V časopise ERA21 #128, který vyšel 21.4.2022 vyšel náš článek podrobně seznamující především odbornou veřejnost a studenty architektury se základními principy i možnostmi cirkulární architektury, tak jak je toto téma téma podrobněji zkoumáno a rozvíjeno v zahraničí během posledních deseti let. S laskavým svolením redakce jej zveřejňujeme. Cirkulární architektura rozvíjí možnosti stavebnictví, tak aby bylo kompatibilní s principy cirkulární ekonomie, jako nového, perspektivního ekonomického motoru udržitelnosti. Tedy pouze pokud se bude odehrávat v mantinelech koblihy, resp donutu, jak je definuje Kate Raworth v knize Doughnut Economics: Seven Ways to Think Like a 21st-Century Economist.
Cirkulární revoluce
Osvojení principů cirkulární architektury je podmíněno především změnou v přístupu jak k návrhu staveb, tak i ke stavební praxi. Cirkularita neznamená v první řadě recyklaci, jak se často uvádí; recyklace je naopak až posledním a nejméně výhodným z řady možných postupů. Cirkulárními také nelze nazývat různá polovičatá řešení. Pokud se například znovu využívají suroviny nebo přebytky z produkce na výrobu něčeho, co může plnit užitečnou funkci, a šetřit tak těžbu primárních surovin, jde jistě o chvályhodný čin. Pokud však ten samý produkt
po svém dožití nebude opětovně využitelný či recyklovatelný, dostáváme se naopak do slepé uličky, která přeje zejména lineární ekonomice.
Schema cirkularniho hospodařstvi; zdroj: Ellen MacArthur Foundation podle Cradle to Cradle
Biologický cyklus (levá strana schématu) Biologické cykly ještě donedávna fungovaly velmi stabilně. Přírodní koloběhy můžeme v cirkulárním hospodářství využívat celé věky, pokud ovšem nenarušíme jejich regenerativní kapacity (a vyhneme se nevratné klimatické změně). K původní rovnováze však dnes máme daleko z mnoha různých důvodů, ať už jde o průmyslové zemědělství, nadměrný rybolov, rozsáhlé změny ve využití půdy, odlesňování a podobně. Adekvátním přístupem při využívání přírodních zdrojů je proto přispívat zároveň k jejich regeneraci a ochraně. | Technický cyklus (pravá strana schématu) Technickými cykly se nazývají procesy, které přerušují klasický lineární model produkce a snaží se dlouhodobě uchovat zpracované primární suroviny co nejdéle v oběhu. To má smysl jen po vzoru přírody, tedy co nejefektivněji a s co nejmenším vynaložením další energie. Jinak řečeno to znamená volit raději dlouhodobá řešení, vyšší variabilitu, možnost sdílení, opravitelnost i zušlechtitelnost a až na skutečném konci životnosti jednotlivých částí pak zajistit jejich dokonalou proměnu v něco nového. Strategií, jak toho dosáhnout, je mnoho a lze je kombinovat. |
Teorie cirkulárního hospodářství
Současná lineární ekonomika je nastavená tak, aby těžila panenské suroviny (protože je to často nejvýhodnější), vytvořila produkty, které se co nejrychleji stanou odpadem, a mohla těžit další suroviny (recyklujeme pouze okolo 9 % každoročního obchodovaného objemu). Tento model by byl dlouhodobě neudržitelný i bez ohledu na klimatickou krizi kvůli omezenosti zdrojů a exponenciálnímu růstu ekonomiky na něm závislé.
Základní koncepce cirkulárního hospodářství oproti tomu vychází z pozorování přírodních cyklů. Ve složité spleti interakcí probíhajících mezi živými i neživými přírodními formami zde nevzniká žádný nechtěný a toxický odpad. Vše je potravou či prostředkem pro vznik něčeho jiného. Při stabilním klimatu i slunečním záření to tak může fungovat v podstatě donekonečna. A právě to je cílem cirkulárního hospodářství jak pro biologickou, tak pro technickou větev pomyslného toku materiálů od jejich získávání a těžby přes produkci toho, co využíváme,
až po navracení všech materiálů zpět do oběhu. Vedle předešlých teorií udržitelnosti je tato velmi dobře srozumitelná a představitelná v praxi, i když některé technické otázky jsou stále před námi. Odborníci se spíše neshodují jen na tom, zda je možný decoupling, tedy neustálý ekonomický růst při relativně stejném objemu obchodovaných surovin. Ale tuto akademicko-ideologickou otázku nechme stranou a zaměřme se na snáze uchopitelnou, praktickou stránku věci.
