КАРБОНОВЫЙ СЛЕД СТАЛЬНЫХ И БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ: КАК ЕГО РЕАЛЬНО СОКРАТИТЬ?

CARBON FOOTPRINT OF STEEL AND CONCRETE STRUCTURES: HOW CAN IT REALLY BE REDUCED?

Podmarkova Anna Alekseevna

student, Department of Fundamentals of Architecture, The State University of Land Use Planning,

Russia, Moscow

Poltavets Ulyana Olegovna

student, Department of Fundamentals of Architecture, The State University of Land Use Planning,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Строительная отрасль остаётся одним из крупнейших эмитентов парниковых газов: на долю производства цемента и стали приходится около 15% глобальных выбросов CO₂. При этом в отличие от энергетики, где «зелёный» переход связан прежде всего с заменой источников энергии, цементная промышленность обречена на технологические выбросы при обжиге известняка. В статье анализируются три практически реализованных направления снижения углеродного следа бетонных и стальных конструкций: карбонизационное отверждение с минерализацией CO₂ (технологии Carbonaide, CO₂-отверждения), применение высокопрочной арматуры и фибр из переработанного металлолома (InfraBuild SENSE 600®, Bekaert Dramix® Loop™), а также методология оценки жизненного цикла (LCA) на этапе проектирования.

ABSTRACT

The construction industry remains one of the largest emitters of greenhouse gases, with cement and steel production accounting for approximately 15% of global CO₂ emissions. Unlike the energy sector, where the green transition primarily involves replacing energy sources, the cement industry is inherently burdened by process emissions from limestone calcination. This article examines three practically implemented approaches to reducing the carbon footprint of concrete and steel structures: carbonation curing with CO₂ mineralization (Carbonaide, CO₂MCHRETE technologies), the use of high-strength reinforcement and fibres made from recycled scrap metal (InfraBuild SENSE 600®, Bekaert Dramix® Loop™), and the application of life cycle assessment (LCA) methodology at the design stage.

Ключевые слова: Углеродный след, воплощённый углерод, бетонные конструкции, стальные конструкции, карбонизационное отверждение, улавливание CO₂, зелёный бетон, переработанная арматура, стальные фибры, электродуговая плавка, скрап, оценка жизненного цикла (LCA), декарбонизация строительства, циркулярная экономика, низкоуглеродное строительство, CBAM.

Keywords: Carbon footprint, embodied carbon, concrete structures, steel structures, carbonation curing, CO₂ capture and storage (CCS), green concrete, recycled reinforcement, steel fibres, electric arc furnace (EAF), scrap metal, life cycle assessment (LCA), construction decarbonization, circular economy, low-carbon construction, CBAM.

Введение.

Ежегодно в мире производится более 4,3 млрд тонн цемента и около 1,9 млрд тонн стали. Без этих материалов невозможно представить ни возведение небоскребов «Москвы-Сити», ни строительство мостов через Волгу, ни расширение линий метро. Но цена этого развития становится непосильной для планеты: на долю производства строительных материалов приходится почти 15% глобальных выбросов парниковых газов. Причем если энергетика постепенно «зеленеет», то цементная промышленность обречена на технологические выбросы CO₂: при обжиге известняка углекислый газ выделяется в любом случае, даже если завод работает на гидроэлектроэнергии.

В России, где до недавнего времени экологическая повестка воспринималась как «европейская прихоть», ситуация меняется. С введением трансграничного углеродного регулирования (CBAM) и ростом запроса со стороны крупных девелоперов (вроде ДОМ.РФ или ГК «Самолет») на «зеленые» сертификаты, вопрос снижения карбонового следа стальных и бетонных конструкций перешел из области теории в плоскость прямых финансовых потерь или конкурентных преимуществ.

В рамках научно-исследовательской работы в Государственном Университете по Землеустройству студентов кафедры архитектуры в этой статье мы рассмотрим три реально работающих направления, которые уже сегодня позволяют сократить выбросы на 20-80%: технологии улавливания и минерализации CO₂ прямо в бетоне, использование высокопрочной арматуры из переработанного лома (скрапа) и карбонизационное отверждение на основе промышленных отходов. В отличие от футуристических концепций, эти методы уже тестируются на стройплощадках от Мельбурна до Хельсинки и имеют подтвержденную экономическую эффективность.

Самая большая головная боль цементной промышленности - это так называемые технологические выбросы. Даже если заменить весь уголь и мазут на ветряки и солнце, при обжиге известняка CaCO₃ все равно распадется на CaO и CO₂.

