|
Produktområdeprojekt vedrørende betonprodukter - handlingsplan Bilag C C Sammenlignende opgørelse af miljøeffekter og ressourceforbrugFor at illustrere væsentlige udvalgte miljøeffekter og ressourceforbrug inden for bygge/beton-området er det valgt at se på et eksempel og trække nogle forhold ud, som kan generaliseres. I nærværende sammenligning er det valgt at anvende data for fremstilling af en kantbjælke. Data stammer fra Håndbog i miljørigtig projektering (1998), kapitel 4.2.1. I Håndbogen er anført, at data har baggrund i Brancheanalyse Beton samt andre kilder fra 1995. Kantbjælken består af 502 kg beton med en armering af 23 kg kamstål. I nærværende beregninger omfatter opgørelserne kantbjælkens samlede levetid. Levetiden for bjælken fremgår ikke klart af Håndbogen, men det antages, at der er taget udgangspunkt i en levetid på 100 år (Håndbog i miljørigtig projektering, afsnit 4.10.5). Som udgangspunkt er valgt en beton bestående af materialer som vist i Tabel C. Tabel C.1 Indhold i beton til kantbjælke
Med den valgte kantbjælke som eksempel er det valgt at illustrere den miljømæssige betydning af:
C.1 KortlægningKortlægningen er gennemført ud fra MEKA-metoden, som beskrevet i Håndbog i miljøvurdering – en enkel metode. Denne metode er en forenkling af UMIP-metoden og er primært tiltænkt anvendt som screninger for at udpege de væsentligste miljøbelastende forhold. MEKA står for Materialer, Energi, Kemikalier og Andet. Den væsentligste forenkling er, i forhold til andre livscyklusmetoder, at der her fokuseres på indgående strømme; - forbrug af materialer og energi samt kemikalier. Ud over anvendelse af MEKA-metoden er der foretaget opgørelse og/eller estimering af størrelsen af forskellige miljøeffekter. De data, der er hentet fra Håndbog i miljørigtig projektering er angivet i Tabel C.2. I tabellen er angivet de antagelser, der er forudsat fx med hensyn til genanvendelse af armeringsstål. Energiforbruget er opgjort i primær energi og der er givet oplysninger om hvilke energiressourcer, der er forudsat anvendt. Tabel C.2 Kortlægning af kantbjælke med armering af kamstål
I Tabel C.3 er vist et MEKA-skema for kantbjælken med armering af stål. Materialeforbrugene er omregnet til forbrug af ressourcer ved at anvende UMIP-metodens begreb mPR – milli-person-reserver. Ved at anvende denne scalerings-metode (vægtning) får forbrug af de materialer, der er knappe, en højere vægtning end de materialer, der er en rigelig forsyning af på verdensplan. Energiforbrugene er forsøgt opgjort efter hvilken type energiressource, der er brugt. I visse tilfælde har det været nødvendigt at foretage skøn. Forbruget af energiressourcer er som materialeforbrugene scaleret og omregnet til mPR for at kunne sammenligne de to størrelser. I begrebet mPR ligger, at mængden af knappe ikke-fornyelige ressourcer ganges med en høj faktor, mens rigelige ressourcer ganges med en lav faktor. Som eksempler kan nævnes, at 1 kg jern svarer til 0,08 mPR, da der findes store reserver af jernmalm på verdensplan, mens fx 1 kg molybdæn svarer til 250 mPR, da reserverne her er knappe. I definitionen på mPR ligger også, at, for fornyelige ressourcer, er mPR=0, da forsyningshorisonten defineres