/buildings_card-fourth.webp){kind=icon}
/design-construction_building_EPD_card-half-1.webp){kind=icon}
/menu_Company_Open-positions_card-fourth.webp){kind=icon}
Varför koldioxidsnål betong är vägen till nettonollutsläpp
Betong är det mest konsumerade konstgjorda materialet i världen med 14 miljarder m3 betong som producerades 2020. Betong är ett viktigt konstruktionsmaterial för byggnader och infrastrukturprojekt. Dess popularitet beror på dess styrka, hållbarhet, mångsidighet och i de flesta fall relativt låga kostnad.
Problem med betong
Betong har en hög koldioxidpåverkan, som orsakas av produktionen av cement, en av dess huvudbeståndsdelar. Detta beror på cementens energiintensiva produktionsprocess och koldioxidutsläpp från den kemiska kalcineringsprocessen. En annan utmaning när man använder betong är återanvändbarheten. Praktiskt taget all betong idag krossas till ballast i slutet av byggnadens livslängd. På grund av den mycket stora volym som används finns det inget material som kan ersätta användningen av betong. Alternativa byggmaterial har en värdefull roll i arbetet med att minska koldioxidutsläppen i den byggda miljön, men deras skalbarhet är inte tillräcklig för att ersätta betong. Andra material bidrar dock till att stimulera innovation inom betongsektorn för att förbättra dess miljöprestanda.
En snabbguide för designteam och entreprenörer |
En checklista för att minska det inbyggda kolet när man bygger med betong:
|
Varför är betong så koldioxidintensivt?
Betong tillverkas av cement, vatten, sand, ballast och i vissa fall kemiska tillsatser för ökad arbetbarhet. Den största delen av betongens koldioxidutsläpp kommer från cementet. Cement består i sin tur av klinker (den traditionella Portlandcementen) och andra material. Klinker tillverkas genom upphettning av krossad kalksten, lera och andra material i temperaturer upp till 1400 grader C. Denna temperatur kan endast uppnås med bränslen med högt energiinnehåll, så den största delen av produktionen är beroende av fossila bränslen. I dessa temperaturer sönderdelas kalksten (CaCO3) till kalk (CaO) och CO2. Den koldioxid som bildas i processen kallas kalcineringskol. Kalcineringsprocessen är nödvändig för att klinkern ska fungera som bindemedel, så det är omöjligt att undvika den. Ofta blandas klinkern med andra material för att uppnå de önskade egenskaperna hos cementet.
Betong används ofta i monolitiska strukturer eller gjuts på plats, vilket gör att den inte enkelt kan återanvändas efter att en byggnad har tjänat ut. Det mest cirkulära scenariot är att betongen krossas till ballast. Det innebär att ny betong behövs för framtida byggnader med alla de extra koldioxidutsläpp som följer med det.
|
Figur 1: Den typiska sammansättningen av traditionell betong |
Figur 2: Tillverkningsprocessen för cement: Cylinderugn för kalkbränning |
Vad är betong med låga koldioxidutsläpp?
Vad som allmänt uppfattas som en koldioxidsnål betong i byggbranschen är en betongblandning som resulterar i lägre inbyggt kol jämfört med en genomsnittlig betongblandning. Det finns dock för närvarande ingen globalt överenskommen definition av koldioxidsnål betong.
Utmaningar med koldioxidsnål betong
- Det finns inget överenskommet riktmärke i de flesta regioner och ingen överenskommen procentuell minskning av det inbyggda kolet för att betongblandningen ska klassificeras som koldioxidsnål.
Lokala försök inkluderar Concrete Sustainability Council (Tyskland), Lavkarbonbetong-standarden (Norge) och Storbritanniens Low Carbon Concrete Routemap. Detta resulterar i att termen används i alla fall där betong har lägre inbyggt kol än en typisk Portlandcementblandning, även om minskningen är minimal och ibland till och med nominell. I de flesta fall är minskningen av inbyggt kol resultatet av att cement ersätts med mer traditionella alternativa bindemedel som flygaska, mald granulerad masugnsslagg (GGBS), kalcinerade leror och i vissa begränsade fall naturliga puzzolaner, samt med innovativa nya lösningar. Detta är inte en uttömmande lista, det finns många andra lösningar och nya håller på att utvecklas.
- Problemet med merparten av den koldioxidsnåla betong som tillverkas idag är att klinker (den viktigaste ingrediensen i cement) ersätts med sekundära material från processer baserade på fossila bränslen. Även om detta är en användbar övergångsmekanism kan den inte skalas upp i takt med att vi minskar koldioxidutsläppen från kraftproduktion och andra industrier.
Fördelar med att minska mängden cementklinker
1. Minskat inbyggt kol från betong
Betong används i fundament, plattor och stommen i de flesta byggnader runt om i världen. Eftersom merparten av betongens inbyggda koldioxid kommer från cementproduktionen är nyckeln till att minska betongens inbyggda koldioxid att minska den totala mängden cement som används. Detta kan göras via:
- Undvik överdimensionering av konstruktionselement: detta minskar mängden betong och cement som används.
