Energy-oriented deconstruction and recovery planning

Abstract

The reduction of waste through the establishment of closed-loop material flows has an important role in creating a more sustainable built environment. Especially in deconstruction projects, participants could take advantage of the application of waste management and recovery strategies while adhering to the principle of ‘sustainable construction’. The opportunity for materials recovery depends on the type of deconstruction technique applied at a building's end-of-life. An integrated deconstruction–recovery planning approach for deconstruction projects is developed to include ecological as well as economic benefits. This planning approach is an extension of the multi-mode resource-constrained project-scheduling problem (MMRCPSP) from operations research. Although the general MMRCPSP considers time– and resource–resource trade-offs, the proposed extension incorporates energy–time–resource trade-offs. The energy–time–resource trade-offs reflect the realization of energy savings or costs over the life cycle of a building. Based on a life cycle energy analysis, recovery options can be selected for deconstructed components and materials dependent on the chosen deconstruction techniques (e.g. demolition, selective deconstruction, manual deconstruction, and deconstruction using various resources).

La réduction des déchets par l'établissement de flux de matériaux en boucles fermées a un rôle important dans la création d'un milieu bâti plus durable. Dans les projets de démolition, en particulier, les participants pourraient tirer parti de l'application de stratégies de gestion des déchets et de récupération tout en respectant les principes de la construction durable. L'opportunité de la récupération de matériaux dépend du type de technique de démolition utilisée à la fin de la vie utile d'un bâtiment. Une méthode de planification intégrée de la démolition-récupération pour les projets de démolition est développée pour inclure des avantages écologiques et économiques. Cette méthode de planning est une prolongation du problème d'ordonnancement de projet à réaliser à l'aide de ressources en nombre limité à plusieurs modes (MMRCPSP) inspiré de la recherche opérationnelle. Bien que le MMRCPSP général considère les arbitrages concernant le temps et les ressources, l'extension proposée inclut des arbitrages portant sur l'énergie, le temps et les ressources. De tels arbitrages traduisent la réalisation d'économies d'énergie ou de coût sur le cycle de vie d'un bâtiment. En se basant sur l'analyse énergétique du cycle de vie, on peut choisir des options de récupération portant sur des éléments démolis et des matériaux en fonction de la technique de démolition choisie (par exemple, démolition, démolition sélective, démolition manuelle et démolition utilisant diverses ressources).

déchets de la construction et de la démolition; démolition; cycle de vie; récupération de matériaux; planning de projet; recyclage

Keywords:

• construction and demolition waste
• deconstruction
• life cycle
• material recovery
• project planning
• recycling

Acknowledgements

The authors would like to thank the three anonymous referees for their valuable comments and suggestions.

Notes

1. For an overview on replacement periods for building components and related materials, see Mithraratne and Vale (2004).

2. For more information on the determination of embodied energy, see Fay et al. (2000).

3. With variations taken from Schultmann and Rentz (2002).

4. For instance, the deconstruction of a wall can be performed either by using pneumatic hammers and a grabbing bucket or by demolishing it (Schultmann and Rentz, 2002).

5. In Figure 1, eight options have been introduced, i.e. W = 8.