Зелёные крыши без почвы, устойчивые инновации

I зеленые крыши представляют собой все более актуальное технологическое решение для решения проблем городской окружающей среды, предлагающее значительные преимущества с точки зрения энергоэффективность, смягчение эффекта острова тепло и управление воды метеоритный.

Недавнее исследование, проведенное Университетом Перуджи (Muscas et al., 2022), проанализировало воздействие на окружающую среду инновационной системы зеленая крыша без почвы (Pratotetto®), который использует виды Зойсия тенуифолистная, через методологию Оценка жизненного цикла (ДМС).

Методология исследования и подход LCA

Исследование Маскаса и соавторов. (2022) использовали более общий подход от колыбели до ворот, в соответствии со стандартами ISO 14040:2006 и ISO 14044:2006 дляанализ жизненного цикла. Исследование проводилось с использованием программного обеспечения SimaPro 8.4.0.0 с применением трех различных методик оценки: Экологический след V1.01, МГЭИК 2013 ПГП 100y V1.0 e Рецепт H V1.1.

Методология Рецепт, от термина рецепт (рецепт) — это метод, который преобразует сложные инвентаризации LCI (Инвентаризация жизненного цикла) в ограниченном количестве показателей воздействия на окружающую среду, для двухуровневого анализа:

• средняя точка (средняя точка), которая фокусируется на отдельных экологических проблемах, таких как изменение климата или закисление;
• конечная точка (конечная точка), которая оценивает три основные области защиты: здоровье человека, качество экосистемы и дефицит ресурсов. Суффикс «H» указывает на перспективу. Иерархист (иерархический), который выражает наиболее распространенный научный консенсус и принимает умеренно осторожные подходы к методологическим предположениям.

L 'функциональная единица Для анализа был выбран 1 м² Pratotetto® — модульной системы, которая отличается чрезвычайно малым весом по сравнению с другими решениями для зеленых кровель. Анализ LCA включает все производственные процессы, вход сырья и материалов выходной до ворот завода (исключая этапы транспортировки, установки и обслуживания ввиду их вариативности в каждом конкретном случае).

Весовые характеристики системы Pratotetto®

Одной из отличительные особенности системы Pratotetto® является ее значительно уменьшенный вес по сравнению с традиционными системами зеленых крыш:

• Традиционные экстенсивные зеленые крыши имеют вес от 73 до 270 кг/м² для неглубоких систем;
• Интенсивные зеленые крыши могут достигать веса от 390 до более 730 кг/м² при толщине субстрата не менее 15 см;
• Расчетный вес системы Pratotetto® составляет менее 40 кг/м².

Радикальное снижение веса системы Pratotetto® было достигнуто за счет замена традиционный субстрат для роста (Terreno) c  двойной слой переработанный фетр часто всего 4 см. Эта особенность делает его идеальным для:

• вмешательства в модернизацию зданий, а именно реконструкция существующих зданий за счет интеграции инновационных решений, таких как зеленые крыши, без необходимости сноса;
• широкое применение, даже на конструкциях, не рассчитанных на нагрузку обычных зеленых кровель, например, на исторических зданиях, характеризующих итальянское архитектурное наследие.

Ботаническая характеристика Зойсия тенуифолистная

La Зойсия тенуифолистная Тиле, широко известный как маскворт или корейская бархатная трава, является многолетняя трава принадлежность к семье Poaceae. С морфологической точки зрения, Зойсия тенуифолистная Его отличают:

• его чрезвычайно тонкие листовые пластинки, обычно шириной менее 2 мм, которые придают газону очень нежную текстуру и характерный бархатистый вид;
• столононосный подшипник – то есть с горизонтальное расширение, на уровне земли или чуть ниже – и очень медленный рост, так что образуется толстые ковры которые естественным образом подавляют рост сорняков.

Выбор Зойсия тонколистная для газонов и зеленых крыш это в основном связано с:

• высокий толерантность алло водный стресс и высокие температуры. Благодаря своему тропическому происхождению Zpysia фактически развила очень эффективный фотосинтетический метаболизм типа C4;
• исключительный механическая сила, Чтобы топтание и износ от физического контакта. Поэтому его используют на футбольных полях и других спортивных сооружениях в субтропических и тропических зонах.

Удивительная способность образовывать плотные ковры и приспособляемость к физическим и климатическим стрессовым условиям значительно снижают потребность в агрономическом управлении и уходе.

