Klimatförbättrad betong för vindkraftsfundament
Även om branschen tagit steg mot att bidra positivt till biologisk mångfald är min spaning att vi kan ta snabbare kliv kopplat till klimatkrav för att minska påverkan under byggskedet. Entreprenörerna har till stor del redan kunskapen, teknikerna och materialen som krävs för att reducera klimatpåverkan i byggskedet men det krävs också att branschen ställer rätt krav vid upphandling.
Jag har bjudit in docent Mikael Hallgren, kompetensutvecklingsansvarig för konstruktion på Tyréns, att berätta om vilka möjligheter det finns att använda klimatförbättrad betong i vindkraftsfundament och om det finns några vinningar med att göra det.
Klimatförbättrad betong för vindkraftsfundament
– av Mikael Hallgren
Betong bidrar idag till en stor del av klimatavtrycket i byggsektorn i form av ett stort utsläpp av CO2-ekvivalenter vid tillverkningen. Av detta utsläpp kommer 90 % från tillverkningen av cement. Och tillverkningen av cement, dvs portlandcement där kalksten sintras i höga temperaturer till klinker som mals ned till pulver, bidrar till ca 8 % av all global CO2-utsläpp.
Det finns dock metoder för att klimatförbättra betongen. Det görs främst genom att delvis byta ut cement mot alternativa bindemedel som reagerar med vatten och cement. Vanligast är flygaska och mald granulerad masungsslagg (GGBS) som båda är restprodukter från andra industrier och därmed inte belastar betongen med något tillskott av CO2-ekvivalenter vid beräkning av Global Warming Potential (GWP) och i miljövarudeklarationen (EPD).
Flygaska kommer från kolkraftverk. Av naturliga skäl är flyaska på väg att fasas ut då det numera är svårt att få tag på när kolkraftverken läggs ned (vilket ju är bra klimatmässigt). Istället har användningen av slagg (GGBS), som kommer från ståltillverkningen, ökat för att klimatförbättra betong. Det går dock inte att helt och hållet ersätta cement med dessa alternativa bindemedel eftersom lite cement behövs för att få igång den kemiska processen med vatten som skapar den hårda pastan runt ballaststenarna i betongen. Det behövs också en del cement för att få de beständighetsmässiga egenskaperna som behövs. Enligt den svenska tillämpningsstandarden till den europeiska betongstandarden får upp till 35 % av totala bindemedlet bestå av flygaska och upp till 65 % av slagg.
De tillåtna maxhalter av alternativa bindemedel enligt standarden är dock också begränsade av vilken exponeringsklass, dvs vilken miljö, som betongkonstruktionen är placerad. För t.ex. vindkraftsfundament kommer betongen på ytan utsättas för hårda fryscykler med högre krav på frostbeständighet. Användningen av slagg begränsas då till 35 % av totala bindemedelshalten.
Klimatförbättrad betong är alltså inte en unik typ av betong utan en hel betongfamilj där klimatförbättringen kan åstadkommas med olika typer av alternativa bindemedel och med olika halter av alternativen. Branschorganisationen Svensk Betong ger en klassificering av klimatförbättrad betong i sin vägledning publicerad på nätet, Klimatförbättrad betong (svenskbetong.se). För betong med olika tillämpningar, t.ex. hus och anläggningar, delas klimatförbättringen in i fyra nivåer. Nivå 1, 2, 3 och 4 som motsvarar en klimatförbättring med 10 %, 20 %, 30 % respektive 40 % lägre klimatbelastning (GWP) i förhållande till en branschreferens avseende en betong med samma tillämpning men baserad på bara portlandcement. För t.ex. ett vindkraftsfundament kan då klimatpåverkan minskas från 325 kg CO2-ekvivalenter/m3 betong ned till 195 kg CO2-ekvivalenter/m3 eller mindre med en klimatförbättrad betong i nivå 4 för denna tillämpning.
