Jämförelse av klimatpåverkan från
Lime hempcrete och Träull i
bullerskärmar
Comparison of the climate impact from Lime
Hempcrete and Wood wool in noise screens
Examensarbete, 15 hp, Byggnadsingenjörsprogrammet
VT 2020
Malin Frisk Travaglia
Marcus Karlsson
ii
Förord
Detta är ett examensarbete omfattande 15 hp utfört på Malmö Universitet för programmet byggnadsingenjörer. Syftet med kursen är att studenterna ska använda sig av tidigare förvärvade kunskaper och färdigheter för att självständigt formulera och bearbeta en problemfrågeställning och under arbetets gång få nya kunskaper och utöka sin teoretiska, praktiska och metodiska förmåga.
Författarna vill tacka handledare Catarina Thormark på Malmö Universitet samt extern handledare Jenny Fridh på Skanska för deras stöttning, vägledning och feedback under arbetets gång. Tack riktas även till Magnus Ekström på inköp, Skanska, för ritningar, information och svar på frågor samt till Peter Söderberg på Jonab Anläggnings AB för hjälp med frågor och information. Tack till Naib Woldemariam på Ekolution AB för information rörande lime hempcrete och till Magnus Odart på Vingfundament Terrawing AB för beräkning av Terrawing fundament. Tack till samtliga som ställt upp på intervjuer och gett input.
Ett slutligt tack till familj och vänner som stöttat oss under studiens gång och till oss själva för ett gott samarbete. Vi hoppas att detta examensarbete ska inspirera till eftertänksamhet vid val av material inom byggbranschen.
iii
Sammanfattning
Byggbranschen står för ca 20 % av Sveriges totala utsläpp av koldioxidekvivalenter och Sverige har som mål att inte ha några nettoutsläpp av växthusgaser år 2045. Det behöver därför göras något för att minska utsläppen. Olika material genererar olika mycket utsläpp av växthusgaser under sin livscykel och ett sätt att minska utsläppen är därför att välja material med låga utsläpp. Syftet med studien är att med hjälp av livscykelmetodik jämföra bidrag till klimatpåverkan från en bullerskärm med träullsskivor och en med lime hempcrete-panel. Förhoppningen är att denna studie kan få beställare av bullerskärmar att välja en skärm som bidrar till ett mindre utsläpp av växthusgaser. De metoder som valts för att kunna besvara studiens frågeställningar är litteratursökning, intervju, livscykelmetodik och ett beräkningsverktyg, förenklade
klimatåtgärdsverktyget.
Studien pekar på att den bästa bullerskärmen för miljön är den av lime hempcrete, dock har även bullerskärmen av träullit liten klimatpåverkan då även den är gjord av biobaserade material som binder koldioxid. För att minimera utsläppen för båda bullerskärmarna ytterligare finns det olika metoder, byta drivmedel för arbetsmaskinerna, minimera transportsträckor och att använda återvunnet stål & metall.
Det finns inga direkt jämförbara eller opartiskt granskade värden för koldioxidbindning vilket kan anses påverkar validiteten för studien. Då emissionsvärdena för koldioxidbindning har hämtats genom litteraturstudier har variationen bidragit till att två extremvärden har valts för beräkningarna. Detta kan tyckas ge en mer representativ bild av materialen då hela spannet tydliggörs. En standardiserad metod för om/hur beräkning med koldioxidbindning ska göras hade skapat en transparens vid beräkning av livscykelanalyser för biobaserade material.
iv
Abstract
The construction industry accounts for about 20% of Sweden's total emissions of carbon dioxide equivalents and because Sweden aims to have no net greenhouse gas emissions by 2045, something must be done to minimize emissions. Materials generate different emissions during their life cycle and one way of reducing emissions could be to choose materials with low emissions. The purpose of the study is to compare contributions to the climate impact between a noise screen with wood wool boards and one with lime hempcrete panel, using life cycle methodology. The methods chosen for the study are literature search, document analysis, interview, life cycle methodology and a calculation tool, förenklade klimatåtgärdsverktyget. The study indicates that the best noise screen for the environment is that of lime hempcrete, however the noise screen of wood wool also have little climate impact, since it is also made of bio-based materials that bind carbon dioxide. To minimize emissions for both noise screens further, there are different methods, changing fuel for the working machines, minimizing transport distances and using recycled steel & metal.
