Строительство, как важнейший промышленный комплекс, имеет ключевое значение для развития РФ. Однако, при огромном положительном влиянии, оно значительно загрязняет экосистему. В настоящее время, остро стоит вопрос использования новых экологически чистых материалов. Повторное использование материалов дает возможность минимизировать необходимость применения нового сырья, тем самым сократив отходы.

Используемые в современном строительном производстве экологически чистые материалы можно объединить в несколько групп, которые формируют будущее этой отрасли: бетоны с применением определенных компонентов в составе, графен, материалы, полученные на 3D принтере, наноматериалы, материалы, генерирующие энергию, композиционные материалы, биоразлагаемые материалы [4].

В строительной отрасли минерально-сырьевые ресурсы занимают особое место, сегодня, когда из-за необратимых изменений в природной среде в процессе техногенного воздействия нарастают экологические проблемы. Рациональное использование и эффективное сбережение природных ресурсов- важнейшая задача жизнедеятельности любого государства. Наилучшим решением может стать использование техногенного сырья (вторичные отходы), включающее комплекс самых разнообразных промышленных отходов и побочных продуктов: металлургических шлаков, золу ТЭС, продуктов переработки древесины и других. Производство из техногенного сырья обходится намного дешевле, поскольку исключает добычу, транспортировку и прочие технологические операции [3].

Учитывая, что объемы побочных и попутных продуктов различных отраслей промышленности постоянно возрастает, необходимость последовательного повышения уровня их использования становится важнейшей общегосударственной задачей. В этой связи немаловажное значение имеет использование отходов промышленной переработки сельского хозяйства [5].

Экологически чистые строительные материалы разделяются на две группы: абсолютно экологичные и условно экологичные. Абсолютно экологически чистые стройматериалы происходят от самой природы. Их недостатком является то, что они не всегда способны удовлетворять техническим и нормативным требованиям.

В связи с этим, в строительстве широко используются условно экологичные материалы. Эти строительные материалы также изготавливаются из природных ресурсов, безопасны для окружающей среды, и обладают более высокими техническими показателями [1].

Хотя экоматериалы предлагают многообещающие решения для снижения воздействия строительства на окружающую среду, их внедрение в основную практику требует решения ряда системных проблем: необходимы согласованные усилия по обновлению строительных норм и правил, которые ограничивают использование инновационных материалов, образовательные и просветительские кампании должны пропагандировать преимущества экоматериалов для преодоления культурного сопротивления.

Государственные субсидии для экоматериалов могли бы помочь стимулировать большее число строителей внедрять экологически чистые методы [2].

Если для каждого условно экологичного материала рассчитать коэффициент экологичности, то можно провести оценку наиболее предпочтительного варианта материала.

Для расчета коэффициента экологичности используется следующая формула (1):

КЭ = (1)

где:

𝑛 — количество экологических показателей, которые учитываются при расчете;

w _i — весовой коэффициент для каждого показателя;

x _i — значение соответствующего показателя для материала [7].

Экологические показатели (n):

1. Показатель экологической безопасности — уровень выбросов вредных веществ при производстве, эксплуатации и утилизации.
2. Энергопотребление при производстве — количество энергии, затраченной на производство единицы материала.
3. Углеродный след — объем выбросов CO₂ эквивалента за весь цикл жизненного цикла материала.
4. Использование возобновляемых ресурсов — доля материалов, произведенных из возобновляемых источников.
5. Показатель переработки и вторичного использования — процент перерабатываемых или повторно используемых компонентов.
6. Экологическая сертификация — наличие сертификатов, подтверждающих экологические стандарты.
7. Показатель токсичности — уровень выделения токсичных веществ при эксплуатации.
8. Показатель долговечности и износостойкости — чем выше долговечность, тем меньше необходимость в замене и утилизации.
9. Показатель утилизации и захоронения — возможность безопасной утилизации или переработки после окончания срока службы.

Весовые коэффициенты для каждого экологического показателя могут варьироваться в зависимости от целей оценки, типа проекта и нормативных требований. Обычно их устанавливают экспертным путем или на основе стандартных методик оценки экологической эффективности.

Весовые коэффициенты для каждого показателя:

Показатель экологической безопасности — 0.15;

Энергопотребление при производстве — 0.15;

Углеродный след — 0.20;

Использование возобновляемых ресурсов — 0.10;

Показатель переработки и вторичного использования — 0.10;

Экологическая сертификация — 0.10;

Показатель токсичности — 0.10;

Показатель долговечности и износостойкости — 0.05;

Показатель утилизации и захоронения — 0.05;

Общий сумма коэффициентов равна 1.00 (или 100 %).

Показатели оценки экологичности для разных видов бетона:

Цементный бетон:

 Показатель экологической безопасности: Средний уровень, так как содержит стандартный цемент — Средний (балл 3 из 5).

 Энергопотребление при производстве: Высокое — около 300–400 кВт·ч/м³.

 Углеродный след: Высокий — примерно 400–600 кг CO₂-эквивалента на м³.

 Использование возобновляемых ресурсов: Низкое

 Показатель переработки и вторичного использования: Средний — возможна переработка отходов.

 Экологическая сертификация: Нет или частично.

 Показатель токсичности: Средний — возможное выделение вредных веществ.

 Долговечность и износостойкость: Высокая — долговечный материал.

 Утилизация и захоронение: Возможна — переработка и повторное использование.

Бетон с заменой 15 % цемента на золу рисовой шелухи:

 Показатель экологической безопасности: Выше среднего — снижение вредных выбросов и токсичных веществ за счет использования отходов — 4 из 5.