Финский стартап Carbonaide решил эту проблему, просто не давая углекислому газу улететь. В процессе твердения бетона в смесь под давлением подают CO₂, который тут же вступает в реакцию и превращается в карбонаты. То есть связывается намертво.

Результат в цифрах:

• Экономия цемента – 20-50%.
• Скорость твердения – на 50% быстрее.
• Один завод в Йоэнсуу (Финляндия) закапывает 1000 тонн CO₂ в год.

В начале 2026 года Carbonaide получила 3,7 млн евро инвестиций. А финские бетонщики Lakan Betoni и Lipa-Betoni уже запустили технологию в серию.

Испанцы из консорциума CO₂MCHRETE (Técnicas Reunidas, Cementos Cruz, Ferrovial) пошли дальше. Они используют отходы сталелитейки как сырье для связывания CO₂. Технология пока на пятом уровне готовности (TRL 5 - значит, проверена в полупромышленных условиях), но выглядит многообещающе.

Второй путь - не изобретать новый материал, а просто использовать меньше стали там, где это возможно. За счет повышения ее прочности.

Австралийский проект по удалению железнодорожных переездов в Мельбурне - хороший пример прагматизма. Инженеры применили арматуру SENSE 600® от компании InfraBuild. Сделана она из металлолома в электродуговой печи (электродуговая плавка дает в разы меньше выбросов, чем доменная). И при той же нагрузке сечение можно уменьшить на 16,7% по массе. Подпорные стенки на перекрестке Хопкинс-роуд стали легче на 20 тонн CO₂ только за счет замены типа арматуры.

Бельгийцы из Bekaert пошли еще дальше с фибрами Dramix® Loop™. Они извлекают высококачественную сталь из отработанных автомобильных шин. Показатель глобального потепления (GWP) на килограмм - 0,0436 кг CO₂-экв. Это на 80% ниже обычных фибр. И фибры позволяют экономить до 20% бетона и до 50% стали по сравнению с классическим армированием.

Методология оценки жизненного цикла (LCA) уже не экзотика, а рядовой инструмент. Ученые из Университета Цинхуа и Фуцзяня (Китай) в 2025 году сравнили стальной и бетонный каркас для промышленного здания. Результат, опубликованный в журнале Sustainable Buildings, оказался неочевидным.

На этапе производства стали выбросы ниже - 269 кг CO₂/м² против 518 у бетона. Но в эксплуатации стальное здание может больше потреблять энергии (из-за меньшей теплоемкости стен). В итоге общий след за 50 лет почти сравнялся - 2051 против 2244 кг CO₂/м². Поэтому нельзя смотреть только на «рождение» материала, надо считать весь жизненный цикл.

Программы вроде OneClick LCA позволяют делать это на стадии эскиза. А в ряде европейских тендеров такая калькуляция уже обязательна.

Почему, если все так хорошо, мы до сих пор не перешли на «зеленый» бетон поголовно? Ответ - цена. Низкоуглеродные технологии требуют инвестиций. Carbonaide привлекла 3,7 млн евро только на первый завод. Перестройка сталелитейного производства тоже стоит миллиарды.

Но ситуация меняется на глазах. Углеродный налог в Европе в 2026 году уже перевалил за 80 евро за тонну CO₂. А в 2025 году Еврокомиссия анонсировала ужесточение правил для импортеров стали и цемента. Когда выбросы становятся прямым расходом, «зеленый» бетон перестает быть дорогим - он становится конкурентным.

Российские реалии пока мягче. Но «зеленые» облигации ДОМ.РФ и требования крупных девелоперов (ЛСР, ПИК, «Самолет») уже заставляют проектировщиков считать углеродный след. И возможно стоит быстрее осваивать технологии карбонизации и высокопрочной арматуры, так как вскоре углеродный налог станет реальностью и для нас.

Вывод.

Анализ актуальных данных за 2025-2026 годы показывает, что строительная отрасль перешла от обсуждения «углеродной нейтральности в теории» к практической реализации низкоуглеродных решений. Ключевой вывод, который следует из представленных примеров, заключается в следующем: снижение карбонового следа стальных и бетонных конструкций не требует прорывных технологий - достаточно внедрить то, что уже запатентовано и промышленно протестировано.

Во-первых, технология карбонизационного отверждения (Carbonaide, CO₂MCHRETE) доказывает, что бетонные заводы могут стать поглотителями CO₂. Ускорение твердения на 50% и экономия до 20% цемента - это экономический стимул, не зависящий от экологии.

