakteristik objektu, tedy například situace, kdy je dům demontován a znovu sestaven v téměř nezměněné podobě na jiném místě. Pokud by se jednalo o postavení zcela jiného domu z použitých dílů, byla by míra znovupoužitelnosti nižší, nebo by bylo třeba některé materiály skladovat déle a použít pro další projekty.

Z výsledků je zřejmé, že efektivní plánování demontáže a znovupoužití vyžaduje důkladnou analýzu, která zohledňuje jak ekonomické, tak i technické a logistické aspekty. Rozmanitost jednotlivých materiálů zdůrazňuje potřebu individuálního přístupu, který zohlední specifika každého z nich. Důležitým aspektem je také scénář znovupoužití demontovaných materiálů (přesun stejného objektu na jiné místo / přesun objektu s výraznými změnami / použití materiálů v několika různých projektech apod.)

Další aspekty ovlivňující nakládání s jednotlivými materiály jsou popsány níže.

4.2 Sádrokartony

Přestože sádrokarton představuje běžný materiál používaný ve stavebnictví, jeho opětovné využití po demontáži stavby naráží na několik překážek. V případě experimentálního rozmontování systému se ukázalo, že veškerý sádrokarton musel být nakonec odvezen odbornou firmou k odstranění, jelikož nebylo možné najít vhodné řešení pro jeho opětovné využití. Tento postup je běžný i kvůli skutečnosti, že ne všechny skládky mají povolení k přijetí materiálů na bázi sádry, jak je stanoveno v § 10 vyhlášky č. 273/2021 Sb. [8]. Při nakládání s tímto druhem stavebního odpadu je tedy zásadní se ujistit, že vybraný sběrný dvůr nebo skládka mají příslušné povolení. Proto je často nejjednodušší způsob spolupracovat s firmou, která se specializuje na odstranění tohoto materiálu.

Pozitivním zjištěním však je, že recyklace sádrokartonových desek se stává čím dál častější tématem zájmu odborníků i výrobců. Například společnost Lavaris, s.r.o. ve spolupráci s Fakultou stavební ČVUT v Praze a společností KNAUF v letech 2018–2020 realizovala projekt MPO Trio č. FV30359, jehož cílem bylo vyvinout technologii pro recyklaci sádrokartonových desek a hledat nová materiálová využití s přidanou hodnotou [10]. V rámci této spolupráce byla navržena recyklační linka, která je schopná zpracovávat sádrokartonové desky a vytvářet nové výrobky. Recyklační linka ale zatím nebyla využita pro průmyslové použití.

Další významný projekt zaměřený na recyklaci sádrokartonu byl realizován v rámci programu TA ČR Trend č. FW03010054 s názvem „Recyklace a přeměna stavebního sádrokartonového odpadu na nové stavební výrobky a aplikace s přidanou hodnotou“, který skončil v prosinci 2023 [11]. Tento projekt se zaměřoval na hledání způsobů, jak efektivně recyklovat sádrokartonový odpad vznikající při novostavbách, rekonstrukcích nebo demolicích – tedy čisté odřezky a zbytky.

Pro efektivní recyklaci sádrokartonových desek je klíčové vědět, jaké příměsi materiál obsahuje, protože jejich přítomnost může celý proces komplikovat. Někteří výrobci, například Rigips, již zahájili programy sběru a recyklace sádrokartonových desek. Zatím však recyklují pouze desky vlastní výroby, aby zajistili kontrolu nad čistotou vstupního materiálu pro své recyklační linky [12].

Demontáž sádrokartonu přináší také technické výzvy, například odstranění všech vrutů je velmi časově náročné a rozebrané desky často ztrácejí svou původní velikost, pokud jsou při demontáži vyříznuty. To znemožňuje jejich opětovné použití ve stejném formátu. Navíc je problematické i jejich skladování, přeprava a manipulace, což omezuje potenciál pro jejich znovupoužití v nové stavbě.

Vzhledem k těmto překážkám je vhodné pokračovat v rozvoji technologií a projektů zaměřených na efektivní recyklaci sádrokartonu, aby byl tento materiál v budoucnu snadněji opětovně využitelný ve stavebnictví.

4.3 Vruty

Při demontáži je důležité pečlivě vytřídit také vruty a zařadit je mezi kovové odpady, které lze odevzdat do sběrných dvorů. Síť těchto zařízení se v České republice neustále rozšiřuje, což zjednodušuje recyklaci kovových materiálů a přispívá k podpoře cirkulární ekonomiky. Tímto způsobem lze minimalizovat množství kovového odpadu a zajistit jeho materiálovou recyklaci.