Koncept klouzavých vrstev
„Náš základní argument je, že něco jako budova ve skutečnosti neexistuje. Správně koncipovaná stavba je několika vrstevnatý systém částí s různou životností.“
Autory termínu a konceptu tzv. klouzavých vrstev (Shearing Layers of Change) jsou architekt Frank Duffy a spisovatel a vědec Stewart Brand, který myšlenky více rozvedl ve své knize z roku 1994.2 Přemýšlet o stavbě jakožto o paralelních vrstvách nebo procesech namísto jednoho svébytného objektu může být na první pohled zvláštní. Jenomže realita tomu odpovídá mnohem víc. Stavba je jednolitým objektem hlavně v krátce trvajících fázích návrhu, realizace a prezentace; brzy poté však každá z jejích složek začíná žít vlastním životem. Různé části mají různou dobu životnosti nejen z estetických důvodů, ale i ve vztahu k proměnám ve využití, zastarávání technologií nebo jejich poruch, opotřebení či fyzické degradaci materiálů. Stewart Brand nazývá tyto části vrstvami a jako imperativ návrhu klade na srdce architektům jejich vzájemné klouzavé, variabilní spojení. Jenom pak je totiž možné složky stavby spravovat jednotlivě, a vyvarovat se tak zastarávání a extrémně vysokých nákladů na potřebné úpravy, či dokonce vynucené demolice celé stavby, která přestala být ekonomicky adaptovatelnou na měnící se podmínky.
Pokud nosná konstrukce umožní jednoduché dispoziční změny, stavba bude v budoucnu mnohem variabilnější. Jestliže se snadno dostaneme ke všem rozvodům a technologiím, výrazně se tím usnadní jejich oprava a výměna za novější. Jednoduchá údržba, opravy nebo i kompletní výměny v těchto vrstvách prodlouží život budovy, která tak může jít s dobou a měnícími se potřebami svých uživatelů. Těchto principů využívají například moderní kancelářské objekty, které už dopředu počítají s neustálými změnami (alespoň ve svých útrobách).
Koncept klouzavých vrstev; zdroj: How Buildings Learn: What Happens After They’re Built
Brandův imperativ návrhu
„Adaptivní budova musí umožňovat skluz mezi různě se střídajícími systémy pozemku, konstrukce, pláště, služeb, prostorového uspořádání a věcí. Jinak pomalé systémy zablokují tok těch rychlých a rychlé systémy svou neustálou změnou rozbijí systémy pomalé.“
Koncept klouzavých vrstev; zdroj: How Buildings Learn: What Happens After They’re Built
Návrh rozebíratelné budovy
Pro další zpracování či nové využití částí stavby je důležité, aby byla jejich demontáž jednoduchá a aby se dalo snadno identifikovat složení jednotlivých komponent. Rozebrání stavby se jinak nevyplatí, a nebude tedy z ekonomického hlediska dávat smysl. To je současný stav většiny demolic. Termín design for disassembly (návrh rozebíratelné budovy) pochází ze spotřebního průmyslu, kde byla učiněna řada cenných poznatků, jak v budoucnu umožnit snadnou demontáž, výměnu či opravitelnost prvků. Zcela ideální je samozřejmě spolu s výrobkem navrhovat celý odběratelský řetězec, aby byl připraven na zpracování budoucích demontovaných částí.
Jakkoli to u staveb, které mají obvykle dlouhou životnost, zní jako sci-fi, tyto ekonomické modely se již začínají zavádět a dnes se stávají lukrativními. Snadná demontáž zohledněná v samotném návrhu stavby je proto klíčem k úspěchu cirkulární architektury. Další velmi praktickou pomůckou pak může být i zavádění BIM, především ve smyslu managementu (databáze a správy) jednotlivých elementů. Naopak je třeba se vyvarovat postupů a prvků, které znovuvyužití komplikují nebo jej zcela znemožňují, a odsuzují tak budovu k demolici, po níž zůstane v nejlepším případě směsný štěrk a kupa toxického odpadu ke skládkování. Prakticky nerecyklovatelnými jsou ty prvky, které se nedají jednoduše rozdělit na jednotlivé základní materiály, jako jsou například kompozity, materiály s neznámými příměsemi, barevné nátěry či lepené spoje (silikonová lepidla nebo PUR pěny).
