برای شهرهای آینده در سال ۲۰۵۰ محیطی پایدار با رشد گیاهان سرسبز در همه بخش‌ها، مکانی زیست‌پذیر برای زندگی راحت و یک سبک زندگی سالم تصور می‌شود؛ با این حال این اتفاق تنها در صورتی رخ می‌دهد که در نحوه ساخت‌وسازهای امروزی تجدیدنظر شود.

بتن دنیا را متحول کرده است و به میزانی بی‌نهایت در جای‌جای زندگی بشر حضور دارد. این مصالح ساختمانی بادوام، سازگار، انعطاف‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه است، بنابراین جای تعجب نیست که ماده انتخابی صنعت ساختمان باشد. بتن با این حال منبع عظیمی از انتشار کربن است و اگر کنترل نشود، تهدیدی برای ویران کردن محیط زیست محسوب می‌شود. بنابراین برای انتخاب‌های مختلف جایگزین بتن دیر نیست و توسعه‌های آینده می‌تواند از صفحات بتن خاکستری ساخته نشده باشد.

بتن در گذشته و آینده شهرها

بتن پایه و اساس تمدن مدرن است که با قیمت نسبتاً ارزان، استحکام بالا، منابعی فراوان و طول عمر زیاد در اشکال مختلفی تولید می‌شود. این مصالح اولین بار توسط رومی‌ها برای ایجاد ساختمان‌هایی مانند پانتئون و کولوسئوم مورد استفاده قرار گرفت و پس از جنگ جهانی دوم به دلیل تقاضای زیاد برای مسکن ارزان، به مصالح ساختمانی با استفاده گسترده در اروپا تبدیل شد، اما تولید بیشتر و بیشتر بتن به افزایش نگرانی‌ها و مسائل زیست‌محیطی منجر می‌شود. با این وجود استفاده از مواد پایدارتر و استراتژی‌های طراحی می‌تواند اثرات بخش ساخت‌وساز را کاهش دهد.

سازمان ملل پیش‌بینی کرده است که بیش از ۶۶ درصد از انسان‌ها تا سال ۲۰۵۰ در یک جنگل بتنی زندگی خواهند کرد و زمین تغییر اساسی به کلان‌شهرها خواهد بود که بیش از ۱۰ میلیون نفر جمعیت دارند. بنابراین تا پایان قرن بیست‌ویکم بشر باید دو میلیارد خانه جدید بسازد که به احتمال زیاد با بتن، پرمصرف‌ترین مصالح ساختمانی در بخش ساخت‌وساز ایجاد خواهند شد.

امروزه بیش از دو برابر بیشتر از سایر مصالح ساختمانی از بتن استفاده می‌شود که آن را به دومین ماده پرمصرف جهان پس از آب و پرمصرف‌ترین ماده ساخت بشر با تولید خیره‌کننده ۱۰ میلیارد تن در سال تبدیل می‌کند.

این مصالح ساختمانی به‌عنوان اسکلت یک ساختمان و معمولاً برای پی بناها استفاده می‌شود، بنابراین ۸۰ درصد از هر ساختمان به‌طور متوسط از بتن تشکیل شده است، سپس اسکلت بتنی با نما و سقف (پوسته)، تأسیساتی مانند چراغ‌ها و لوله‌کشی‌ها و پوشش‌های خاصی مانند پنجره‌ها پوشیده می‌شود. به این ترتیب حذف بتن برابر است با از هم پاشیدن ساختمان‌ها و به همین دلیل استفاده از ماده‌ای محکم و با دوام، انتخاب هوشمندانه‌ای برای اسکلت خانه‌ها است.

پیامدهای منفی استفاده از بتن

برای ساخت بتن سنگ آهک و چندین افزودنی شیمیایی تا ۱۴۵۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند، بنابراین انرژی اصلی‌ترین بخش فرآیند ساخت سیمان است. استفاده از بتن پیامدهای منفی بسیاری به‌ویژه انتشار کربن‌دی‌اکسید را در طول فرآیند تولید به همراه دارد. این ماده در تمام مراحل تولید مسئول انتشار چهار تا هشت درصد از کربن‌دی‌اکسید جهان است. نیمی از انتشار این گاز گلخانه‌ای در طول ساخت «کلینکر»، پایه سیمان و آنچه ایجاد می‌شود که تمام اجزای بتن را به هم متصل می‌کند. اما فراتر از کربن‌دی‌اکسید، مسائل بیشتری وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرد.