Znovupoužití vrutů je limitováno jejich kvalitou. Pokud mají být opětovně použitelné, je vhodné používat kvalitní vruty vyrobené z kvalitní oceli, protože ty poskytují větší odolnost a spolehlivost při opakovaném použití. Alternativně je možné využít vruty s větším podílem recyklovaného materiálu a po jejich demontáži je recyklovat. U obou variant je nutné zvážit i fakt, že se životnost vrutů s každým dalším cyklem snižuje, a tak je náročné zaručit jejich dostatečnou kvalitu pro opětovné využití.

4.4 Difuzně otevřené doplňkové hydroizolační vrstvy

Difuzní fólie, které jsou běžně používány v dřevostavbách, mají omezené možnosti opětovného využití, což vyplývá především ze způsobu jejich aplikace, jejich tvaru a z postupného opotřebování funkčních vlastností během jejich životního cyklu. Právě jejich funkční vlastnosti hrají významnou roli ve správné a bezpečné fungování dřevostaveb.

Perforace při instalaci hydroizolačních vrstev takřka znemožňuje jejich plnohodnotné opětovné použití. Nicméně mohou být stále použity pro jiné aplikace, kde není vyžadována jejich původní deklarovaná funkčnost.

4.5 Dřevěné prvky

Dřevěné prvky použité v dřevostavbách mají často vysoký potenciál pro opětovné použití, avšak ne vždy je tento proces technicky nebo ekonomicky proveditelný. Dřevěné prvky z demontované stavby mohou být zpracovány a použity k výrobě nových produktů. Například společnost KronoSpan se specializuje na recyklaci dřevěného odpadu, ze kterého vyrábí velkoplošné dřevěné desky využívané při výrobě nábytku nebo jako stavební materiál [13]. Pokud není možné dřevěné komponenty opětovně použít nebo materiálově recyklovat upřednostňuje se jejich energetické využití.

4.6 Výplně otvorů

Výplně otvorů, jako jsou okna a dveře, představují v běžné praxi opětovného využití stavebních výrobků značnou výzvu. Jejich znovuvyužití je často omezeno specifickým tvarem a rozměry, které nemusí být vhodné pro nové stavební projekty. Tento aspekt ale neplatí v případě testovaného systému, který má standardizované rozměry otvorů. Nicméně kromě toho je třeba brát v úvahu i životnost funkčních parametrů, jako je tepelná a zvuková izolace, těsnost a mechanická odolnost, které se postupem času zhoršují. I pokud jsou tyto prvky po demontáži v dobrém stavu, jejich uskladnění a manipulace představují další náročný úkol, vzhledem k jejich rozměrům a křehkosti.

Jedním z řešení je vytvoření databáze skladových prvků pro evidenci a opětovné využití těchto komponent v nových projektech. Tím by se nejen zjednodušil proces jejich dalšího využití, ale také by se zvýšila pravděpodobnost nalezení vhodného uplatnění pro tyto prvky, čímž by se přispělo ke snížení odpadu a podpoře cirkulární ekonomiky.

V současnosti je opětovné použití výplní otvorů v praxi také limitováno výkladem stavebního zákona, který v budovách umožňuje využití jen těch výrobků, které splňují požadavky právních předpisů a jsou pro ně dostupné detailní informace o všech vlastnostech, které jsou pro jejich určené použití významné.

4.7 Rozvody TZB

Rozvody TZB mají obecně omezené možnosti znovuvyužití po demontáži, zejména kvůli jejich specifickému tvaru, délce a celkovému uspořádání v budově. Flexibilita pro opětovné použití velmi závisí na druhu použitých materiálů a jejich spojování. Například kovové a plastové trubky nebo kabelové rozvody mohou být náročné na přizpůsobení pro nové aplikace, protože jejich délka a uspořádání bývá přizpůsobeno konkrétní stavbě. Zatímco některé materiály, jako měď nebo ocel, mohou být snadněji recyklovány, jiné, jako jsou plastové rozvody, často podléhají rychlejší degradaci nebo jsou problematické z hlediska separace a recyklace. Kromě toho, složité uspořádání rozvodů a jejich spojení mohou znesnadnit jejich demontáž bez poškození.

4.8 Izolace

V rámci projektu byla využita primárně foukaná izolace z celulózy. Ta byla při demontáži nabírána do plastových pytlů a uskladněna. Byly zvažovány i další metody demontáže, ale nebyla nalezena firma, která by byla schopná je provést. Příkladem může být opětovné zavakuování izolace, což by pomohlo k snížení celkového objemu izolace pro uskladnění. Bohužel vysávání a zavakuování nebylo při této demonstraci ekonomicky výhodnou variantou. I přes volbu levnější varianty byl proces demontáže izolace časově i technicky náročný. Bylo zjištěno, že samotná izolace nenesla žádné známky poškození nebo ztráty funkčních vlastností, což vedlo k rozhodnutí ji zachovat pro další použití. To bylo způsobeno kvalitním návrhem a aplikací, ale také faktem, že její reálná doba použití byla pouze jeden rok.