There are no directly comparable or partially examined values for carbon dioxide binding which can be considered to affect the validity of the study. As the emission values for carbon dioxide binding have been obtained through literature studies, the variation has contributed to the selection of two extreme values for the calculations. This may seem to give a more representative view of the materials as the entire span is clarified. A standardized method for how calculation with carbon sequestration should be done would create a transparency in the calculation of life cycles for bio-based materials.
v
Begreppsförklaring
Bullerskärm - En skärm vars huvudsakliga ändamål är att reducera bullret för en närliggande
väg. Kan vara konstruerad på flera olika sätt, men i denna rapport har det valts en trävariant.
EPD - Environmental Product Declaration är ett dokument som ger information om tjänster
och produkters klimatpåverkan ur ett livscykelperspektiv.
LCA - Life Cycle Assessment eller livscykelanalys är en metod för att ta fram en helhetsbild
av en produkts miljöbelastning under sin livstid, från råvaruutvinning, produktion, användning och avfallshantering, medräknat transporter och energiåtgång i mellanled. Vilka faser som ingår i livscykelanalysen beror på vilka systemgränser som väljs t.ex. kan endast råvaruutvinning och tillverkning i fabrik studeras.
LHC - Lime Hempcrete är den engelska benämningen för hampabetong. Träullit – Ett varumärke som tillverkar träullsskivor.
Träullsskiva - En träskiva som är tillverkade av trästrimlor och cement. Radiativ effektivitet - En gas förmåga att absorbera energi.
HVO100 - en fossilfri diesel som i huvudsak är framställd på restprodukter och avfall.
Koldioxidekvivalenter (CO2e) - är ett mått på utsläpp av växthusgaser och tar hänsyn till att
vi
Innehållsförteckning
1 Inledning ... 1 1.1 Bakgrund ... 1 1.2 Syfte ... 3 1.3 Frågeställningar ... 3 1.4 Avgränsningar ... 3 2 Metod ... 42.1 Valda metoder för insamling av data ... 4
2.1.1 Litteratursökning ... 4
2.1.2 Intervjuer ... 4
2.2 Mål och omfattning för livscykelanalys ... 5
2.2.1 Funktionell enhet ... 5 2.2.2 Systemgränser ... 5 2.2.3 Processflöden ... 6 2.2.4 Miljöpåverkanskategori ... 7 2.2.5 Beräkningar ... 7 2.2.6 Emissionsfaktorer ... 8 2.3 Beräkningsverktyg ... 9 2.3.1 Anavitor ... 9 2.3.2 Förenklat klimatåtgärdsverktyg ... 9
2.4 Validitet och reliabilitet ... 11
2.4.1 Validitet ... 11 2.4.2 Reliabilitet ... 11 3 Teori ... 12 3.1 LCA ... 12 3.1.1 Mål och omfattning ... 13 3.1.2 Inventeringsanalys ... 13 3.1.3 Miljöpåverkansbedömning ... 13 3.1.4 Tolkning ... 15 3.1.5 ISO ... 16 3.2 LHC “Lime hempcrete” ... 16 3.2.1 Hampans historia ... 16
3.2.2 Uppbyggnad lime hempcrete ... 18
3.2.3 Materialegenskaper ... 18 3.2.4 Miljöpåverkan ... 20 3.3 Träullsskivor ... 21 3.3.1 Framställning ... 21 3.3.2 Materialegenskaper ... 21 3.3.3 Miljöpåverkan ... 21 3.4 Drivmedlet HVO 100 ... 22 3.5 Återvunnen stål ... 22