Cirkulární strategie podle životní fáze stavby
V jednotlivých životních fázích stavby lze aplikovat různé strategie pro prodloužení životnosti jejích částí a pro navracení již opotřebených a dožitých prvků zpátky do oběhu.
Schéma cirkulární strategie podle životní fáze stavby; zdroj: edX TU Delft.
FÁZE NÁVRHU A VÝROBY STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ
Odmítnutí (refuse)
Největší úspory zdrojů i emisí lze logicky dosáhnout tím, že novou budovu
zkrátka nepostavíme – za předpokladu, že dokážeme pro uspokojení současných
potřeb nalézt jiné řešení. Takové rozhodnutí je zpravidla spíše manažerské než
architektonické, nicméně právě architekti mohou pomoci vhodně a kreativně
přizpůsobit již existující prostory.
Znovupromyšlení (rethink)
Znovupromyšlení celé stavby s ohledem na celý její životní cyklus až po demolici
a nakládání s odpadem. Změna přístupu je gros cirkulárního uvažování. Brát
už v návrhu stavby v úvahu všechny její životní fáze včetně otázek adaptace,
renovace a demontáže znamená předjímat důsledky dnešních rozhodnutí.
Redukce (reduce)
Výrazné snížení spotřeby energií a pitné vody je u nových staveb standardem.
Jen redukce zabudovaných emisí ve stavbách ještě není ani zdaleka
samozřejmostí.
FÁZE REALIZACE STAVBY A JEJÍ NÁSLEDNÉ UŽÍVÁNÍ
Znovuvyužití, opětovné použití (reuse)
Počítat s opětovným použitím materiálů, stavebních výrobků i celých budov se řadí
mezi nejšetrnější postupy k zajištění dlouhé životnosti staveb a jejich komponentů.
Oprava (repair)
Opravitelnost jednotlivých částí souvisí s kvalitou materiálů a prvků a jejich
zabudováním. Opravitelnost přitom zásadně prodlužuje životnost stavby.
Renovace (refurbish)
Oprava a obnova povrchů a modernizace vybavení může být dostačující při změně
nájemců. Výraznější zásahy bychom nazvali spíše rekonstrukcí.
Repase (remanufacture)
Tvorba nového produktu s využitím nebo úpravou již existujících komponent může
být výrazně úspornější než zcela nová výroba prvků, byť z recyklovaných materiálů.
Změna účelu využití (repurpose)
Využití stávajícího prvku v původní nebo modifikované podobě tak, aby plnil nový
účel a nabídl další hodnotu.
FÁZE UKONČENÍ PROVOZU
Recyklace (recycle)
Recyklací se rozumí pouze uvedení materiálu zpět do výrobního cyklu ve stejné
kvalitativní úrovni. Za recyklaci je ale často zaměňován tzv. downcycling, kdy
je materiál přetvořen ve výrobek nižší kvality nebo diskutabilnější užitnosti.
Případně původní hodnota materiálu postupně klesá a jednou nevyhnutelně
dospěje do bodu znemožňujícího další zpracování. Opakem je upcycling, druhotné
zušlechtění materiálu. Tento termín se obecně používá nejčastěji v souvislosti
s přeměnou odpadu či jiných nežádoucích produktů v něco nového v souladu
s výše uvedenými termíny reuse a repurpose. Průmyslová recyklace se pak zabývá
druhotným víceúrovňovým zužitkováním většiny průmyslových přebytků a prevencí
vzniku odpadu.
Zpětné získávání energie a tepla (recover)
Poslední možností, jak naložit s dále nerecyklovatelným a nevyužitelným odpadem,
je vytěžení energie z daného materiálu. V praxi se jedná například o rozklad a pálení
biomasy v bioplynových stanicích.
To, jakým způsobem jsou navrženy a vyrobeny všechny stavební materiály, výrobky a stavby, předurčuje jejich možnou opravu, adaptaci a nakonec i recyklaci, aby se nestaly další ekologickou zátěží. Návrhová fáze je tedy pro přechod na cirkulární fungování klíčová, ať už jde o výrobu materiálů, nebo navrhování staveb. V současnosti se pozornost upírá spíš k opačné stránce – jak nakládat se stavební sutí a odpady. Ty v České republice činí asi 60 % veškerého odpadu, a představují proto velkou zátěž pro přírodní prostředí. Drcení stavební suti na kamenivo
má své ekologické i ekonomické přínosy, ale stále se jedná o tzv. downcycling, který nenahradí plnohodnotnou recyklaci. Zavádět cirkularitu od konce životního cyklu by znamenalo
vyvinout nové a vysoce efektivní technologie rozebírání staveb a recyklace jednotlivých složek, což je možná až příliš velké sousto. Jako mnohem efektivnější i ekonomicky výhodnější se jeví
navrhování staveb, které budou zároveň bankami materiálů, jak si ukážeme v následujících příkladech.