Givetvis finns det en del utmaningar med klimatförbättrad betong enligt ovan. Ju högre halten av alternativa bindemedel är, desto känsligare blir betongen för gjutning vid låga temperaturer. Detta kan då begränsa nivån på klimatförbättring, men generellt kan problemet övervinnas med täckning med vintermattor och andra kända åtgärder för vintergjutning. En annan utmaning är att en klimatförbättrad betong med alternativa bindemedel har en långsammare hållfasthetstillväxt än motsvarande referensbetong. Detta bör dock normalt inte vara något problem för ett vindkraftsfundament där den dimensionerade hållfastheten troligen inte behövs förrän flera månader efter det att fundamentet gjuts.
Till skillnad från en betong med bara portlandcement, ökar en klimatförbättrad betongs hållfasthet ytterligare efter de standardiserad 28 dygnen som normal används som referens vid hållfasthetsbestämning. Det innebär att man kan spara in ännu mer cement och därmed CO2-utsläpp om referensåldern för hållfasthetsbestämning väljs till en högre ålder för klimatförbättrad. Ytterligare en fördel med klimatförbättrad betong där cement ersatts av alternativa bindemedel är att härdningstemperaturen är lägre och därmed är också sprickrisken pga. att egenspänningar är lägre. Man kan alltså spara in en massa kylning av betongen som annars behövs i massiva betongkonstruktioner som t.ex. vindkraftsfundament.
Priset för klimatförbättrad betong är förstås en funktion av många faktorer. Förutom delmaterialkostnader, provningskostnader och hanteringskostnader så är priset också en funktion av tillgång, efterfrågan och volym. Kostnader per m3 för flygaska och slag är i dagsläget egentligen lägre än kostnaden för cement. Men fabriksbetongföretagen har ökade kostnader för hanteringen och provningen av klimatförbättrad betong där fler delmaterial måste hanteras. En liten marknadsundersökning bland några större leverantörer har dock visat att priset för klimatförbättrad betong endast är marginellt högre än för vanlig betong. Beroende på klimatförbättringsnivå är prisökningen ungefär mellan 5 och 10 %.
Det är dock inte bara alternativa bindemedel som kan bidra till klimatförbättrad betong. Heidelberg Materials (f.d. Cementa) påbörjar nu bygget av sin Carbon Capture Storage (CCS) -anläggning i Slite som ska stå klar 2030. Cementet som produceras där då kommer alltså att i princip vara klimatneutral med nära noll i utsläpp. Vi är inte där än, men framtiden ter sig ändå ganska ljus för betong ur ett klimatperspektiv.
Sandras summering
Slutligen vill jag tacka Mikael för att ha delat med sig av sina kunskaper inom ämnet. Mina sammanfattande tankar är att det är fullt möjligt att använda klimatförbättrad betong i vindkraftsfundament och på så sätt reducera klimatpåverkan från byggskedet.
Frågan är aktuell då den uppdaterade versionen av Färdplan för fossilfri konkurrenskraft för bygg- och anläggningssektorn släpptes i dagarna. Där kan vi läsa att byggmaterial står för merparten av klimatpåverkan i byggskedet och att det är mycket viktigt att branschen utvecklar, och använder, material och produkter med lägre klimatutsläpp. Klimatförbättrad betong kan halvera klimatavtrycket och i nära framtid kommer det även att finnas klimatneutral betong på marknaden.
Ett viktigt medskick: kom ihåg att lyfta frågan tidigt i processen och i dialog med beställaren. För att tillsammans sätta rätt ambitioner och säkerställa kraven i förfrågningsunderlagen.
Mikael Hallgren
Kompetensutvecklingsansvarig Konstruktion
mikael.hallgren@tyréns.se
Läs mer:
Biologisk mångfald vid vindkraftsparker
Vinkraftspark Stöllsäterberget
Vindkraft | Tyréns (tyrens.se)