Mer än 35 miljarder ton icke-metalliska mineraler utvinns från jorden varje år. Dessa material används främst för att bygga hem, skolor, kontor och sjukhus. Det är en häpnadsväckande mängd resurser, och det är bara för troligt att det kommer att öka under de kommande åren när den globala befolkningen fortsätter att växa.

Tack och lov, utmaningarna med hållbart byggande, industriell tillväxt och betydelsen av resurseffektivitet erkänns nu tydligt av regeringar runt om i världen och ligger nu i framkant i strategin och politiken.

En kritisk del av den brittiska regeringens hållbarhetsstrategi gäller hur bygg- och rivningsavfall - CDW, som vi kallar det i handeln - hanteras. CDW kommer från byggandet av byggnader, civil infrastruktur och deras rivning och är en av de tyngsta avfallsströmmarna som genereras i världen - 35% av världens deponi består av CDW.

EU:s ramdirektiv för avfall, som syftar till att återvinna 70% av icke-farligt CDW senast 2020, har uppmuntrat byggbranschen att bearbeta och återanvända material mer hållbart. Detta direktiv, som gynnar förebyggande åtgärder - t.ex. minska deras användning i första hand - som det bästa sättet att hantera avfall, har implementerats i Storbritannien sedan 2011. Mer specifikt för byggindustrin, strategin för hållbar konstruktion sätter också övergripande mål för att avleda CDW från deponi.

Politik över hela världen erkänner att byggsektorn måste vidta omedelbara åtgärder för att minska utsläppen av växthusgaser, hantera klimatkrisen och begränsa uttömningen av resurser, med fokus på att anta en cirkulär ekonomi i konstruktionen för att säkerställa en hållbar användning av byggmaterial.

Istället för att helt enkelt slå ner byggnader och skicka CDW till deponi, cirkulär konstruktion skulle göra byggnadskomponenter som är i slutet av deras livslängd till resurser för andra, minimera avfall.

Det skulle förändra den ekonomiska logiken eftersom den ersätter produktionen med tillräcklighet:återanvänd vad du kan, återvinna det som inte kan återanvändas, reparera det som är trasigt, och återtillverka det som inte går att reparera. Det kommer också att hjälpa till att skydda företag mot resursbrist och instabila priser, skapa innovativa affärsmöjligheter och effektiva metoder för att producera och konsumera.

Ändrar tankesätt

Industrins tankesätt måste förändras mot en renare produktion av råvaror och bättre cirkulära konstruktionsmodeller. Tekniska frågor - till exempel pris, juridiska hinder och förordningar - som står i vägen för att lösningarna rullas ut mer allmänt måste också övervinnas genom innovation.

Materialvetare, till exempel, undersöker och utvecklar för närvarande produkter som använder bearbetat CDW för tillverkning av byggnadskomponenter - t.ex. genom att krossa CDW och använda det för att göra nya byggmaterial.

Tekniska problem kring återanvändning av återvunnet material bör lösas genom smarta materialformuleringar och detaljerade fastighetsundersökningar. Till exempel, den höga vattenabsorptionshastigheten i återvunnet aggregat orsakar hållbarhetsproblem i väggkomponenter. Detta är något som forskning måste ta itu med.

Dessutom, det är olagligt i EU att använda produkter som inte är byggcertifierade. Detta är ett av de största hindren som står i vägen för den mer utbredda återanvändningen av material, särskilt i strukturell kapacitet. Att testa prestanda för material för certifiering kan vara dyrt, vilket ökar materialkostnaden och kan upphäva eventuella besparingar från återanvändning.

För konstruktionen, rivnings- och avfallshanteringsindustrier för att förbli konkurrenskraftiga på en global marknadsplats, de måste fortsätta utveckla och genomföra innovationer i supply chain som förbättrar effektiviteten och minskar energin, avfall och resursanvändning. För att uppnå detta, omfattande forskning om smart, mobila och integrerade system är nödvändiga.

Radikalt avancerade robot -artificiella intelligenssystem (AI) för sortering och bearbetning av CDW måste också utvecklas. Många branscher står inför en osäker framtid och dagens tekniska begränsningar kan inte antas gälla. Byggbranschen kommer sannolikt att påverkas avsevärt av potentialen i transformativ teknik som AI, 3d-utskrivning, virtual/augmented reality och robotik. Tillämpningen av sådan teknik innebär både stora möjligheter och utmaningar.

En modell för framtiden

Som bilden nedan visar, vi har utvecklat ett koncept för en integrerad, miljövänlig cirkulär konstruktionslösning.

Avancerade sensorer och AI som snabbt kan upptäcka och exakt bestämma vad som kan användas bland CDW och effektiv robotsortering kan hjälpa cirkulär konstruktion genom att väsentligt förbättra återvinningen av ett brett spektrum av material. Fokus bör ligga på smart demontering av byggnader och sätt att optimera kostnadseffektiva processer.

Branschen måste också inspireras att lyfta fram och bevisa den extraordinära potentialen i denna nybyggnadsekonomi. Vi kan driva detta genom en kombination av kreativ design, fokuserad akademisk forskning och tillämpad teknik, externt branschengagemang och flexibelt, responsiv reglering.

Endast genom en kombination av ansträngningar kan vi börja återvinna fler byggnader, men jag är övertygad om att vi med rätt vilja - och rätt investering - kan börja massivt minska mängden material vi drar från marken varje år och gå mot en verkligt hållbar framtid.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.