تخلیه شن و ماسه از بستر رودها و اقیانوس‌ها

شن و ماسه یکی از اجزای اصلی بتن است، اما همه انواع آن برای تولید بتن مناسب نیست. به‌طور معمول از شن و ماسه بستر رودخانه‌ها و اقیانوس‌ها به‌دلیل بافت سطحی ایجاد شده توسط عملکرد خورنده آب استفاده می‌شود. با افزایش مصرف بتن در قرن گذشته، این شن و ماسه در حال نایاب شدن است که این امر شروع به تأثیرگذاری بر دنیای اطراف کرده است. مقررات غرب از محیط زیست طبیعی محافظت می‌کند، اما سایر نقاط جهان شاهد ظهور نوعی مافیای شن بوده‌اند.

برداشت بی‌رویه شن و ماسه می‌تواند زیستگاه‌ها و گونه‌های محلی را ویران کند. در آفریقا، چین و آسیای جنوب شرقی که شاهد رشد عظیم جمعیت است، استخراج شن و ماسه از رودخانه‌ها و دریاچه‌ها حوضچه‌هایی از آب ایجاد می‌کند که به مکان‌های تکثیر پشه‌های حامل مالاریا و سایر بیماری‌های نوظهور تبدیل می‌شوند.

تخریب اکوسیستم‌های طبیعی نیز تهدیدی برای جوامع روستایی است که تا حد زیادی برای امرار معاش به آن‌ها وابسته هستند. بسیاری از جوامع ماهی‌گیری در حال نابود شدن هستند، زیرا مناطق ماهی‌گیری و مصب‌های پرورش ماهی در اثر لایروبی شن و ماسه از بین رفته است.

حفاری بی‌رویه شن و ماسه همچنین تأثیرات زیادی بر یکپارچگی سازه ساختمان‌هایی دارد که در نزدیکی این نقاط گودبرداری قرار دارند. هنگامی که یک فونداسیون دیگر چسبندگی کافی نداشته باشد، جاده‌ها، پل‌ها و ساختمان‌های چند طبقه تکیه‌گاه ساختاری خود را از دست می‌دهند و فرو می‌ریزند.

بحران کمبود آب

بتن همچنین در طول فرآیند تولید خود آب زیادی (تقریباً ۲.۵ لیتر آب به ازای هر کیلوگرم بتن تولیدی) مصرف می‌کند. در حال حاضر حدود ۱۰ درصد از مصرف آب صنعتی جهان جدای از آبی که در محل ساختمان‌سازی استفاده می‌شود، صرف تولید بتن می‌شود و چنانچه روند تولید بتن تغییر نکند، طی ۳۵ سال آینده ۵۹۰ تا ۷۱۰ کیلومتر مکعب آب برای ساخت بتن مورد نیاز خواهد بود. این میزان تقریباً معادل تمام آبی است که در هشت سال از رود نیل می‌گذرد. نگرانی در مورد در دسترس بودن منابع آب در سال‌های اخیر افزایش پیدا کرده است، زیرا برداشت در بعضی مناطق از منابع طبیعی تجدیدپذیر فراتر رفته است.

بخش‌های بزرگی از کلان‌شهرهای جهان امروز نیز در مناطقی با تنش آبی واقع شده‌اند، به این معنی که نیاز روزافزون به آب آشامیدنی و آبیاری برای تولید مواد غذایی با نیازهای تولید بتن رقابت می‌کند. پیش‌بینی می‌شود که تقریباً ۷۵ درصد از مصرف آب مرتبط با بتن در سال ۲۰۵۰ در مناطق تحت تنش آبی انجام شود.

بی‌توجهی به اقلیم

استفاده از بتن و عناصر ساختمانی پیش‌ساخته منجر به ایجاد ساختمان‌های مشابه در سراسر جهان می‌شود. این نوع ساختمان‌های یکنواخت برای ایجاد اقلیم‌های داخلی دلپذیر کمتر به شرایط فضایی (اقلیم) و بیشتر به فناوری متکی هستند. به این ترتیب قرن‌ها معماری بومی و ایجاد ساختمان‌هایی متناسب با اقلیم و زمینه‌های محلی در دست فراموشی است.

این امر به اثر جزیره گرمایی شهری منجر می‌شود که تجلی گرمای محدود در مناطق شهری بر اساس فعالیت‌های انسانی (گرمایش، تهویه، رفت‌وآمد، حمل‌ونقل) و تجمع گرما در مواد معدنی (بتن یا سنگ) است. حفظ طولانی‌مدت این گرما موجب می‌شود شهرها به مرور زمان گرم شوند و بر کیفیت هوا، زیست‌پذیری و سلامت انسان تأثیر منفی بگذارند.