som uendelig. For meget rigelige ressourcer er forsyningshorisonten meget lang, og her er faktoren mPR ligeledes sat til 0. Dette gælder fx vand, sand, sten, grus, calciumcarbonat og en række andre materialer, der almindeligt anvendes inden for byggeområdet. Energiforbrug baseret på olie omregnes til mPR ud fra, at 1 MJ primær energi svarer til 1/1025 mPR. Denne faktor er angivet i Håndbog i miljøvurdering. Olie har en forsyningshorisont på omkring 40 år, mens kul har en forsyningshorisont på ca. 200 år. Disse data er opgivet af World Ressource Institute og er bl.a. anvendt i UMIP-projektet. Omregning af energiforbruget baseret på kul er fastsat ud fra omregningen af olie under hensyntagen til de forskellige forsyningshorisonter og 1MJ er sat 1/5.000 mPR. Tabel C.4 MEKA-skema for en kantbjælke med armering af kamstål
C.2 Opgørelse af ressourceforbrug C.2.1MaterialerI Tabel C.4 er vist de væsentligste nøgletal for materialeforbruget, når det er omregnet til forbrug af ressourcer efter UMIP-metoden. Tabel C.4 Nøgletallene for ressourceforbruget for kantbjælke med kamstål
Det, der betyder noget i ressourceforbruget, er primært armeringsstålet. Her er det forudsat, at der anvendes stål med samme miljøkarakteristika som maskinstål, og at 90 % kan genanvendes til samme eller andre formål, når bygværket er revet ned. Af Tabel C.4 fremgår det ligeledes, at ressourcer til selve cementproduktionen ikke bidrager til opgørelsen over ressourceforbruget, da råmaterialerne til cement betragtes som rigelige. C.2.2 EnergiI er vist nøgletallene for forbruget af energi i hele kantbjælkens livscyklus. Energien er dels opgjort som primær energi i MJ og dels som træk på ressourcer. Tabel C.5 Nøgletal for energiforbruget for kantbjælke med kamstål
I Tabel C.6 er vist, hvilke energiforbrug der medgår til kantbjælken i hele dets livscyklus. Opgørelsen af energiforbrug er opgjort som primær energi; det vil sige, at energiforbruget for elektricitet er omregnet, idet der er taget hensyn til det tab, der er ved fremstilling af elektricitet. Tabet er regnet til 60%. Energiforbruget til fremstilling af organiske hjælpekemikalier er beregnet som energiforbruget til fremstilling af "plast". Det væsentligste energiforbrug ligger i råvarefasen, hvor både fremstillingen af cement og armeringsstål er medtaget. Godskrivningen af energi, som er anført i Tabel C.5 er modregnet i råvarerfasen, - derved bliver energiforbruget for fremstilling af stål reduceret til 10%. Det skal bemærkes, at i forbindelse med kantbjælken er energiforbrug til opvarmning og udtørring ikke særlig stort. Ved byggeri af huse kan denne energiparameter være betydelig.
Tabel C.6 Energiforbrug for kantbjælke med armering af kantstål Kortlægningen af energiforbruget indikerer, at det væsentligste energiforbrug stammer fra forbrug af kul som energiressource. Dette er naturligt, da den væsentligste aktivitet foregår i Danmark, hvor hovedparten af el-produktionen er baseret på kul. I Tabel C.7 er vist resultatet af de beregninger, der er gennemført for at opgøre forbruget af energiressourcerne. Det skal bemærkes at også her er energiforbruget, som spares på grund af genvinding af stål er henregnet under råvarefasen.
