Klimatsmarta material

Det här innovationskonceptet från lag Gul beskriver material med betydligt mindre koldioxidutsläpp än dagens material som används inom infrastruktursektorn. Konceptet med klimatsmarta konstruktionsmaterial förutsätter att man optimerar eller förändrar urval av oorganiska utgångsmaterial för framställning av färdiga delmaterial eller färdiga element. I dagsläget används cementbaserade material för stora infrastrukturobjekt där fokus ligger på mekanisk bärighet och beständighet. Den typen av konstruktioner medför stora investeringskostnader och förutsätter att färdiga objekt skall serva samhället under minst 100 år och helst mycket längre då beprövade tekniska lösningar som har validerats under en lång period i ute miljö föredras av branschen. Byggmaterial baserat på ren Portlandcement, även om det erbjuder utmärkta egenskaper, är inte framtiden och måste CO2 optimeras. Det

finns flera tekniker och material som kan komplettera eller ersätta ingredienser i cement. I konceptet ingår hela produktionskedjan från basmaterialet till en färdig produkt.

Reduktion eller eliminering av utsläpp av CO2 som i dagsläge kommer från

produktionen av cement och stål:

• Portlandcement - CCS kan hantera ca 35% av CO2 utsläppet och resten kan

hanteras genom produktionsåtgärder (bränsle, produktionsoptimering, lägre temperaturer).

• Portlandcement med inblandning av andra CO2 neutrala bindemedel t ex

flygaska eller masugnsslagg (cement produkter med andra bindemedel finns redan på marknaden t ex CEM III). I Sverige är det inte vanligt att man har använt höga halter av flygaska eller slagg i betong. För marinmiljö

rekommenderas höga slagghalter då betongen blir mycket tätare och därmed hållbarheten och beständigheten ökar.

• Geopolymerer – 0% CO2 vid produktion; produktionen kräver mycket

starka kemikalier (baser) för att producera geopolymer vilket kan innebära andra typer av arbetsmiljöproblem. Malningsprocessen kräver en del energi men den ska vara eldriven. Det finns dammar och hus men man saknar exempel för geopolymer-broar. Beständighet mot salter bedöms vara god. Tillgängligheten på råmaterial t ex slagg däremot kan vara problematisk på sikt.

• Kalcinerade leror är ett mycket lovande teknik för tillverkning av alternativt cement där egenskaper för betong blir samma eller bättre än idag. Tekniken är i en intensiv utvecklingsfas och beroende på

tillgänglighet av lämpliga leror där geologisk kartering av leror är gjord samt utvärdering av leregenskaper pågår. Tidsaspekten är några få år. Energibehovet för att bränna leror minskas till ca 60% av tillverkning av Portlandcement samt som leror har inget utsläpp av CO2.

4.2.7 Resursoptimering

Det här innovationskonceptet från lag Gul presenterar resurseffektivisering i byggprocessen.

Konceptet bidrar till att lösa utmaningen att icke optimala mängder eller typer av material används vid ny- och ombyggnation av infrastruktur, sett till hela

livscykeln. Det bidrar också till att optimera resursanvändningen i byggnations- processer samt vid drift och underhåll, dvs. optimera byggmetoder och logistik, användning av maskiner och utrustning, tidsåtgång, underhållsåtgärder etc. Det bidrar i sin tur till att minska naturresursuttag och koldioxidutsläpp associerat med byggmaterial och bygg- och driftsprocesser under ett byggnads-verks hela livscykel; materialtillverkning, byggproduktion, drift och underhåll, rivning samt vid framtida återbruk.

Med AI och sensorer kommer det också finnas större möjlighet att kombinera olika byggmaterial med varandra och att utvärdera och införa nya material.

Byggnadsverk kan också utformas optimalt med avseende på återanvändnings- och återvinningsbarhet (design for deconstruction).

Genom att installera aktiva sensorer i byggnadsverket kommer underhåll att kunna planeras på ett optimalt sätt, och livslängden av strukturen ökas samtidigt som underhållsbehov minimeras. Sensorer möjliggör också att följa

utmattningstillståndet i de viktiga delarna av bron och följa belastningen som sker, som i sin tur kan bidra till att förbättra dimensioneringsregler för nya

NATURVÅRDSVERKET RAPPORT 6855

Innovationstävlingen Transformativ infrastruktur – banbrytande innovation för nollutsläpp

Den totala potentiella utsläppsminskningen som konceptet resulterar i är svår att bedöma eftersom minskningar sker i alla skeden av ett byggnadsverks livscykel. Baserat på andra studier och exempel, uppskattas de nya verktyg kopplat till dessa teknologier kunna bidra till en total CO2-minskning om 20-70 % under ett

byggnadsverks hela livscykel. 4.2.8 Bella Ponte

Det här innovationskonceptet från lag Gul fokuserar på resurssnål konstruktion och innovativ transportreglering. Bron benämns Bella Ponte.

Bella Ponte är en vacker och smäcker förbindelse i form av en kombinerad bro och tunnel. Förbindelsens signum är att använde de nyaste teknikerna och materialen i syfte att lyckas bygga ny transportinfrastruktur och samtidigt vara rädd om jordens resurser. För det behövs ett helt nytt angreppssätt för dimensioneringen. Bron är byggd efter principen att skapa en så resurssnål konstruktion som möjligt på bekostnad av kravet på högsta möjliga framkomlighet. Eftersom konstruktionen är mycket slimmad kommer innovativa regleringar av vilka fordon som kan passera under olika tidsperioder på grund av kapacitet och belastning användas.

I konceptet utgår vi från ett grundläggande problemområde vid dimensionering av inte minst brokonstruktioner, den höga belastningen. Hög belastning (flöde, vikt och vibration) medför att bron måste dimensioneras för att möta den, vilket leder till en större bro (förbindelse).

Konceptet bygger på att vi då tittar på följande delområden för att uppnå lägre klimatpåverkande utsläpp:

• Begränsning av tunga transporter eller fördelning av de transporter som ska ske över bron så att belastningen blir jämnare över tid. Det minskar

maximala momentana belastningen.

• Materialeffektivitet samt materialsnål design.

• Nya eller förbättrade material med lägre utsläpp av klimatpåverkande gaser.

• Återvinningsbara konstruktioner.