Во-вторых, металлургическая индустрия демонстрирует движение по пути циркулярной экономики. Арматура из переработанного лома (InfraBuild SENSE 600®) или фибры из старых шин (Bekaert Dramix® Loop™) позволяют снизить выбросы на 80% без потери прочности. Главный урок для российских металлургов (НЛМК, Северсталь, ЕВРАЗ): мировой рынок начинает штрафовать за первичный чугун в составе арматуры и поощрять использование электродуговой плавки.

В-третьих, методология LCA (оценка жизненного цикла) окончательно подтвердила, что «проектирование для разборки» сокращает углеродный след на 67%. Для России, где нормативы сноса пятиэтажек и ветхих зданий остаются крайне неэкологичными, это прямой путь к экономии бюджета на вывозе строительного мусора.

Таким образом, у строительного сообщества больше нет оправданий для бездействия. Себестоимость «зеленого» бетона и переработанной арматуры уже сопоставима с традиционной (а с учетом углеродного налога - становится дешевле). Задача ближайших двух лет - не изобретение новых формул, а переобучение проектировщиков и строителей работе с новыми материалами.

Заключение.

Группа студентов-архитекторов сделала вывод о том, что строительная отрасль сегодня обладает полным набором инструментов для существенного снижения углеродного следа. CO₂-отверждение бетона превращает цементные заводы в поглотители углерода. Высокопрочная переработанная арматура сокращает потребление стали на 15-20%. Методологии LCA позволяют принимать обоснованные решения на стадии проектирования. Вопрос теперь не в том, возможно ли это, а в том, как быстро индустрия сможет масштабировать эти решения от пилотных проектов до массового внедрения. Цены на выбросы растут, а технологии дешевеют. Гонка за низкоуглеродную конструкцию только начинается.

Список литературы:

1. Группа Lakka внедряет технологию карбонизационного отверждения Carbonaide [Электронный ресурс] // Bioenergy International. 2025. 26 мая. URL: https://bioenergyinternational.com/lakka-group-adopts-carbonaides-carbon-cure-technology/ (дата обращения: 16.05.2026).
2. Арматура SENSE 600® снижает воплощенный углерод на проекте удаления железнодорожных переездов [Электронный ресурс] // InfraBuild. 2026. 23 марта. URL: https://www.infrabuild.com/our-stories/sense-600-delivers-lower-embodied-carbon-at-level-crossing-removal-project/ (дата обращения: 16.05.2026).
3. Carbonaide привлекает 3,7 млн евро для коммерциализации CO₂-отверждения бетона [Электронный ресурс] // Tech.eu. 2026. 27 января. URL: https://tech.eu/2026/01/28/carbonaide-raises-eur37m-to-commercialise-co2-curing-and-permanent-carbon-storage-in-concrete/ (дата обращения: 16.05.2026).
4. GRAVICON — полностью разборная несущая система для повторного использования бетонных плит [Электронный ресурс] // ZHAW Цюрихский университет прикладных наук. 2026. 25 февраля. URL: https://www.zhaw.ch/en/research/project/79730 (дата обращения: 16.05.2026).
5. Bekaert представила Dramix® Loop™ — прорывное решение для стальных фибр из вторсырья [Электронный ресурс] // SteelRadar. 2026. 25 января. URL: https://www.steelradar.com/en/haber/bekaert-introduced-dramix-loop-a-breakthrough-solution-for-expired-steel-fibres/ (дата обращения: 16.05.2026).
6. Консорциум Técnicas Reunidas разрабатывает технологию CO₂MCHRETE [Электронный ресурс] // Gulf Oil and Gas. 2026. 24 февраля. URL: https://gulfoilandgas.com/webpro1/main/mainnews.asp?id=1110112 (дата обращения: 16.05.2026).
7. Кузнецова Е.А., Подмаркова А.А. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИННОВАЦИОННОГО ОБЩЕСТВЕННОГО ЦЕНТРА ДОСУГОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ В Г.САРАТОВ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2024. № 1(255). URL: https://sibac.info/journal/student/255/315225 (дата обращения: 17.05.2026).
8. Подмаркова А.А., Боровикова Д.А., Балабан А.А. Проектирование оздоровительного комплекса на основе модульной системы на Дальнем Востоке // Студенческий вестник: электрон. научн. журн. 2024. № 19(305). URL: https://studvestnik.ru/journal/stud/herald/305 (дата обращения: 17.05.2026).