- Rationalisera beaktandet av levande laster under design: levande laster överskattas ofta, vilket kan undvikas genom detaljerad strukturell design utan att äventyra byggnadens framtida anpassningsförmåga.
- Utforma för materialeffektivitet: optimera spännvidden i konstruktionsnätet och införliva mer materialeffektiva betongelement som håldäcksplattor och kompositdäck.
- Undvik att överspecificera betongens tryckhållfasthet: betongblandningar kan optimeras för specifika delar av byggnaden; det finns inget behov av att använda standardhållfasthet genomgående.
- Undvik att överspecificera betongens tryckhållfasthet inom de första 28 dagarna efter gjutning: detta gör det möjligt att använda betong med alternativa bindemedel som i de flesta fall har längre härdningstider.
- Använd alternativa bindemedel : prova att använda Fly-Ash, GGBS, kalcinerad lera etc.
- Använd andra innovativa betonglösningar: när det finns tillgängligt, försök använda lösningar som inte nödvändigtvis är relaterade till cementreduktion, t.ex. högpresterande betong (HPC), fiberarmerad betong eller genomsläpplig betong.
2. Sänkta kostnader för betongtillverkare
En viktig fördel med att optimera mängden betong och cementklinker är att det sparar kapitalkostnader. Genom att minska mängden klinker som används vid betongtillverkning kan tillverkarna minska sitt beroende av dyra råvaror och energikrävande processer. Detta sänker inte bara produktionskostnaderna utan förbättrar också den totala effektiviteten i tillverkningsprocessen. Genom att använda alternativa bindemedel och optimera utformningen av betongblandningen kan man dessutom minska avfallet och förbättra resursutnyttjandet. Denna kostnadsbesparingspotential är särskilt viktig för storskaliga byggprojekt, där även små minskningar av materialanvändningen kan leda till betydande ekonomiska besparingar. Genom att använda betongmetoder med låga koldioxidutsläpp kan ett företag dessutom förbättra sin konkurrenskraft på marknaden och anpassa sig till de ökande kraven från myndigheter och samhälle på mer hållbara byggmetoder.
Alternativa bindemedel till cement
De mest använda alternativa bindemedlen till cement är:
- Flygaska / pulveriserad bränsleaska
- Mald granulerad slagg från masugn
- Kalcinerad lera
Även om vissa av dessa används i stor utsträckning av byggbranschen, är deras tillgänglighet beroende av processer som är kopplade till fossila bränslen och förväntas vara begränsad i framtiden när man hoppas att användningen av fossila bränslen kommer att minska. Därför är användningen av sådana bindemedel viktig idag, men kan inte utgöra en betydande del av betongens koldioxidfria framtid.
Utmaningar från alternativa typer av cementbindemedel
Även om de bindemedel som anges ovan kommer att minska betongens inbyggda koldioxid, betraktas de ofta med skepsis av entreprenörer eftersom de påverkar betongens härdningshastighet. Detta innebär att betongblandningar med sådana bindemedel behöver mer tid för att nå en viss hållfasthetsnivå jämfört med traditionella Portlandcementblandningar. En betongblandning med 50% GGBS kommer till exempel att ha hälften så hög hållfasthet som en Portlandcementblandning under de första 7 dagarna efter gjutning, men bör nå samma hållfasthet inom 28 dagar. Den långsammare härdningstiden kan försena byggnationen med några dagar för varje våningsplan som läggs till, vilket kan leda till större förseningar och kostnadskonsekvenser i högre byggnadskonstruktioner. Entreprenörer måste planera för den längre härdningstiden för koldioxidsnål betong där det är möjligt för att minska förseningarna och de därmed sammanhängande kostnaderna.
Andra bindemedel till cement
Andra alternativa bindemedel, som dock inte används i lika stor utsträckning, är t.ex:
- aska från risskal
- gips
Aska från risskal är en biprodukt från risproduktion. När risskalen tas bort från riset bränns de. Askan som uppstår vid denna process kallas risskalsaska och har ett högt innehåll av kiseldioxid, vilket gör att den kan producera ytterligare cementföreningar när den reagerar med kolhydroxid, som är en produkt vid cementhydratisering. En viktig fördel med aska från risskal är att det är en förnybar resurs.
Alternativa betonglösningar med låga koldioxidutsläpp
Så, handlar koldioxidsnål betong bara om alternativa bindemedel till cement? Nej, andra betongtekniker med låga koldioxidutsläpp håller på att växa fram och vissa är redan kommersiellt tillgängliga och håller på att skalas upp.