Инновационные особенности системы без почвы

Системы Пратотетто® Она отличается инновационными технологическими особенностями, которые отличают ее от традиционных зеленых крыш. Субстрат для выращивания состоит из войлочный материал изготовлен из переработанных и термически обработанных текстильных волокон, что обеспечивает тепло- и звукоизоляционные свойства.

Системы капельное орошение Он интегрирован между двумя слоями войлока, а слой нетканого геотекстиля выполняет функцию противокорневого барьера. Под корневым барьером, остроконечный мат в полиэтилен высокой плотности (HDPE) обеспечивает отвод излишков воды.

Инвентаризация жизненного цикла и анализируемые компоненты

L 'Инвентарь LCI определили четыре основных компонента системы:

• Выращивание и уход за зойсией. Рассматриваемая агрономическая модель включала использование азотных (0,039 кг), фосфорных (0,004 кг) и калийных (0,006 кг) удобрений, а также специфических гербицидов, таких как соединения пендиметалина и пиридина. Механические операции включают скашивание, культивацию, внесение удобрений и орошение (132 литра/год на функциональную единицу);
• Система капельного орошения. Полиэтиленовые трубы со встроенными капельницами, из расчета 0,08 метра эквивалентной трубы HDPE DN 200 на м²;
• Производство войлока. Процесс стерилизации переработанных волокон при температуре 180°C без использования воды, химикатов и клея, с потреблением энергии 9,814 МДж на кг продукта.
• Дренажный слой. Дренажный геокомпозит с остроконечной структурой в сочетании с фильтрующим геотекстилем, изготовленный из волокон HDPE плотностью 565 г/м² и полипропиленовых (PP) волокон плотностью 150 г/м².

Результаты оценки воздействия

Анализ Рецепт средняя точка подчеркнули, что производство войлока представляет собой компонент, оказывающий наибольшее воздействие (4,44 кг экв. CO₂/м²), на истощение озонового слоя, подкисление почвы и образование твердых частиц, в основном из-за высоких энергетических затрат на обработку переработанных волокон.

выращивание Зойся В основном это влияет на естественную трансформацию почвы и закисление суши, а также на экотоксичность морской и пресной воды. Нормализованные данные показывают, что сохранение азотных питательных веществ в окружающей среде способствует морской эвтрофикации, в то время как обработка гербицидами влияет на категории экотоксичности.

Анализ Рецепт конечная точка подтвердили, что дренажный слой имеет наибольшую ценность с точки зрения дополнительных затрат на будущую добычу ресурсов, в то время как производство войлока оказывает наибольшее влияние на здоровье человека и потерю видов экосистемы. The одиночный счет общее количество составляет 735,92 млн. тонн, из которых 48% (356,64 млн. тонн) приходится на войлок.

Влияние изменения климата и углеродный след

Согласно методологии МГЭИК 2013 ПГП 100 лет, производство 1 м² Pratotetto® требует Потенциал глобального потепления 7,66 кг CO₂-экв. Распределение воздействий показывает, что основным источником является войлок (4,47 кг CO₂-экв., 58%), за которым следуют дренажный слой (1,77 кг CO₂-экв., 23%), система капельного орошения (0,73 кг CO₂-экв., 10%) и выращивание зойсии (0,70 кг CO₂-экв., 9%).

Анализ Экологический след подтвердилось высокое влияние производства войлока на категорию углекислого газа, в то время как другие компоненты оказывают большее влияние на менее значимые категории ядерной энергетики и землепользования.

Анализ чувствительности и альтернативные сценарии

L 'Анализ чувствительности Оценили три гипотетических сценария, чтобы проверить влияние изменений в компонентах с наибольшим воздействием:

• сценарий 1. Использование дренажного мата с 60% переработанного полиэтилена высокой плотности — снижение общего воздействия на 9,02%.
• сценарий 2. Использование 100% фотоэлектрической электроэнергии для производства войлока – значительное снижение, – 48,87%.
• сценарий 3. Увеличение активных средств защиты растений на 30% и орошение – увеличение на 0,20%.

Результаты показывают, что воздействие Pratotetto® более чувствительно к изменениям энергетическая смесь используемым, а не происхождению материалов, что подчеркивает важность возобновляемых источников энергии.