4.9 Konstrukční systém a limity jeho opětovného použití

Opětovné použití testovaného konstrukčního systému vyžaduje důsledné dodržování instalačních postupů, které jsou uvedeny v obsáhlém manuálu dodávaném výrobcem. Tento manuál obsahuje detailní instrukce týkající se montáže a napojení jednotlivých prvků systému, což je zásadní pro zajištění stability a funkčnosti konstrukce. Systém byl navržen a otestován pro specifické postupy, jejichž nedodržení může vést k neoptimálním výsledkům.

Během experimentu s výstavbou a demontáží se ukázalo, že při nedostatečném stavebním dozoru na místě může dojít k zanedbání instalačních pokynů. K zajištění potřebné kvality budovy a také pro následnou demontáž s principy cirkulární ekonomiky je účast kvalifikovaného stavebního dozoru nutností. Tento přístup vede k lepšímu dodržování postupů a vyšší péči o detaily, což má pozitivní vliv na celkovou kvalitu výstavby. Tato zkušenost ukazuje, že u opětovného použití systému je klíčové zajistit pečlivé dodržování instrukcí, ať už projekt realizují profesionálové nebo cíloví uživatelé.

5. Závěr

Experimentální demontáž a zhodnocení stavebního systému ukázaly, že tento modulární systém představuje významný krok směrem k udržitelnému stavebnictví a cirkulární ekonomice.

Z analyzovaných dat lze konstatovat, že celkový potenciál pro opětovné použití tohoto konstrukčního systému dosáhl 98 % jeho hmotnosti. Předpokládá se ale až 100% potenciál opětovného použití při opatrné demontáži tohoto nosného modulárního systému z překližky. Do uvedené hodnoty jsou započítány pouze materiály spojené přímo se systémem nosné konstrukce. Ekonomická bilance samotného konstrukčního systému odhalila, že náklady na znovupoužití materiálu by se pohybovaly cca okolo 7–10 % pořizovací ceny konstrukce.

V případě ostatních uživatelsky volitelných materiálů (tj. všech ostatních použitých materiálů při výstavbě mimo nosnou konstrukci) bylo dosaženo míry potenciálu pro opětovné využití 63,3 % hmotnosti materiálů a míry recyklovatelnosti 18,4 %. Pouze 18,3 % hmotnosti použitých materiálů při výstavbě experimentálního objektu bylo skládkováno. Tyto materiály mimo nosnou konstrukci jsou voleny uživatelem a mohou se tak lišit v závislosti na konkrétním řešení, stejně jako jejich potenciál pro opětovné využití nebo recyklaci. Ekonomická bilance znovupoužití volitelných materiálů odhalila, že cca 75 % materiálů (z pohledu nákladů) je vhodných pro znovupoužití pro daný scénář, cca 6 % materiálů bylo identifikováno jako „vhodných pro znovupoužití pro jiný typ projektu“ a 19 % materiálů bylo zlikvidováno jiným způsobem.

Výsledky tohoto projektu ukazují, že klíčovým faktorem úspěšného opětovného použití stavebních komponentů je kvalitní návrh systému a pečlivé dodržování instalačních manuálů a správných stavebních postupů. Přestože se v některých případech ukázaly technické a logistické výzvy, bylo zřejmé, že důsledná demontáž a následné opětovné využití materiálů je dosažitelným cílem, předpokladem je komplexní analýza.

Při plánování opětovného použití jednotlivých komponentů je potřeba zvážit nejen jejich technický stav, ale také ekonomické a logistické možnosti pro daný projekt. Zároveň je důležité uvědomit si limity některých materiálů, jako jsou rozvody TZB a sádrokarton, kde opětovné využití naráží na technické bariéry související se současnou stavební praxí.

Po úspěšném experimentu zvažuje firma ecokit s.r.o. vývoj programu zpětného odkupu jako klíčové součásti svého závazku k principům cirkulární ekonomiky. Jedinečnost tohoto programu spočívá v modulárním designu komponent, které jsou mezi sebou zaměnitelné a lze je snadno použít pro konstrukce různých tvarů. V budoucnu by zákazníci mohli vracet nevyužité komponenty, ať už z důvodu zmenšení nebo demontáže stavby, přičemž by tyto části mohly být repasovány a znovu začleněny do nových projektů. Implementace tohoto schématu by zároveň umožnila poskytování nákladově efektivních řešení pro aplikace s vysokou poptávkou, jako jsou nouzová ubytovací zařízení nebo dočasné stavby.

