Ekologia i oszczędność energii to tematy nie tylko modne, ale również zdroworozsądkowe. Budynki o zerowym zużyciu energii netto i zerowej emisji dwutlenku węgla postrzegane są jako sposób uniezależnienia od paliw kopalnych i ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, ale przede wszystkim są tańsze w utrzymaniu. Okazuje się, że świetnym materiałem do ich budowy jest hempcrete, czyli beton konopny.

Beton z konopi

Beton z konopi nazywany jest inaczej hempcrete. Jako alternatywa do konwencjonalnego materiału cechuje go wiele zalet. Przede wszystkim ekologia, ale także niższa gęstość (jest lżejszy), dobre właściwości akustyczne, cieplne, ognioodporność i niższa cena.

Powstaje po zmieszaniu łodyg konopnych ze spoiwem, którym najczęściej jest wapno i piasek. Materiał do produkcji pochodzi ze zdrewniałych fragmentów konopi przemysłowych. Te cechują się dużą zawartością krzemionki, dzięki czemu łatwo wiążą się z wapnem. Najczęstszym i najbardziej popularnym zastosowaniem takiego materiału są renowacje i ocieplenia. Coraz częściej staje się on jednak podstawowym materiałem do budowy domów. Badania dowodzą, że nadaje się także do budowy ekologicznych domów zeroenergetycznych

Dom zeroenergetyczny

Energooszczędne budynki wciąż są rzadko spotykane, nawet w najbardziej rozwiniętych krajach. W ostatnich latach zyskują jednak na popularności.

Tradycyjne budownictwo zużywa nawet 40% energii paliw kopalnych (dane z USA i UE), a także jest źródłem emisji gazów cieplarnianych. Budynki zeroenergetyczne stawiają natomiast na energie wytwarzaną lokalnie, ze źródeł alternatywnych. To z kolei może być efektywne i samowystarczalne jedynie przy energooszczędnych systemach wentylacji, oświetlenia i ocieplenia. Odpowiedni materiał, z które zbudowany jest dom, może kompletnie zmienić efektywność starań o zeroemisyjność gospodarstwa domowego.

Rozwój sektora budownictwa zeroenergetycznego zachodzi w ostatnich latach głównie za sprawą postępujących badań naukowych, które monitorują wydajność energetyczną budynków tradycyjnych i nowoczesnych. Jedno z takich badań – przeprowadzone na Uniwersytecie Kansas – wykazało potencjał betonu konopnego w tego rodzaju budownictwie.

Badania z Kansas

Eksperymenty przeprowadzone na Uniwersytecie Stanowym w Kansas wykazały, że choć konopny materiał nie zdołał przewyższyć tradycyjnych petrochemicznych pianek w wydajności izolacyjnej, nadal może być realnym zamiennikiem klasycznych materiałów budowlanych w zrównoważonych budynkach net-zero. By to stwierdzić, studenci przyjrzeli się zastosowaniu betonu konopnego w podłogach, ścianach, sufitach i dachach.

Modelowanie energetyczne wykazało, że chociaż trudno jest dorównać wydajności konwencjonalnej pianki izolacyjnej przy użyciu materiałów na bazie konopi, to zastosowanie hempcrete w ścianach i batutu z włókien konopnych w konstrukcjach sufitowych mogłoby połączyć się w celu osiągnięcia poziomów wydajności poszukiwanych w tego rodzaju budynkach.

Konopna podłoga

W przypadku podłóg dodanie cienkiej betonowej warstwy wierzchniej do podłogi z bloków konopnych znacznie poprawiło zdolność magazynowania ciepła. Tak stworzona podłoga spełnia normy ekologiczne przy jednoczesnym ograniczeniu ilości niezbędnego konwencjonalnego betonu.

Studenci stwierdzili, że sześć cali betonu konopnego z dwucalową warstwą betonu zapewnia wydajność podobną do czterocalowej płyty betonowej, która jest izolowana pianką R-10. Nie można jednak przesadzić. Studenci stwierdzili, że stopniowo grubszy hempcrete w podłodze zwiększał zużycie energii, ponieważ materiał wewnętrzny coraz bardziej oddalał się od temperatury gruntu.

We wnioskach pojawiło się stwierdzenie, że bloki konopne w podłodze mogłyby również stanowić część prefabrykowanego rozwiązania dla budynków typu net-zero i innych niskoenergetycznych.

Zielone ściany i konwencjonalny sufit

Kolejny zespół opracował siatkę służącą jako nośny szkielet strukturalny i poszycie ścian, która wykazała wydajność odpowiadającą powszechnie stosowanym metodom szkieletowania. Taka technika również może być włączona do konstrukcji prefabrykowanych.

Problem pojawia się natomiast przy konstrukcji sufitu. Modele opracowane przez studentów wykazały, że potrzebna jest minimalna grubość betonu konopnego rzędu 12 cali, co z kolei przełożyłoby się na nadmierny ciężar.

Podsumowanie

Choć w eksperymentach prowadzonych w Kansas beton konopny nie przewyższał w swoich właściwościach tradycyjnego materiału, był w stanie z nim konkurować lub go uzupełniać. Jego produkcja jest bardziej ekologiczna, co osobom decydującym się na budowę domu zeroemisyjnego w utrzymaniu powinno być bliskie. Zresztą nie tylko im, a nam wszystkim. Skutki zmian wzorców pogodowych nie ominą nikogo. Zmiany klimatu dotkną nawet upraw konopi.

Badania nad materiałem zastępczym dla konwencjonalnej pianki trwają dalej. Niezależnie od ich wyników konopie już dziś mogą z powodzeniem znajdować zastosowanie w energooszczędnym budownictwie. A to kolejny argument za tym, by ponownie docenić konopie siewne i prowadzić do dalszej liberalizacji zasad ich uprawy.