 Энергопотребление при производстве: Немного ниже, чем у стандартного бетона, благодаря уменьшению потребности в цементе.

 Углеродный след: Снижен примерно на 15–20 % — около 320–480 кг CO₂-эквивалента на м³.

 Использование возобновляемых ресурсов: Повышено — использование аграрных отходов вместо части цемента.

 Показатель переработки и вторичного использования: Повышен — использование отходов рисовой шелухи способствует утилизации.

 Экологическая сертификация: Возможна — наличие сертификатов, подтверждающих экологическую эффективность.

 Показатель токсичности: снижение содержания вредных веществ и токсичных соединений.

 Долговечность и износостойкость: Может быть сопоставимой со стандартным бетоном, зависит от качества обработки отходов.

 Утилизация и захоронение: возможна переработка и повторное использование отходов.

Гипсобетон:

 Показатель экологической безопасности: Высокий — гипс менее вреден, возможны выбросы при производстве. — Выше среднего (балл 4 из 5).

 Энергопотребление при производстве: Среднее — гипс менее энергоемкий.

 Углеродный след: Ниже цемента — примерно 100–200 кг CO₂ на м³, в зависимости от технологии.

 Использование возобновляемых ресурсов: Высокое — гипс природный или переработанный.

 Показатель переработки и вторичного использования: Высокий — гипсовый мусор легко перерабатывается.

 Экологическая сертификация: есть сертификаты экологической безопасности.

 Показатель токсичности: Низкий

 Долговечность и износостойкость: Средняя

 Утилизация и захоронение: гипс легко перерабатывается или утилизируется.

Внедрение материалов с высоким коэффициентом экологичности в строительные проекты помогает уменьшить потребление традиционных ресурсов и способствует переходу к более устойчивым методам строительства.

Нерудные строительные материалы, такие как бетон, играют важную роль в современном строительстве. Основной компонент этих материалов — заполнители.

Однако значительные запасы содержатся в техногенных отходах, которые могут быть использованы в производстве строительных материалов.

Восстановление материалов из отходов производства и потребления снижает затраты на добычу и транспортировку природных заполнителей, что делает производство строительных материалов более экономически выгодным. Некоторые техногенные материалы, такие как зола и шлаки от горнодобывающих и металлургических предприятий, могут обладать уникальными свойствами, улучшающими физико-механические характеристики строительных материалов.

Примеры использования техногенного сырья:

 Зола станций теплоснабжения: Вместо захоронения золы, она может использоваться в качестве добавки к бетону, что улучшает его прочностные характеристики.

 Отходы металлургических производств: Шлаки и металлургическая пыль могут быть использованы в качестве заполнителей для производства кирпичей и других строительных блоков.

 Производство каменных бетонных стеновых блоков (шлакоблоков) с использованием щебня и отсевов дробления пород.

Однако, несмотря на потенциал, производство строительных материалов из отходов пока ограничено из-за неоднородности состава и свойств пород, недостатка информации об экологической безопасности и необходимости дополнительных затрат на обогащение при переработке [6].

Экологическая оценка бетона: в составе используется песок и гравий –невозобновляемые ресурсы; обладает значительным углеродным следом, из-за процессов производства портландцементного клинкера; имеет высокую стоимость и сложность переработки; в зависимости от источника заполнителей может содержать радиоактивные элементы.

Использование экологически безопасных строительных материалов способствует значительному снижению негативного воздействия строительной отрасли на окружающую среду. Внедрение материалов, содержащих вторичное сырье, позволяет уменьшить объем использования природных ресурсов и снизить энергетические затраты.

Расчет коэффициентов экологичности на основе многофакторных показателей является эффективным инструментом для оценки и выбора оптимальных материалов в строительных проектах.

Для широкого внедрения экологически чистых материалов необходимо совершенствование нормативной базы, усиление образовательных программ и предоставление государственных субсидий, что обеспечит системное повышение экологической устойчивости строительных технологий.

Литература:

1. Дьяконова, Ю. Е. Использование экологически чистых материалов в строительстве / Дьяконова Ю. Е., Харкевич А. С. // Инвестиции, строительство, недвижимость как драйверы социально-экономического развития территории и повышения качества жизни населения. Материалы X Международной научно-практической конференции. В 2-х частях. Под редакцией Т. Ю. Овсянниковой, И. Р. Салагор. 2020. С. 653–657.
2. Онлабаев К. Т. Стратегии улучшения строительного процесса через интеграцию экологически чистых материалов // Universum: технические науки. 2024. № 12–3 (129). С. 60–64.
3. Тотурбиев Б. Д. Инновационные технологии производства экологически чистых строительных материалов нового поколения / Тотурбиев Б. Д., Мамаев С. А., Тотурбиева У. Д. // Геология и геофизика Юга России. 2018. № 4. С. 149–155.
4. Шнейдер Е. М. Экологически чистые материалы в строительстве: путь к устойчивому прогрессу // Научный вестник Государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Невинномысский государственный гуманитарно-технический институт». 2025. № 2. С. 43–48.
5. Тотурбиев Б. Д. Использование полисиликатнатриевых композиционных вяжущих из нерудного минерального сырья для утилизации сельскохозяйственных отходов // Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. 2020. № 2 (81). С. 99–104.
6. Скрипник С. А. Производство экологически чистых строительных материалов: использование техногенных отходов // Научно-Исследовательский Центр «Science Discovery». 2024. № 17. С. 202–206.
7. Сиваков А. П. Экотехнологии в строительстве: перспективы и инновации // Холодная наука. 2025. № 14. С. 75–85.