DEN NYE BETONGEN Hvordan velge riktige produkter i et miljøperspektiv? av Jan Eldegard, byggutengrenser.no Teksten er bygget på en artikkel i mur+betong utgave 2/2013 September 2013
For å kunne velge og beskrive riktige produkter for å oppnå de beste miljøegenskapene, er det viktig å forstå de begrepene som nå benyttes for den nye betongen. Denne artikkelen gir en kort oppsummering av situasjonen i september 2013. Mye er gjort og gjøres for at betong skal bli enda mer miljøvennlig, og for at nye, mer miljøvennlige løsninger skal bli bedre kjent. Betongbransjen har etablert en miljøhandlingsplan som kontinuerlig jobber med koordinering av arbeidet og dokumentasjon av betongens miljøegenskaper. Se www.miplan.no. Industrien arbeider i dag på flere interessante områder: sementproduksjon: nye tilsetninger, bruk av flyveaske og slagg, alternativt brensel og CO 2 -fangst gir lavere klimautslipp betongproduksjon: mer effektive betongsammensetninger og tilsetning av bl.a. flyveaske gir lavere klinkerandel og redusert klimautslipp termisk masse: utnyttelse av betongens varmelagringsevne gir redusert energiforbruk i bygninger karbonatisering: betongen tar opp CO 2 fra luften og lagrer denne i det sementbaserte bindemiddelet i hele materialets levetid avfall: det legges til rette for at nedknust betong gjenbrukes som tilslagsmateriale i BA-bransjen og at restbetong fra fabrikkene benyttes til andre formål som for eksempel jordforbedring miljøveileder: fabrikkbetongbransjen utarbeider veiledning for miljøriktig drift av betongstasjoner Alle kan bidra til riktige miljøvalg ved blant annet å: etterspørre bruk av betong med lave klimagassutslipp som lavkarbonbetong eller miljøbetong etterspørre dokumentasjon i form av epd for alle produkter ta hensyn til miljøbelastninger fra transport fra fabrikk til byggeplass beregne reelle levetider og ta hensyn til miljøbelastninger fra planlagt vedlikehold ta hensyn til energisparing i bygg ved utnyttelse av termisk masse ta beslutninger basert på levetidsberegninger (vugge-til-grav) Foto: Kirsti Skogseth - 2 -
Noen definisjoner: Lavkarbonsement: Sement fra Norcem der en stor del av klinkeren er erstattet med andre hydrauliske materialer som flyveaske. I produksjonen benyttes en høy andel bioenergi og annet klimanøytralt brensel. Dermed reduseres CO 2 -utslippet betydelig Miljøsement: Importert sement fra Cemex der en stor del av klinkeren er erstattet av slagg. Den lavere klinkerandelen og energieffektiv produksjon fører til redusert klimagassutslipp Lavkarbonbetong: Betong fra NorBetong med redusert klimagassutslipp Miljøbetong: Betong fra Unicon med redusert klimagassutslipp Flyveaske: Flyveaske er et pozzolant materiale som er et biprodukt fra rensing av avgasser i kullfyrte kraftverk. Flyveaske brukes som tilsetning i sement og betong. Ref. NS EN 450-1. (Må ikke forveksles med flyveaske fra avfallsforbrenningsanlegg) Slagg: Slagg er et pozzolant materiale som er et biprodukt fra smelteverksindustrien og som brukes som tilsetning i sement. Ref EN15167-1 Klimagassutslipp fra betong: Oppgis både som kg CO 2 -ekvivalenter pr. m 3 og pr. tonn betong. Dette fordi ferdigbetongbransjen bruker kubikkmeter som leveringsenhet, mens klimagassregnskapsverktøy ofte bruker tonn som beregningsenhet. Ved omregning fra m 3 til tonn brukes densiteten 2400 kg/m 3. Pr. i dag kan det leveres betong som har et redusert klimagassutslipp på mer enn 50% i forhold til bransjereferansen EPD: (Environmental Product Declaration): Angir de viktigste miljødataene for et produkt inkludert klimagassutslipp. Utarbeides i tråd med internasjonal standard (ISO 14025). EPD for betong utarbeides ved hjelp av EPD-kalkulatoren fra Norsk fabrikkbetongforening (FABEKO). Betongprodusenten legger inn betongsammensetning, transportdata (betongråvarene), data for betongproduksjonen og ev. transport til byggeplass Klassifisering av betong med redusert klimagassutslipp: Et felles norsk klassifiseringssystem forventes å foreligge i løpet av høsten 2013. Arbeidet skjer i regi av Norsk Betongforening Foto: Vetle Houg - 3 -