Tabel C.7 Energiforbrug opgjort som forbrug af ressourcer for kantbjælke armeret med kamstål I Tabel C.7 ses det, at forbruget af olie giver anledning til et relativt stort ressourceforbrug målt i mPR, da dette er den mest knappe ressource. Olie udgør 10% af energiforbruget til fremstilling af beton og til nedknusning af beton i bortskaffelsesfasen. C.2.3 Sammenligning af materialer og energiOpgørelsen af energiressourcer viser et samlet forbrug på 0,40 mPR. Sammenlignes dette med forbruget af ressourcer til materialer, ligger det på samme niveau, da ressourceforbruget til materialer andet end energi udgør i størrelsesordnen 0,3 mPR. Af det samlede ressourceforbrug på 0,70 mPR udgør energiforbruget 60% således og materialeforbruget 40% under de givne forudsætninger. C.3 Anvendelse af rustfrit stålMan er i enkelte tilfælde begyndt at bruge rustfrit stål som armeringsstål. Rustfrit stål består af 18% chrom, 8 % nikkel og resten jern. Disse metaller har stor betydning for både materiale- og energiforbrug i kortlægningen. C.3.1 RessourceforbrugetSåfremt de 23 kg armering skal udføres i rustfrit stål, vil det medføre følgende ressourceforbrug: Rustfrit stål 23 kg (0,06 mPR Fe + 2,3 mPR Cr + 9,9 mPRNi) = 282 mPR Rustfrit stål kan efter brug oparbejdes, men ikke til samme kvalitet. Det må antages, at det kan anvendes som maskinstål. Ved 90% genanvendelse vil det medføre en godskrivning på 2,7 mPR. Legeres stålet yderligere med 2 % molybdæn, fås en syrefast kvalitet med følgende ressourceforbrug: Syrefast stål: 23 kg (0,06 mPR Fe + 2,3 mPR Cr + 9,9 mPRNi + 5,0 mPR Mo) = 397 mPR. Når disse metaller, der er relativt knappe ressourcer, inddrages i beregningerne, ses det, at disse får den altafgørende betydning for ressourceforbruget til materialer. C.3.2 EnergiforbrugetFremstilling af legeret stål kræver mere energi end fremstilling maskinstål. Det har ikke været muligt at finde data for rustfrit stål og syrefast stål, men det antages at ligge på samme niveau som for maskinstål eller højere. C.3.3 SammenfatningUd fra et knaphedssynspunkt vil det miljømæssigt være negativt at anvende højlegerede ståltyper som armeringsjern. Ressourceforbruget stiger kraftigt fra omkring 0,3 mPR til 300–400 mPR. Dertil kommer, at det ikke er afklaret, om legeringsmetallerne kan vandre over i betonen. Nikkel og chrom er begge metaller, som er miljøbelastende og kan indebære en risiko for, at betonen får så højt et indhold af disse stoffer, at det kan være problematisk at genanvende. C.4 Kalcinering og miljøeffekter fra energiforbrugetDe væsentligste emissioner og dermed miljøeffekter stammer fra energiforbruget. Ligeledes er der fra kalcineringen – fraspaltning af CO2 fra kridt i selve brændingsprocessen ved fremstilling af cement – et væsentligt bidrag til drivhuseffekten. Begrebet miljøeffekter stammer fra UMIP-metoden. For at beskrive de påvirkninger miljøet er udsat for, anvendes et sæt af miljøeffekter, der hver er et mål for visse typer af påvirkninger. Visse stoffer bidrager til en miljøeffekt, andre stoffer bidrager til flere miljøeffekter. Det er velkendt, at kuldioxid bidrager til drivhuseffekten. De øvrige emissioner fra energiforbrug, som typisk er kvælstofoxider og svovldioxid bidrager til andre miljøeffekter. Miljøeffekter måles i enheden m-PEM, hvilket står for milli- Person –Ækvivalenter – Målsat. Tabel C.8 viser en oversigt over miljøeffekter. En opgørelse af disse miljøeffekter er foretaget for energiforbruget med henblik på at sætte disse i forhold til hinanden og vise, at kalcieringen bidrager til drivhuseffekten alene, mens energiforbruget også bidrager til en række andre væsentlige miljøeffekter. Tabel C.8 Oversigt over miljøeffekter
C.4.1 KalcineringenDet er i det følgende forsøgt at opgøre mængden af dannet kuldioxid alene fra kalcieringen og omregne denne til bidrag til miljøpåvirkningen drivhuseffekt. Mængden af kuldioxid er skønnet ud fra følgende forudsætninger:
Det samlede bidrag til drivhuseffekten fra calcineringen er derfor ca. 5 mPEM. Under kantbjælkens levetid vil noget af den dannede CO2 fra calcineringen optages igen, det vides dog ikke hvor meget. Det er muligt i forbindelse med nedknusning og genbrug af materialerne at næsten hele CO2 mængden fra calcineringen genoptages, men dette er meget usikkert. Derfor er dette bidrag ikke medregnet. C.4.2 EnergiforbrugetDet væsentligste energiforbrug er baseret på forbrug af kul. Emissioner herfra er opgjort og omregnet til bidrag til miljøeffekter efter UMIP-metoden. Resultaterne fra opgørelse af mljøeffekter fra energiforbruget og kalcineringen er vist i Tabel C.9. Som det ses af figuren, er drivhuseffekten den største miljøeffekt, men også påvirkning af jord og vand er væsentlige. Persistent toksicitet er et mål for mængden af ikke nedbrydelige stoffer. Økotocitet er et mål for påvirkning af vandlevende organismer med giftige stoffer. Forsuring sænker pH i vandløb og kan give skader på bygninger.