Сравнение с научной литературой

Полученные результаты соответствуют немногочисленным данным, имеющимся в литературе, принимая во внимание, что исследования LCA применялись к зеленые крыши все еще ограничены и часто включают несколько стадий жизненного цикла:

• Мансо и др. (2018) проанализировали коммерческую систему Geogreen, определив слой поддержки как основную причину воздействия;
• Ринкон и др. (2014) сравнили различные типы зеленых крыш с различными субстратами, подчеркнув, что переработанная резина, более похожая на анализируемый субстрат, представляет наибольшую нагрузку на окружающую среду на этапе производства.

Последствия для создания устойчивого развития

Анализ подчеркивает высокая производительность беспочвенной системы Pratotetto® с точки зрения устойчивость, особенно для его применимости в сценариях модернизация здания благодаря своему малому весу. Система сводит к минимуму количество слоев, необходимых для сборки зеленой крыши, что делает ее подходящей для многих существующих зданий, не имеющих достаточной несущей способности для традиционных систем.

Исследование подчеркивает важность повторное использование отходов текстильной промышленности, способствующей развитию экономики замкнутого цикла. Однако воздействие войлока обусловлено исключительно электроэнергией, необходимой для обработки переработанных волокон, что позволяет предположить возможность дальнейшего снижения воздействия путем использования возобновляемые источники энергии.

Рекомендации и будущие разработки

В исследовании (Muscas et al., 2022) рекомендуется несколько стратегий для дальнейшего улучшения экологическую безопасность. системы беспочвенной зеленой кровли Pratotetto®:

1. Энергетический переход. Внедрение возобновляемых источников на этапе обработки волокна, что значительно снижает общее воздействие производства;
2. Интегрированное агрономическое управление. Улучшение практики удобрения и обработки почвы для Zoysia посредством комплексных или органических подходов к управлению;
3. Оптимизация материалов. Использование пластиковых материалов с более высокой долей переработанных источников для дренажного слоя;
4. МОНИТОРИНГ. Наконец, для полной оценки жизненного цикла рекомендуются дальнейшие исследования, включая этапы эксплуатации и окончания срока службы.

выводы

Исследование представляет собой значительный вклад в понимание воздействие на окружающую среду инновационных систем зеленых кровель, предоставляющих необходимые количественные данные для принятия обоснованных решений в строительном секторе. Система Pratotetto® демонстрирует интересный потенциал для смягчение городского климата, при этом выбросы CO₂ составят 7,66 кг/м², и их можно дополнительно снизить за счет оптимизации энергобаланса.

подход незапятнанный (без земли) с Зойсия тенуифолистная Это представляется многообещающим технологическим решением для широкого внедрения зеленая инфраструктура в городских условиях, особенно в средиземноморском климате, с максимальной выгодой для здоровье и благополучие жителей. Методология оценки жизненного цикла обеспечивает надежную основу для оценки аналогичных технологий, способствуя разработке более устойчивых и устойчивых к изменению климата строительных решений.

Исследование также подчеркивает важностьтехнологические инновации в секторе зеленых крыш, демонстрируя, как интеграция переработанных материалов и передовых методов выращивания может внести значительный вклад в экологическую устойчивость застроенной среды, поддерживая цели декарбонизация строительного сектора.