ساخت‌وسازهای هوشمندانه‌تر در محیط‌های شهری

با ادامه استانداردهای فعلی تولید و ساخت‌وساز، شهرها گرم‌تر، آلوده‌تر، خشک‌تر، بی‌آب‌تر و بتونی‌تر خواهند بود، نه شهری که از نظر زیست‌محیطی زیبا و سالم باشد. برای ایجاد آینده‌ای پایدارتر و انعطاف‌پذیرتر، نمی‌توان به استفاده از بتن مانند گذشته ادامه داد. بنابراین انتخاب‌های متفاوت برای توسعه شهرها نیاز است‌.

بتن عمر فنی طولانی دارد، بنابراین استفاده از این ماده مستلزم در نظر گرفتن حداکثر پتانسیل آن است. در حالت کلی خانه‌ها به‌طور متوسط ۵۰ سال و ادارات تا ۷۰ سال عمر می‌کنند، حال آن‌که در ساخت آن‌ها از موادی بهره گرفته می‌شود که تأثیر زیادی بر محیط‌زیست دارند. با این وجود این مواد می‌توانند قرن‌ها دوام بیاورند، بنابراین یکی از راه‌های مقابله با این مشکل، طراحی ساختمان‌ها برای طول عمر بالا بدون خطرآفرین بودن است.

طراحی برای طول عمر بالا با امکان جدا کردن قطعات

ژاپن در سال ۲۰۰۸ قوانین جدیدی را تصویب کرد که شامل این نظریه با مفهوم مسکن ۲۰۰ ساله بود. ابزارهای نظارتی و اداری به مقامات محلی اجازه می‌دهد تا پروژه‌های ساختمانی را ارزیابی و تأیید کنند. پروژه‌های تصویب‌شده در ازای طول عمر ۲۰۰ ساله، نرخ‌های مالیات کاهش‌یافته را دریافت می‌کنند. ساختار این پروژه‌ها باید محکم باشد و همه عناصر آن‌ها به‌راحتی جدا شوند.

استفاده مجدد از مواد و اجزای سازنده با ارزش بالا نیازمند طراحی ساختمان‌ها با اساس چارچوبی است که بر نحوه اتصال اجزای مختلف، همچنین هندسه قطعات و نوع مواد مورد استفاده تمرکز دارد.

استخراج مصالح از بخش‌های شهری

هنگام طراحی می‌توان از موادی استفاده کرد که از قبل در سیستم وجود دارد. در هلند مقدار زیادی بتن که از ساختمان‌ها برداشته می‌شود، خرد و به عنوان لایه پایه در زیر جاده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش بهترین راه برای استفاده مجدد از این ماده نیست و نوعی کاهش چرخه محسوب می‌شود، اما در عوض با برداشت بتن از محیط ساخته‌شده هدفی با ارزش را دنبال می‌کند که شامل کاهش انتشار کربن‌دی‌اکسید به‌دلیل نیاز به تولید بتن جدید و درنتیجه کاهش تأثیر بر محیط زیست می‌شود.

جایگزینی با مواد پایدار منطقه‌ای و زیستی

کار با مواد بازیافتی برای ساختن شهرهای پایدارتر کافی نخواهد بود. استخراج معادن شهری می‌تواند تقریباً ۳۰ درصد از مواد مورد نیاز برای ساخت شهرهای آینده را تسهیل کند. همچنین لازم است بتن را با مصالح دیگری جایگزین کرد که این امر مستلزم رویکردی محلی و نوع‌شناسی برای ایجاد آینده‌ای انعطاف‌پذیر با ساختمان‌های سازگار با اقلیم و محیط‌های محلی است. کار با مجموعه‌ای متنوع از مصالح و روش‌های ساخت‌وساز به‌طور کلی بنیاد ساختمان را تقویت می‌کند.

به سوی آینده‌ای پایدار

گذار از بتن به مصالح پایدارتر بدون موانع و مشکلات نیست. در طول قرن گذشته بسیاری از مردم برای امرار معاش خود به صنعت بتن وابسته شده‌اند. با توجه به این‌که بیش از ۱۳ درصد از تولید ناخالص داخلی جهان به بخش ساختمان متصل است، بازنگری یک شبه پیامدهای زیادی خواهد داشت و معقول نیست. قطع جنگل‌ها برای تولید الوار اضافی، بدون استراتژی روشن کاشت مجدد، آینده پایداری را که بشر در نظر دارد به ارمغان نخواهد آورد. بنابراین برای دستیابی به شهر پایدار و سالمی که جهان برای سال ۲۰۵۰ در نظر دارد، اولین قدم این است که تغییرات جدی در نحوه طراحی و ساخت خانه‌ها ایجاد کند و درک کاملی از اثرات زیست‌محیطی به دست آورد که در طول کل زنجیره تولید بر جای خواهد گذاشت. این اقدام نیازمند یک استراتژی انتقال قوی با مسیری سازگار با محیط زیست و محلی برای ساختن کلان‌شهرهای پایدار فردا است.