3.6 Ingående egenskaper för bullerskärm ... 22
3.6.1 Grundläggning ... 22
3.6.2 Uppbyggnad ... 23
3.7 Framtagna ritningar efter typskiss ... 23
vii
4.1 Indata mängdning ... 27
4.1.1 A1 - Råvaruutvinning ... 27
4.1.2 A2 - Transport till tillverkning ... 28
4.1.3 A4 - Transport från tillverkning till arbetsplats ... 30
4.1.4 A5 - Montering på Arbetsplats ... 31
5 Resultat & analys ... 32
5.1 Jämförelse av växthusgasutsläpp för en bullerskärm med träull och en bullerskärm med LHC ... 32
5.1.1 Beräkning av lägst utsläpp av koldioxidekvivalenter ... 32
5.1.2 Beräkningen av högst utsläpp av koldioxidekvivalenter ... 33
5.1.3 Skillnaden baserat på valt värde för koldioxidbindning ... 35
5.2 Ytterligare minskning av växthusgasutsläpp för båda bullerskärmarnas livscykler 36 5.2.1 Jämförelse av bränsle ... 36
5.2.2 De två ytterligheterna ... 37
5.3 Eventuell information som saknats för en utförligare jämförelse mellan bullerskärmarna ... 38 6 Diskussion ... 39 6.1 Resultatdiskussion ... 39 6.2 Metoddiskussion ... 40 6.3 Begränsningar för studien ... 41 7 Slutsats ... 42
7.1 Förslag på vidare forskning ... 42
Referenser ... 43
1
1 Inledning
1.1 Bakgrund
Byggbranschen släpper årligen ut strax under 20% av Sveriges totala koldioxidekvivalenter, vilket motsvarar 12,2 miljoner ton koldioxidekvivalenter och detta är om man bortser ifrån utsläppen för de importerade varor som används i branschen (Boverket 2020). Totalt med importerade varor släppte byggbranschen i Sverige ut 18 miljoner ton koldioxidekvivalenter år 2017 (ibid.). Utsläppen ser dessutom ut att öka varje år vilket är oroväckande om Sverige ska nå klimatmålet noll nettoutsläpp av växthusgaser 2045 (Bennewitz 2019).
Efter värmekraftverket i Luleå som får sina höga utsläpp pga. förbränningen av gas från intilliggande SSAB:s stålverk var det företaget Cementa AB som släppte ut mest koldioxid i Sverige 2016 (Hamnqvist 2017). Både stål och betong används i mycket stora mängder inom byggbranschen.
För att sänka utsläppen av koldioxid i byggbranschen kan vi behöva tillverka produkter i andra material än vi tidigare gjort, material som genererar en lägre miljöpåverkan. För att få en så rättvis bild som möjligt av ett material behöver man göra en livscykelanalys och ta med alla skeden under materialets livstid så som tillverkning, användning, återbruk, deponi med mera (Institutet för vatten- och luftvårdsforskning (IVL) 2019).
Hemp-lime eller lime hempcrete (LHC) kallas i Sverige för hampabetong och är uppbyggt av kalk, vatten och hampa (Jacobsson & Truedsson, 2013). Namnet hampabetong är ganska missvisande då det skiljer sig mycket ifrån betong (ibid.). En framstående egenskap för betong är dess utmärkta tryckhållfasthet vilket LHC saknar (Burström 2017; Bevan & Woolley 2008). LHC behöver en bärande stomme i t.ex. trä för att kunna ta upp yttre laster (Bevan & Woolley 2008).