Cirkulární strategie pro různá měřítka
Materiály a stavební výrobky
Na úrovni materiálů a stavebních výrobků jde o promyšlení toho, jakým způsobem je používáme a jak je zabudováváme do staveb. Jak kvalitní materiály udržet co nejdéle v oběhu? Většině z nich dlouhodobě nesvědčí vlhké prostředí, na druhém místě je opět snadná demontáž.
Dobrým příkladem jsou rozebíratelné cihelné stěny. Pohledové cihly mohou za dobrých podmínek vydržet i staletí a lze je znovu použít na dalších místech. Jediným problémem je jejich
lepení maltou, kvůli níž je později prakticky nemožné a nesmírně drahé cihly očistit.
Znovu použitelnými mohou být všechny demontovatelné konstrukční prvky, jako jsou sloupy, trámy, desky. Mechanické a šroubované spoje mají dlouhou tradici použití. V rámci návrhu
je však nutné zajistit k nim přístup pro snadné rozebrání. Například hliníkové prvky bez povrchových úprav mají dlouhou životnost a extrémní rezistenci vůči povětrnostním vlivům. Ačkoli produkce hliníku zanechává jednu z nejhorších ekologických stop mezi stavebními materiály, konstrukční slitiny z aluminia lze recyklovat s vynaložením pouze 5 % energie ve srovnání s primární výrobou. Hliník je tak lukrativním kandidátem pro cirkulární ekonomiku. Jeho recyklaci v současnosti nicméně komplikuje zejména používání odlišných slitin a chybějící pasportizace použitých výrobků, aby bylo možné materiál v maximální míře navracet do oběhu.
Demontovatelná fasáda z lícových cihel: malta je nahrazena rozebíratelným recyklovatelným plastem, který tak umožňuje cirkulární využití celé stěny; zdroj: StoneCycling.
Nepálené tvárnice: geniálním materiálem je hlína, lépe řečeno jíl, který lze po nasáknutí vodou opakovaně použít; zdroj: indiamart.com
Konstrukční prvky, panely
Pracovat a uvažovat cirkulárně je možné také v modulární výstavbě a panelových systémech. Mladá nizozemská firma TheNewMakers vyvinula velmi variabilní modulární systémy
na bázi malých panelů z dřevní hmoty a kromě sympatického moderního designu pracuje na celém vlastním cirkulárním ekosystému od virtuálního konfigurátoru, kde si budoucí stavbu
poskládáte jako lego, po zpětný odkup a prodej jednotlivých panelů. Příklady zároveň prezentují pestrou variabilitu výsledného designu.
Experimentální pavilon realizovaný společností TheNewMakers ve spolupráci s Technickou univerzitou v Delftu se nachází přímo před vstupem do budovy zdejší fakulty architektury a slouží jako produktová laboratoř cirkulárního stavitelství; montáž pavilonu lze přirovnat
ke stavbě 3D puzzle; foto: TNM.
Studio TheNewMakers se soustředí na modulární výstavbu se snadnou montáží, k níž stačí pouze imbusový klíč; příkladem je i projekt „mikrobydlení“ ve městě 's-Hertogenbosch, 2019; foto: TNM.
zdroj: TNM
Celé stavby
Návrh celé stavby může být v cirkulární strategii pojat různými způsoby. Stavbu lze navrhnout například jako materiálovou banku s pasportizací všech komponentů pro budoucí využití.
Příkladem mohou být projekty studia de Architekten Cie., jako je Pavilon Circl v Amsterdamu (viz s. 30–33), dvoupatrová nástavba stávající kancelářské budovy Edge Olympic původně z roku 1990 nebo cirkulární parkoviště pro 5 000 jízdních kol na nádraží v Eindhovenu. Jednou ze starších ukázek cirkulární architektury je budova B/S/H – centrála Bosch Siemens Group v nizozemském městě Hoofddorp od kanceláře William McDonough + Partners, která používá inovativní a demontovatelné stropní nosníky. Vznikla již v roce 2011.