Sementproduksjon økt bruk av alternativt brensel samt CO 2 -fangst: Utslipp av klimagasser fra betong kommer i hovedsak fra produksjonen av sement ( 90 %). Utslippet fra sementproduksjonen stammer fra to hovedkilder; spalting av kalkstein ved oppvarming og fra brenselet. Den kjemiske prosessen der kalkstein spaltes kan ikke endres, men ved bruk av alternative råmaterialer og brensler reduseres utslippet. Norcem Brevik har for eksempel erstattet bruken av fossilt brensel med en stor andel avfall og biomasse. Brenselet er basert på avfall av bl.a. trevirke, papir og tekstiler, men også beinmel fra dyr. I tillegg benyttes brensel basert på farlig avfall. Dette siste reduserer riktignok ikke klimagassutslippene, men representerer en energigjenvinning og dessuten unngås avfallsdeponi. I Brevik er andelen biomasse kommet opp i omlag 30 %, mens alternativt brensel i alt utgjør 57 %. Målet er å øke andelen alternativt brensel ytterligere. De siste to årene har Norcem satt i drift anlegg for rensing av svoveldioksid (SO 2 ) og nitrogenoksider (NO X ) i Brevik. Anlegget bidrar også til å redusere utslippet av hydrogenklorid (HCl). Andre sementtyper på det norsk markedet som Miljøsement med 30 % slagg fra Cemex er også basert på bruk av stor andel alternativ brensel som sammen med tilsetningen av slagg gir vesentlig lavere CO 2 -utslipp enn det som har vært vanlig blant sementprodusentene. Det jobbes også med å få godkjent sementtyper med opptil 75% slagg (anvendt blant annet på Tjuvholmen og Aker brygge i Oslo samt Lervig brygge i Stavanger). Høy andel slagg gir også lav varmeutvikling med mindre fare for riss. Denne sementen produseres ved Cemex Rüdersdorf i Tyskland som anvender ca 70 % alternativ brensel (biomasse, beinmel fra dyr og fluff -papir, tekstiler m.m.) i sin produksjon. CO 2 -fangst Det er nå igangsatt et høyteknologisk prosjekt for testing av karbonfangst og lagring fra sementfabrikken i Brevik. Den CO 2 -fangstteknologi som hittil er utviklet er energikrevende, og på en sementfabrikk vil det være avgjørende å utnytte tilgjengelig overskuddsvarme fra produksjonen. Forhåpentligvis vil prosjektet resultere i nye teknologiske kvantesprang for håndtering av klimagasser og vesentlig reduksjon av det miljømessige fotavtrykket av den nye betongen. Foto: Norcem as - 4 -
Innovasjon i betongproduksjon med hjelp fra EPD-verktøy Betong med redusert klimagassutslipp (lavkarbonbetong, miljøbetong m.fl.) benytter sement med lave klimagassutslipp og er i tillegg tilsatt flyveaske eller andre tilsetninger for å redusere sementandelen og dermed CO 2 -utslippet for den ferdige konstruksjonen. Fellestrekket for miljødokumentasjonen for betong er at klimagassutslippene er beregnet ved hjelp av en EPD-modell som opprinnelig er utviklet av FABEKO. Denne EPD-generatoren følger reglene iht. ISO 14025/ISO 21930 og EN 15804. Analyseomfanget (livsløpsfasene) som inngår er de samme som i dag benyttes i klimagassregnskap.no: produksjon av råvarer, transport til betongstasjon og blanding av 1 m³ betong. I Unicons Miljøbetong er 15 25% av sementen erstattet med flyveaske ved tilsetning på betongstasjonen. Deres variant Miljøbetong Lavvarme går enda lenger og inneholder 25 33% flyveaske. Denne betongen gir i tillegg en enda mer gunstig varmeutvikling. Ved et flertall av fabrikkene tilsettes flyveasken separat under blanding av betongen. Ved å tilpasse mengde flyveaske kan entreprenør og betongleverandør i samspill skreddersy betongen til å inneha de egenskaper som etterspørres med tanke på varmeutvikling, fasthet, bestandighet og