Hampa har funnits och odlats i hela världen ända sedan den yngre stenåldern men under 1900-talet började odling av hampa att förbjudas i Europa och så även i Sverige (ibid.). Detta på grund av hampans psykoaktiva substans tetrahydrocannabinol (THC) som gjorde att plantan även användes som en drog (ibid.). I slutet på 1900-talet började förbuden mot hampaodling att förändras, det blev i många länder lagligt att odla hampa med lägre än 0,2% halt av THC (ibid.). För Sverige dröjde det tills år 2003 innan industriell odling av hampa blev tillåtet (Jacobsson & Truedsson 2013). På grund av förbudet mot hampaodling är inte vissa hampabaserade produkter som LHC lika utvecklat och testat som andra byggnadsmaterial i Sverige (Stanwix & Sparrow 2014). En del information går att erhålla från England, Frankrike och Belgien som har använt och producerat LHC längre än det funnits i Sverige.
Det finns studier som återspeglar att LHC skulle ha god förmåga att binda koldioxid till sig under sin livscykel (Ip & Miller 2012). Studien utfördes i Storbritannien på väggelement gjorda av LHC med en bärande trästomme och ska ha följt riktlinjerna för internationella (ISO 14040) och engelska (PAS2050) standarder. Som funktionell enhet valdes 1m2 LHC med 300 mm tjocklek och en bärande trästomme inuti. Bedömningen genomfördes med hjälp av beräkningsverktyget för LCA, SimaPro, för en livstid på 100 år. Resultatet visade att den funktionella enheten skulle kunna ta upp 82,7 kg koldioxid och ge en nettolivscykelminskning av växthusgasutsläpp på 36,08 kg CO2e. Varje enhet genererar utsläpp av 46,62 kg CO2e vilket
2
innebär att en enhet nästan binder dubbelt så mycket utsläpp som den genererar. Varje funktionell enhet binder alltså 3/4 mer CO2e än vad som släpps ut under livscykeln.
Förutom att LHC verkar ha goda miljöfördelar, visade ett examensarbete som genomförts i Visamäki att bullerskydd av hampabetong hade en god ljudreduceringsförmåga (Protchenko 2019). I denna studie undersöktes enbart konstruktion och ljudupptagningsförmåga för LHC (ibid.). Anledningen till att LHC fungerar så bra som bullerskydd beror på att där är väldigt mycket porer i materialet vilket absorberar ljudet samt dess hårdhet som även reflektera ljudet (Grimes et al. 2013).
En bullerskärms ändamål är att reducera ljudnivån för boende längs med en trafikerad väg eller järnväg (Vägverket 2006). Detta görs framförallt genom att konstruera höga bullerskärmar för att bryta ljudöverföringen mellan bullerkällan och mottagaren (ibid.). En bullerskärm kan konstrueras för två olika typer av bullerreducering. Den ena är att reflektera bort bullret, vilket även är den vanligaste metoden och den andra metoden är att absorbera bullret (Skandinaviska Bullerskydd u.å.). Reflektionen görs vanligast med hjälp av ett hårt material tex. trä och betong medan absorptionen görs med hjälp av ett ljudabsorberande material t.ex. träull och mineralull (ibid.). Som nämndes innan är den vanligaste metoden att reflektera ljudet vilket görs genom att konstruera en enkelskärm (Träguiden 2014). Om man även vill ha den ljudabsorberande funktionen skapas istället en dubbelskärm, denna typ av skärm är den mest effektiva då den maximerar utnyttjandet av bullerreduceringen (ibid.). En dubbelskärm som absorberar ljud minskar endast ljudnivån på den sidan där bullerkällan finns, om det inte finns någon reflekterande yta på andra sidan skärmen upplevs ingen skillnad av ljudreducering. LHC har båda egenskaperna som eftersträvas för bullerskärmar och hade därför passat att göras som dubbelskärm (Grimes Kinnane, Walker & Pavia 2013). En sådan bullerskärm hade kunnat passa längs med motorvägar vilket en kandidatuppsats utförd i Finland visade (Prabesch 2016). Även detta arbete fokuserar på ljudupptagningsförmåga och konstruktion för LHC och kan inte besvara frågeställningar om LHC i ett livscykelperspektiv.