Дарио Донго

Библиография

• Бьянкини, Ф. и Хьюадж, К. (2012). Насколько «зелены» зеленые крыши? Анализ жизненного цикла материалов для зеленой кровли. Строительство и окружающая среда, 48 (1), 57-65. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2011.08.019
• Каталано К., Лаудичина В.А., Бадалукко Л. и Гуарино Р. (2018). Некоторые европейские нормы и рекомендации по озеленению крыш через призму биоразнообразия: имеют ли значение экорегионы и характеристики растений? Экологическая инженерия, 115, 15-26. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2018.01.006
• Кук-Паттон, С. К., и Бауэрле, Т. Л. (2012). Потенциальные преимущества разнообразия растений на озелененных крышах: обзор литературы. Журнал экологического менеджмента, 106, 85-92. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2012.04.003
• Даннетт, Н. и Кингсбери, Н. (2008). Озеленение крыш и живых стен. Пресс-подборщик древесины. ISBN: 978-0-88192-882-9
• Фантоцци Ф., Рокки Л., Брунетти М., Перон Ф. и Саро О. (2021). Действительно ли зеленые крыши обеспечивают значительную экономию энергии в средиземноморском климате? Критическая оценка на основе различных тематических исследований. Границы архитектурных исследований, 10 (2), 447-465. https://doi.org/10.1016/j.foar.2021.01.006
• Фернандес-Каньеро Р., Эмильссон Т., Фернандес-Барба К. и Эррера Мачука М.А. (2013). Системы зеленых крыш: исследование общественного мнения и предпочтений на юге Испании. Журнал экологического менеджмента, 128, 106-115. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2013.04.052
• Колокоца Д., Сантамоурис М. и Зерефос С.К. (2013). Потенциал смягчения последствий возникновения городского острова тепла с помощью зеленых и прохладных крыш в европейском климате для офисных зданий в условиях свободного перемещения. Солнечная энергия, 95, 118-130. https://doi.org/10.1016/j.solener.2013.06.001
• Король Е. и Шушунова Н. (2016). Преимущества технологии модульной зеленой кровли. Проседиа Инжиниринг, 161, 1820-1826. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.673
• Ли, В. К. и Йенг, К. К. А. (2014). Комплексное исследование эффективности зеленой кровли с точки зрения экологии. Международный журнал устойчивой застроенной среды, 3 (1), 127-134. https://doi.org/10.1016/j.ijsbe.2014.05.001
• Мансо, М., Теотонио, И., Сильва, К.М., и Круз, Колорадо (2018). Анализ жизненного цикла новой модульной системы озеленения. Наука всей окружающей среды, 627, 1146-1153. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.01.198
• Ментенс Дж., Раес Д. и Херми М. (2006). Зеленые крыши как инструмент решения проблемы стока дождевой воды в урбанизированном XXI веке? Пейзаж и городского планирования, 77 (3), 217-226. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2005.02.010
• Мускас Дезире, Ланди, ФФА, Фабиани, К., Громанн, Д., и Рокки, Л. (2022). Эффективность безпочвенной зеленой крыши Zoysia: оценка жизненного цикла. Экологические и климатические технологии, 26 (1), 955-967. https://doi.org/10.2478/rtuect-2022-0072
• Ниачу А., Папаконстантину К., Сантамоурис М., Цанграсулис А. и Михалакаку Г. (2001). Анализ тепловых свойств зеленой кровли и исследование ее энергоэффективности. Энергия и здания, 33 (7), 719-729. https://doi.org/10.1016/S0378-7788(01)00062-7
• Паттон, А. Дж., Шварц, Б. М., и Кенворти, К. Э. (2017). История, использование и улучшение зойзии травы (Zoysia spp.) в Соединенных Штатах: обзор. Культурная наука, 57, 37-72. https://doi.org/10.2135/cropsci2017.02.0074
• Ринкон Л., Кома Дж., Перес Г., Кастелл А., Бур Д. и Кабеса Л. Ф. (2014). Экологические характеристики переработанной резины в качестве дренажного слоя на экстенсивных зеленых кровлях. Сравнительная оценка жизненного цикла. Строительство и окружающая среда, 74, 22-30. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2014.01.001
• Шафик, М., Ким, Р., и Рафик, М. (2018). Обзор оценки жизненного цикла зеленых крыш. Журнал чистого производства, 250, 119471. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119471
• Вацек П., Струхала К. и Матейка Л. (2017). Исследование жизненного цикла полуинтенсивных зеленых кровель. Журнал чистого производства, 154, 203-213. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.03.188
• Виджаярагхаван, К. (2016). Зеленые крыши: критический обзор роли компонентов, преимуществ, ограничений и тенденций. Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, 57, 740-752. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.119
• Уэрли, Б. Г., Гарднер, Д. С., Метц, С. П., и Уолц, А. Л. (2011). Низкозатратная производительность сортов зойсии (Zoysia spp.), выращиваемых в густой тени деревьев. HortScience, 46 (7), 1033-1037. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.46.7.1033
• Янг, Х. С., Канг, Дж. и Чой, М. С. (2012). Акустическое воздействие систем зеленой крыши на низкопрофильную конструкцию на уровне улицы. Строительство и окружающая среда, 50, 44-55. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2011.10.004

Дарио Донго

+ сообщенияBio

Дарио Донго, юрист и журналист, доктор наук в области международного пищевого права, основатель WIISE (FARE - GIFT - Food Times) и Égalité.

• Равенство: Инклюзивность и борьба с культурными и архитектурными барьерами
• Инвалидность и независимая жизнь, отчет ЕС
• Реформа системы инвалидности в Италии: современное состояние
• Бюджет ЕС на 2026 год: благосостояние, а не оружие