-
Tekniker för avskiljning av koldioxid
En betydande orsak till betongens koldioxidutsläpp är kalcineringsprocessen under cementtillverkningen. Även om den huvudsakliga energin som används vid produktion och transport av betong skulle vara koldioxidfri, skulle de kalcineringsrelaterade utsläppen förbli desamma. För att åtgärda detta bygger Heidelberg Materials för närvarande världens första anläggning för avskiljning och lagring av koldioxid i en cementfabrik i Brevik, Norge, och planerar att göra detsamma i Slite-fabriken i Sverige.
-
Injektion av koldioxid
Denna typ av teknik syftar till att använda avskild koldioxid genom att injicera den i betong medan den fortfarande är i flytande form. CO2 reagerar sedan med cement och vatten för att producera mer cementhaltiga föreningar. Sådan teknik finns redan kommersiellt och kan tillämpas på befintliga betongfabriker. CarbonCure, ett kanadensiskt företag, och Carbonaide, ett finskt företag, utvecklar teknik som kan användas i befintlig fabriksbetong respektive prefabricerad betong. CarbonBuilt har utvecklat en liknande teknik för tillverkning av betongblock med mycket låga koldioxidutsläpp. Tekniken kan integreras i alla befintliga betongblocksfabriker och minskar blockens koldioxidinnehåll genom att ersätta cementet med ett annat alternativt material som reagerar med injicerad CO2 under härdningsprocessen och bildar CaCO3 (kalksten). Den första kommersiella produktionen av betongblock med hjälp av denna teknik startades av Blair Block i Alabama, USA, 2022.
-
Bioteknik
Det pågår också forskning om hur man kan åstadkomma koldioxidsnål betong med hjälp av bioteknik. Prometheus Material i USA har utvecklat en betongblandning som använder alger för att ersätta Portlandcement. Deras lösning har använts i pilotprojekt och man arbetar nu för att kunna kommersialisera produkten fullt ut. Biozeroc, ett nystartat företag i Storbritannien, är ett biomaterialföretag som producerar betong med låga koldioxidutsläpp med hjälp av bakterier. I deras process används bakterier för att binda samman ballast och sand till ett material som fungerar lika bra som konventionell betong. Produktionsprocessen för BioConcrete släpper ut minst 85% mindre koldioxid och har potential att bli koldioxidnegativ när avfallsmaterial införlivas i bakterieråvaran.
-
Växtbaserade lösningar
Växtbaserade lösningar omfattar material som i många fall är en blandning av kalk, sand, lera och växtfibrer. Ett sådant material är hampabetong, som består av kalk, sand och hampafibrer. Sådana material kan användas för platsgjutna element, sprutbetong och murverk. Även om dessa material är biobaserade och har extremt låga koldioxidutsläpp kan de inte ersätta traditionell betong annat än för små byggnader och icke-bärande applikationer.
Hur man gör betong mer cirkulär
Rollen för kravställare och entreprenörer
För att minska betongens inbyggda koldioxid, som främst frigörs under produktionsfasen (A1-A3), ska du fokusera på att minimera behovet av ny betongproduktion. Detta kan uppnås genom att använda återanvändbara prefabricerade element med reversibla anslutningar. Specifikationsansvariga bör anta prestandabaserade krav, inklusive hållbarhet, krympning, tryckhållfasthet och gränser för inbyggt kol. Entreprenörer bör upphandla betong med låga koldioxidutsläpp med hjälp av miljövarudeklarationer (EPD) där sådana finns, prioritera alternativa bindemedel och minska avfallet på plats. Även om alternativa bindemedel minskar påverkan kvarstår betydande A1-A3-utsläpp. Därför är återanvändbara betongelement och minimering av nyproduktion avgörande för hållbart byggande, i linje med målen för låga koldioxidutsläpp.
Läs mer om hur betong kan bli mer cirkulär.
Vem kan leverera betonglösningar med låga koldioxidutsläpp?
Många tillverkare producerar redan färdigblandad och prefabricerad betong eller cement med låga koldioxidutsläpp. Alla tillverkare som har skapat EPD:er för sina betongblandningar eller cementprodukter kan hittas och jämföras i One Click LCA-databasen.
Nedan finns en lista över tillverkare av betong med låga koldioxidutsläpp som referens:
|
Europa |
Nordamerika |
Mellanöstern och Nordafrika |
|
|
|
Utnyttja One Click LCA:s EPD-generator för att skapa EPD:er för betong
MedOne Click LCA :s Concrete EPD Generator kan betong- och cementtillverkare skapa miljövarudeklarationer (EPD:er) för sina blandningar till en bråkdel av kostnaden jämfört med traditionella EPD-lösningar. Verktyget genererar EPD:er som är verifierade av tredje part och uppfyller ISO 14025, EN 15804+A2 och tillhörande standarder, och det öppnar upp marknaden för fler produkter som kan visa sina hållbarhetsmeriter.
Betong EPD generator tool
Skapa och publicera EPD:er för din fabriksbetong (ready-mix).
För betongtillverkare som vill skapa och publicera tillförlitliga, tredjepartsverifierade betong-EPD:er - helt i enlighet med globala EPD-standarder.
.png){kind=icon}