Enligt Magnus Ekström1 som arbetar på inköpsavdelningen på Skanska är det vanligt att
bullerskärmar görs i t.ex. plastkompositer, trä, aluminium och glas. Hur skiljer sig utsläppen om man gör en bullerskärm i LHC istället för i träkomposit? Genom att göra en livscykelanalys för en bullerskärm gjord med träullsskivor och därefter en livscykelanalys på en likvärdig bullerskärm fast gjord med LHC går det att jämföra vilket material som ger den största klimatpåverkan. Träullsskivor är uppbyggt av cement, vatten och träull, det är alltså också en biobaserad produkt precis som LHC och är därför en rimlig jämförelse att göra (Träullit 2012). Träull består av smala tunna strimlor av trä som hyvlats fram (Nationalencyklopedin u.å.). Avverkning av skog sker när beståndet är runt 100 år gammalt medan hampa odlas och skördas samma år (Stanwix & Sparrow 2014; Stora Enso Skog u.å.).
Mycket av koldioxidbindningen sker under hampans tillväxtfas och det är inte alltid så att upptaget under denna fas tas med för biobaserade produkter med dagens LCA-verktyg (Peñaloza et. al. 2016). Det är dock omdiskuterat eftersom LCA just ska ge en bild av ett materials hela livscykel där tillväxtfasen kan tyckas ingå.
1 Magnus Ekström inköpare Skanska, möte ang. bullerskärmar. Skanskas kontor Klipporna i Malmö den 8 april
3
1.2 Syfte
Syftet är att med hjälp av livscykelmetodik jämföra bidrag till klimatpåverkan från bullerskärmar med träullsskivor och lime hempcrete. Detta görs för att studera vilket av de olika bullerskärmarna som har lägst respektive högst miljöpåverkan med avseende på växthusgaser. Syftet är ytterligare att undersöka om det går att minska miljöpåverkan för de olika bullerskärmarna genom att t.ex. minska transportsträckor eller byta drivmedel för arbetsmaskiner. Detta görs för att skapa medvetenhet om att olika material i bullerskärmar genererar olika mycket utsläpp i form av växthusgaser vilket ger olika mycket klimatpåverkan.
1.3 Frågeställningar
Hur skiljer sig utsläppen av koldioxidekvivalenter för en bullerskärm med träull jämfört med en med LHC när livscykelmetodik används?
Hur kan man minska utsläppen av koldioxidekvivalenter för båda bullerskärmarnas livscykler ytterligare?
Vilken eventuell information saknas för respektive material för att kunna göra en utförligare jämförelse?
1.4 Avgränsningar
Avgränsningar görs gällande samtliga kostnadsaspekter. Det är redan känt att hampaproduktionen idag är kostsam då den bedrivs i liten skala i jämförelse med andra konventionella material och inte är subventionerad som biobränsle- och bioenergiväxter (Ingrao et. al. 2015).
Avgränsningar med avseende på bullerskärmens konstruktion görs. Inga konstruktionsförslag kommer att ritas utan en redan befintlig typskiss kommer att användas och ingående material kommer där modelleras. Typskissen bestod ursprungligen av ingående paneler i träullit, för studien har denna använts men även en variant där träullspanel byts ut mot LHC-panel. Konstruktionslösningen är i princip identisk för båda skärmarna som studeras, bortsett ifrån fyllnadsmaterialet som antingen består av träull eller LHC.
Inga beräkningar med avseende på ljudreduktion görs.
Konstruktionsdelar som inte går att direkt koppla till bullerskärmarnas funktion med avseende på ljudreducering, hållfasthet och beständighet har tagits bort från konstruktionen. Exempelvis tas fundamenten med i beräkningarna eftersom de är väsentliga för hållfastheten men en fibercementskiva som är fäst nertill på bullerskärmarna och är tänkt att hålla djur borta från järnvägsspåret, tas inte med.
4
2 Metod
2.1 Valda metoder för insamling av data
För att samla in nödvändiga data har litteratursökning och intervjuer genomförts.