miljøprofil. Eksempelvis ble det i prosjekter i Bjørvika i Oslo levert betong med et CO 2 -regnskap på cirka 200 kg CO 2 /m 3 betong. Unicon har dokumentert EPD for B30 M60 miljøbetong på www.epd-norge.no. NorBetong var tidligst ute med å dokumentere sin lavkarbonbetong og har innført to lavkarbonklasser; A og B, med grenseverdier for klimagassutslipp som viser hva dagens teknologi muliggjør av reduserte utslipp for de ulike bestandighetsklassene. De følgende tabellene er hentet fra NorBetongs hjemmesider: CO2-utslipp i kg/m3 betong B25 M60 B35 M(F)45 B45 M(F)40 LAVKARBON A 200 210 230 LAVKARBON B 220 250 270 Bransjereferanse 336 391 451 CO2-utslipp i kg/tonn betong B25 M60 B35 M(F)45 B45 M(F)40 LAVKARBON A 83 88 95 LAVKARBON B 91 104 113 Bransjereferanse 140 163 188 Produsenter av betongelementer og belegningsstein i betong har også utviklet sin EPD-modell basert på FABEKOs verktøy. Miljødataene for den nye betongen i for eksempel Spenncons elementer er jobbet fram ved å fokusere på to hovedparametere; reduksjon av sementforbruk og overgang til sement med lavere klimautslipp. Lavere sementforbruk oppnås med tilslag av høy kvalitet og ved at herdeprosessen optimaliseres ved avanserte styringssystemer i fabrikkene som kontinuerlig overvåker hydratiseringen og herdevarme slik at teknologene kan justere betongsammensetningen. For Spenncon har dette ført til at utslipp av CO 2 knyttet til betong i hulldekker er blitt redusert fra tidligere 275 kg /m 3 til dagens 225 kg/m 3 ut fra blandemaskin. For Spenncons dominerende dimensjon på hulldekk med tykkelse 265 mm er med dette CO 2 -utslippene redusert fra tidligere rundt 41 kg/m 2 til dagens 33 kg/m 2. Tilsvarende vil dokumentasjon av miljøegenskapene for belegningsstein og heller i betong bli tilgjengelig via nye EPDer høsten 2013. - 5 -
Hovedkonklusjonen er altså at det er få materialer om noen, som er så godt dokumentert som produkter i betong. Det er nå opp til brukerne å be om slik dokumentasjon i prosjekteringsfasen og som en del av innkjøpsprosessen. Betongbransjens EPD-modell gir brukerne mulighet til å beregne korrekte miljødata for produktene levert på byggeplass. Det er imidlertid viktig at de samme forutsetninger brukes for alle materialer og produkter. I dag ser vi at noen bruker tall for klimagassutslipp fra materialproduksjon på fabrikk og sammenligner dette med konkurrerende produkter som har dokumentasjon av klimagassutslipp til byggeplass. Det er jo selvfølgelig det siste som blir korrekt der miljøeffekter fra lang transportveg blir tatt hensyn til. Det er også viktig at man tar hensyn til at det i EPD for betongelementer også inngår miljødata for arrnering, eventuell isolasjon og utstøping noe som må legges til data i EPD for ferdigbetong. Klimautslippene for ett tonn hulldekke kan derfor ligge 25 til 30% høyere enn for ett tonn betong selv ved fabrikkport. Et annet forhold som fram til i dag ikke i tilstrekkelig grad er vektlagt er de ulike materialer og produkters levetid og miljøeffekter fra nødvendig vedlikehold. Betongelementforeningen og FABEKO har igangsatt et prosjekt som i 2014 skal gi eksempler på hvordan vedlikeholdsprosedyrer, materialbruk og utførelse av vedlikeholdsarbeider påvirker et byggs miljøegenskaper. Foto: Jiri Havran Termisk masse Betongkonstruksjoner har stor varmelagringskapasitet også kalt termisk masse og moderat varmeledningsevne. De kan dermed fungere som energireservoar. Dette kan utnyttes i bygninger ved at eksponerte betongkonstruksjoner benyttes til å dempe temperaturvariasjoner over døgnet og dermed gir store energibesparelser ved at bruk av kjøleanlegg kan reduseres eller helt utelates. Effekten forsterkes ytterligere ved bruk av såkalt betongkjerne-aktivering, der dekker med innstøpte kjølerør effektivt fjerner behovet for energikrevende kjøleanlegg. Varme