Tabel C.9 Miljøeffekter fra energiforbrug og kalcinering for en kantbjælke Drivhuseffekten fra energiforbruget udgør 26 mPEM, og effekten fra calcineringen udgør således i størrelsesordnen 15% af de samlede bidrag. Det skal bemærkes, at såfremt der anvendes legeret stål, vil alle miljøeffekterne med undtagelse af drivhusbidraget blive større. Legeringsmetallerne fra rustfrit stål og syrefast stål vil primært bidrage til en væsentlig stigning i miljøeffekterne økotoksicitet og persistent toksicitet. C.5 Udslip af formolieBrug af formolie ved produktion af betonelementer har været meget diskuteret. Der findes forskellige estimater for forbruget, men her er der taget udgangspunkt i et forbrug på 100 gr. pr. tons beton. Formolien som overføres til betonkonstruktioner vil før eller siden til en vis grad spredes i miljøet. Det er ukendt, hvor stor del af formolien der i hele produktets livscyklus vil spredes til jord og grundvand, og hvor stor del der fordamper eller bindes meget stærkt i betonelementet. Med henblik på at vurdere potentialet for denne effekt, er det antaget, at al formolie på et eller andet tidspunkt kommer i kontakt med jorden, og at miljøeffekten økotoksicitet er et relevant mål for denne risiko. Ud fra UMIP-metodens principper for vurdering af økotoksicitet kan bidraget estimeres ud fra følgende:
Værdien PNECvk[1] beregnes til 1 mg/liter / sikkerhedsfaktor = 0,01 mg/liter.
En omregning af belastning fra vandigt miljø til jord-miljø foretages ud fra: PNECjk[2] = PNECvk ( 0,02 + 0,02 * Pow) * 1,5 = 0,01 ( 0,02+ 0,02*3)*1,5 = 0,0012 mg/liter Effekten til jord = 1 / 0,0012 mg/liter = 833 m3/ gr. Ved udslip af 50 gr. fås en effekt på 44.000 m3. En vægtet økotox-effekt svarer til 44.000 / 120.000 *1 = 0,368 mPEM. Afhængig af forbruget af formolie vil bidraget til økotox-effekten således ligge på fra 0,1 til 1 mPEM og udgøre i størrelsesordnen 5 % af det samlede bidrag til denne effekt. Tungt nedbrydelige komponenter i olien vil endvidere bidrage til Miljøeffekten Persistent toksicitet, men der er ikke foretaget beregninger for denne effekt. Ud fra ovenstående beregninger ses det, at det at anvende formolie kan have en begrænset; men ikke helt ubetydelig miljømæssig effekt. C.6 Udvaskning af tungmetaller m.m.Det skal bemærkes, at der ikke i livscyklusvurderingen er medtaget miljøeffekter fra udvaskning af tungmetaller m.m., idet der p.t. ikke findes tilstrækkelige data til at belyse dette. Fodnoter[1] PNECvk: Predicted No Concentration (kronisk i vand) på dansk: Den koncentration der vurderes ikke at give øktoksiske effekter i vandmiljøet. [2] PNECvj: Predicted No Concentration (kronisk i jord) på dansk: Den koncentration der vurderes ikke at give øktoksiske effekter i jorden.
|