Pavilon Circl v Amsterdamu od studia de Architekten Cie., zdroj: de Architekten Cie
S jiným přístupem přichází budova, kterou navrhla nizozemská kancelář cepezed a jež je koncipována jako cirkulární produkt. Jde o stavbu s univerzálnější modulovou konstrukcí
a vyššími stropy, do níž lze implementovat různé funkce od kanceláří přes školu a laboratoře až po bydlení. Konstrukce je snadno rozložitelná a může být přemístěna na jiné místo, kde
bude plnit novou funkci a generovat nový příjem z dalšího využití.
Dočasný soudní dvůr v Amsterdamu od studia cepezed; v souladu se zadáním se soud po pěti letech provozu budovy přestěhoval do nových prostor; objekt je nyní demontován a přesune se do Enschede, kde bude plnit jinou funkci; foto: Jannes Linders.
Městský blok, sousedství, čtvrť
Cirkularita v rámci částí města a širších územních celků se týká zejména energetických a materiálových toků během provozu, cirkulárního managementu vody a odpadů. Energie sama o sobě cirkulární není, ta se pouze spotřebovává. Cirkulární ale může být její sdílení v energetických spolcích a komunitách. V ČR tomu zatím spíše bránili správci distribučních soustav, ale s měnící se legislativou a nově založeným Pražským společenstvím
obnovitelné energie (PSOE), které si klade za cíl propojit tisíce necentrálních zdrojů, bychom se mohli podobných sítí dočkat i u nás. Šetrné zacházení s vodou, využívání dešťových a šedých
přečištěných vod se stalo obecným tématem díky nedávno medializované hrozbě sucha a tato řešení se zavádějí jak v malých soukromých, tak větších developerských projektech a stávají
se automatickým požadavkem měst a obcí. Na rozdíl od zásobování energií a managementu vody nelze stejně účinná systémová řešení aplikovat i na management odpadu. Produkce odpadu
ze zboží denní spotřeby a potravin je vysoce závislá na chování spotřebitelů, potažmo celé kultuře a ekonomice založené na konzumu. Je nutné zvyšovat povědomí, apelovat na firmy,
aby přistoupily k cirkulárním obchodním modelům, rozšiřovat pomocnou infrastrukturu sdílení a „jednorázová řešení“ redukovat na nezbytné minimum. V dopravě jde o podporu integrovaných
systémů, které budou lákavější než individuální automobilová doprava. Plně samořiditelná auta jsou přes množství skeptických hlasů stále aktuálním tématem a mohla by výrazně napomoci
již zaváděným cirkulárním modelům, kdy je auto nabízeno jako služba, nikoli jako produkt. To může výrazným způsobem redukovat ekologickou zátěž automobilového průmyslu i množství aut v ulicích.
Město, region, stát
Pro hledání příležitostí, jak lineární toky materiálů, produktů a odpadu uzavírat od cirkulárních smyček v rámci širšího území, lze použít analytické mapovací nástroje sledující produkční
a spotřební aktivity (activity-based material flow analysis). Pak je možné nalézat příležitosti pro zavádění cirkularity a způsoby, jak ji podpořit. Pražský inovační institut v minulém roce zpracoval
strategii pro cirkulární Prahu, která je toho dobrým příkladem. Vzorem pro stavební sektor může být strategie cirkulárního stavebnictví Amsterdamu, která implementuje všechny zmíněné
přístupy do komplexního plánu města i v kontextu očekávaných developerských projektů. Napomoci zde mají i materiálové banky a centrální databáze pasportizovaných objektů pro jednodušší znovuvyužití prvků a materiálů.
Cirkulární Amsterdam; zdroj: Circular Amsterdam. A vision and action agenda for the city and metropolitan area, Amsterdam, 2018.
Další doporučené zdroje
Brad Guy – Nicholas Ciarimboli: Design for Disassembly in the built environment:
a guide to closed-loop design and building. SEDA, Edinburgh, 2005. Dostupné z:
https://www.lifecyclebuilding.org/docs/DfDseattle.pdf, vyhledáno 8. 4. 2022.
Online kurz Circular Economy for a Sustainable Built Environment na Technické
univerzitě v Delftu (edX). Dostupné z: www.edx.org.
Film Prolomit hranice: Naše planeta je věda (David Attenborough a Johan Rockström,
2021): dokument názorně vysvětlující koncept planetárních mezí, jejich stavu,
očekávaného vývoje i návod, jak krizi ještě zabránit; dostupné např. na Netflixu.
Jan Soukup