som opptas fra romluften i løpet av dagen lagres i dekkene og fjernes ved hjelp av kaldt vann som sirkuleres om natten. Teknologien kan også brukes til oppvarming, men i kontorbygg vil kjøling gi den største energigevinsten. Dette systemet har vært brukt i tyske kontorbygg siden tidlig 90-tall, og metoden er nå vanlig i mange europeiske land. I tillegg til energigevinsten gir systemet også konstruksjonsmessige fordeler; behovet for mekaniske kjøleanlegg reduseres, dermed kan man unngå nedsenkede himlinger og i visse tilfeller redusere etasjehøyden. Betongelementforeningen jobber med en veiledning for hvordan termisk masse i betongen vil kunne utnyttes i prosjekteringen av passivhus. Publikasjonen forventes ferdig høsten 2013. - 6 -
Karbonatisering Karbonatisering er en kjemisk reaksjon mellom herdet betong og karbondioksid. Prosessen foregår i all betong som er eksponert for luft. Jo større overflate, jo mer CO 2 blir tatt opp og bundet i betongen. Avhengig av hvordan betongen er eksponert for luft blir en stor del av den karbondioksiden som ble frigjort ved kalsineringen (ved oppvarming av kalkstein i sementproduksjonen) tatt opp igjen i betongen. Belegg som for eksempel maling, fliser, plast og parkett vil imidlertid forsinke eller hindre karbonatiseringen. Også utendørs vil opptaket variere, bl.a. med hvor værutsatt flaten er, om den er dekket av jord osv. Betongens sammensetning har også betydning. Et svensk prosjekt formulerte en matematisk modell som beregnet CO 2 -opptaket i Sveriges betongkonstruksjoner, inkludert rivningsmasser, i 2011. Resultatet 300 000 tonn CO 2 tilsvarer 15 20 prosent av utslippet fra landets sementproduksjon samme år. Det største forbedringspotensialet anses å ligge i håndteringen av rivningsmateriell. Knust betong blir ofte liggende i lufttette hauger i påvente av å ende som fyllmasse. Dersom man finner metoder for å tilføre luft, vil opptaket av CO 2 kunne økes betydelig. Norsk Betongforening dokumenterer effekt av karbonatisering Det har etter hvert blitt allment kjent at betongkonstruksjoner tar opp og binder CO 2 fra luften, noe som er positivt fra et miljøståsted. Utfordringen er at det ikke er konsensus om tallverdier, og dette har bidratt til at CO 2 -opptak i mur og betong ikke blir tatt hensyn til i den miljødokumentasjon og de verktøy som brukes i byggenæringen i dag. Det er derfor behov for å fastsette tallverdier for fratrekk av CO 2 -opptak, samt komme med forslag til hvordan underlaget kan brukes i miljøregnskap. Norsk Betongforening har i 2013 satt i gang et prosjekt hvor målet er å lage en mal for hvordan CO 2 -opptak kan trekkes fra i CO 2 -regnskapet til EPD/LCA for sementbaserte produkter og konstruksjoner. Det vil bli utarbeidet eksempel-epder hvor det er gjort fratrekk for CO 2 -opptak i levetiden, f.eks. for kjellervegg, prefab-element og betongtakstein. Prosjektet er en del av Miljøhandlingsplanen for betong og er drevet av Miljøkomiteen i Norsk Betongforening. Prosjektet er planlagt gjennomført hovedsakelig i 2013, med SINTEF Byggforsk og Østfoldforskning som utførende på FoU. Det er et bredt eierskap til prosjektet med deltakere fra alle deler av betongbransjen. Foto: Ole H Krokstrand - 7 -
Noen lenker som kan gi mer informasjon om betong og miljøegenskaper: Byggutengrensers hjemmesider om miljø: www.byggutengrenser.no/miljofakta Betongbransjens miljøhandlingsplan: www.miplan.no Epd for sement og betong: www.epd-norge.no FABEKO: www.fabeko.no Betongelementforeningen: www.betongelement.no Norcems lavkarbonsementer: www.norcem.no Cemex miljøsement: www.cemex.no NorBetongs lavkarbonbetong: www.norbetong.no Unicons Miljøbetong: www.unicon.no Norsk Betongforening: www.betong.net Miljøbasen: www.miljobasen.no Weber Norges BREEAM NOR-sider: http://breeam.weber-norge.no Foto: Opplandske Betongindustri