Poděkování

Tato práce vznikla v rámci projektu „Prefabrikovaný recyklovatelný rámový stavební systém na bázi dřeva“, FW04020216, financovaného se státní podporou Technologické agentury ČR a Ministerstva průmyslu a obchodu v rámci Programu TREND.

Konference kroky k udržitelnému stavebnictví

• 4. dubna 2025 v Kongresovém sále PVA EXPO Letňany v Praze
• 2. ročník společné konference redakcí portálů TZB-info, ESTAV.cz a televize estav.tv, zodpovědných firem a všech, kterým záleží na tom, kde žijeme – nese název Kroky k udržitelnému stavebnictví a její 2. ročník proběhne v rámci veletrhů FOR INTERIOR & DESIGN a FOR GARDEN 2025, které představují nejrozsáhlejší a nejkomplexnější událost v oblasti bydlení a zahrady v České republice.
• Konference pod záštitou MŽP ČR, MMR ČR a Českého svazu ochránců přírody.

Dopolední program se specializuje zejm. na revitalizaci brownfieldů, urbanismus, HDV i udržitelné administrativní budovy, jako je unikátní čtyřpodlažní dřevostavba BUDEX Hub, nejvyšší svého druhu v ČR. V odpolední části půjdeme k detailu řešení a výrobků, spojených s recyklací, upcyklací atd. Polední čas je vyhrazen komentované prohlídce vzorků materiálů z cirkulární ekonomiky.

Reference

1. The European Green Deal [online]. 20. duben 2021 [vid. 2021-04-20]. Dostupné z:
   https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?qid=1588580774040&uri=CELEX:52019DC0640
2. KIRCHHERR, Julian, Denise REIKE a Marko HEKKERT. Conceptualizing the circular economy: An analysis of 114 definitions. Resources, Conservation and Recycling [online]. 2017, 127, 221–232. ISSN 0921-3449. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.09.005
3. A new Circular Economy Action Plan For a cleaner and more competitive Europe [online]. 20. září 2021 [vid. 2021-04-20]. Dostupné z: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?qid=1583933814386&uri=COM:2020:98:FIN
4. POMPONI, F. a A. MONCASTER. Circular economy for the built environment: A research framework. Journal of Cleaner Production [online]. 2017, 143, 710–718. ISSN 0959-6526. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.12.055
5. EU taxonomy for sustainable activities - European Commission [online]. [vid. 2024-10-22]. Dostupné z:
   https://finance.ec.europa.eu/sustainable-finance/tools-and-standards/eu-taxonomy-sustainable-activities_en
6. ISO 20887:2020 - Sustainability in buildings and civil engineering works — Design for disassembly and adaptability — Principles, requirements and guidance [online]. [vid. 2024-05-23]. Dostupné z: https://www.iso.org/standard/69370.html
7. MINISTERSTVO ŽIVONÍHO PROSTŘEDÍ. Zákon č. 541/2020 Sb. o odpadech a související předpisy [online]. 16. listopad 2023 [vid. 2023-11-16]. Dostupné z: https://www.mzp.cz/www/platnalegislativa.nsf/%24%24OpenDominoDocument.xsp?documentId=E4044163A66CAA76C1258655002DE3C9&action=openDocument
8. MINISTERSTVO ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ. Vyhláška o podrobnostech nakládání s odpady č. 273/2021 Sb. [online]. 16. listopad 2023 [vid. 2023-11-16]. Dostupné z: https://www.mzp.cz/www/platnalegislativa.nsf/%24%24OpenDominoDocument.xsp?documentId=DE9DB31723575A15C1258758002B40E3&action=openDocument
9. Zákon o stavebních výrobcích a jejich použití do staveb v České republice | MPO [online]. [vid. 2024-10-22]. Dostupné z: https://www.mpo.gov.cz/cz/stavebnictvi-a-suroviny/stavebni-vyrobky/zakon-o-stavebnich-vyrobcich-a-jejich-pouziti-do-staveb-v-ceske-republice--258927/
10. TAČR. Katalog možných použití recyklátu mimo výrobu sádrokartonových desek [online]. [vid. 2024-10-22]. Dostupné z: https://starfos.tacr.cz/cs/vysledky-vyzkumu/RIV%2F68407700%3A21110%2F20%3A00346979?query=wujaaadhr3cq
11. TAČR. Recyklace a přeměna stavebního sádrokartonového odpadu na nové stavební výrobky a aplikace s přidanou hodnotou [online]. [vid. 2024-10-22]. Dostupné z: https://starfos.tacr.cz/cs/projekty/FW03010054
12. Udržitelnost. Rigips [online]. [vid. 2024-10-22]. Dostupné z: https://www.rigips.cz/udrzitelnost/
13. Recyklace dřevního odpadu. Kronospan [online]. [vid. 2024-10-22]. Dostupné z: https://www.mojekrono.cz/fakt/fakt-2/