2.1.1 Litteratursökning
Vid varje rapportskrivande behövs det skapas en kunskapsbas kring ämnet som studien kommer handla om. Denna kunskapsbas skapas genom att kontinuerligt under studien söka kunskap för att få in så mycket lärdom som möjligt. Litteratursökningen har behandlat ämnen inom LHC, livscykelanalys, bullerskärmar, bullerskärmars uppbyggnad och träullsskivor. Litteraturen är insamlad från databasen Libsearch och Malmö Universitetsbibliotek. Utöver detta är även litteratur insamlad från Google Scholar samt referenser funna i litteraturen.
Exempel på sökord: Lime Hempcrete, Hempcrete, Hampabetong, Life cycle assessment, LCA, Livscykelanalys, Bullerskärmar, Bullerskärmars uppbyggnad, Sound barrier, Sound Screen, Träullsskivor, Träullit, EPD, EPD Hempcrete, LCA Hemp, LCA Hempcrete, GWP, Global Warming Potential, ODS, Ozone Depleting Substances, ODP, Ozone Depleting Potential, Ozonpåverkan, Carbon Sequestration, Kolbindning, Abiotic Depletion Potential, ADP, Carbon sequestration wood, Carbon Sequestration timber, Nordkalk, cementa, bränd kalk, SSAB.
2.1.2 Intervjuer
En intervju kan utföras på flera sätt än enbart interaktion ansikte mot ansikte, vanliga metoder förutom detta är videobaserade intervjuer och intervju över telefon (Alvehus 2013). Dessutom menar Alvehus (2013) att intervjuer både kan vara strukturerad och ostrukturerad, men den vanligaste är semistrukturerad där intervjuaren följer ett formulär med både öppna frågor och smala frågor. Med denna typ av intervju ges utrymme för svarspersonen att ge bredare synpunkter (ibid.).
Intervjuer har använts för inhämtning av erfarenhetsbaserad- och företagsspecifik information som t.ex. resursanvändning vid installation av bullerskärmar och tillverkningsort för LHC. Respondenter har valts efter kunskapsområde och erfarenhet. Intervjuer som genomförts för rapporten har varit semistrukturerade. Från början fanns klara frågeställningar men under samtalens gång dök t.ex. nya frågor upp eller svar som varit oväntade och därför valde vi att lämna den strukturerade intervjuformen. Intervjuer gjordes både över telefon och vid möten. På grund av rådande pandemi och rekommendationer från folkhälsomyndigheten valde vi att genomföra merparten av intervjuerna över telefon. Beroende på frågornas inriktning har olika personer intervjuats. För frågor kring typskisser och mängdning av material till bullerskärmar har Magnus Ekström på inköp Skanska intervjuats. Sebastian Nilsson på Skanska intervjuades hastigt angående installatonsfasen men kunde inte svara på alla frågor. Peter Söderberg på Jonab Anläggnings AB har också intervjuats för frågor rörande installationsfasen. Söderberg har 40-års erfarenhet inom anläggningsbranschen och ansågs därför kompetent inom dessa frågor. Naib Woldemariam på företaget Ekolution som tillverkar prefab-element av LHC har intervjuats och svarat på frågor rörande materialet och tillverkningsort. I tabell 1 nedan är genomförda intervjuer listade.
5
Tabell 1. Sammanställning av respondenter.
Datum Namn Yrkesroll Företag Plats Intervjutyp
2020-04-08 Magnus Ekström Inköpare Skanska Malmö Möte
2020-04-14 Naib Woldemariam Konstruktionsingenjör Ekolution AB Malmö Telefon 2020-04-29 Sebastian Nilsson Kalkylingenjör Skanska Malmö Telefon
2020-05-05 Magnus Ekström Inköpare Skanska Malmö Telefon
2020-05-07 Peter Söderberg Kalkylingenjör Jonab Anläggnings AB Halmstad Möte
2.2 Mål och omfattning för livscykelanalys
Livscykelanalys görs för att få reda på miljöbelastning för en produkt/tjänst under hela eller delar av dess livscykel (Baumann & Tillman 2004). För att kunna upprätta en livscykelanalys behöver mål och omfattning bestämmas vilket beskrivs utförligare under avsnitt 3.1.1. Nedan beskrivs de val som har gjorts för studien av bullerskärmarnas klimatbelastning.
2.2.1 Funktionell enhet
För att kunna uttrycka miljöpåverkan i kvantitativa termer behöver en funktionell enhet bestämmas (Baumann & tillman 2004). Som funktionell enhet valdes två löpmeter bullerskärm med en höjd på 2,4 m. För beräkningar valdes en sträcka på en km som exempel då det skulle kunna motsvara ett faktiskt fall.
2.2.2 Systemgränser
Systemgränser är gränser för vilka processer och moment som ska inkluderas i LCA-studien (Baumann & Tillman 2004). Under avsnitt 3.1.4. beskrivs hur olika processer under livscykeln är indelade för att göra resultatet av LCA lättare att tolka, detta visualiseras även i figur 1 nedan där systemgränser för studiens LCA visas med svart heldragen linje.
Figur 1. Valda systemgränser för studien är markerade med svart heldragen linje.
I denna LCA kommer stegen A1-A2, A4-A5 att behandlas. Vilket representerar råvaruutvinning, transport till fabrik, transport från fabrik till byggplats och installation på byggplats. På grund av studiens begränsade omfattning inkluderas inte fas B1-B7 och C1-C4 i
6
studien. Dessa faser behandlar underhåll och drift, samt deponi och avfallshantering. Fas A3, tillverkning i fabrik var från början tänkt att behandlas i studien men då det inte fanns tillförlitliga data för storskalig produktion av prefabelement i LHC fick det hoppas över. Tillverkning i fabrik diskuteras under kapitlet diskussion.
2.2.3 Processflöden
För att tydliggöra vilka råvaror som behövs och hur de olika faserna under livscykeln ser ut så skapas ett processflöde visuellt för de båda bullerskärmarna. På ritningarna av träullit-skärmen som erhölls av Skanska fanns en fibercementskiva nertill på skärmen för att täcka för eventuellt mellanrum mellan mark och bullerskärm. Fibercementskivan bortses ifrån i processflödet och beräkningar eftersom den är identisk för båda konstruktionslösningarna och inte nödvändiga för konstruktionens uppbyggnad. Skivan ses ha ett sekundärt syfte att hålla mindre djur från järnvägsspåret samt utsmyckning. Däremot tas bullerskärmarnas fundament med i beräkningarna och i processflödet trots att de är identiska för båda skärmarna, eftersom de är väsentliga för konstruktionens funktion. Tillfälliga vägar kommer behövas i installationsfasen A5 men material för det tas inte med i processflödet eller i beräkningarna då det kommer bli likvärdigt för de båda skärmar som undersöks.
Under den andra fasen A2-Transport av råvara till tillverkning, försummas transport av kalksten till cementfabriken. Vanligtvis anläggs cementfabriken i anslutning till brytningen och transportsträckan blir därför relativt liten vilket är fallet för täkten i Slite på Gotland (Cementa u.å.).
Figur 2 nedan visar processflödet för en bullerskärm i träullit och systemgränser markerad med en streckad linje:
Figur 2. Ovan syns processflödet för bullerskärmen tillverkad med träullit. De ingående råvaror som behövs för tillverkning är beskrivna och streckade linjer visar vilka systemgränser som valts för LCA.
7
Figur 3 nedan visar processflödet för en bullerskärm tillverkad i LHC och systemgränser markerad med streckad linje.
Figur 3. Processflöde för en bullerskärm med LHC-panel syns i ovan figur. De ingående råvaror som behövs för tillverkning är beskrivna och streckade linjer visar vilka systemgränser som valts för LCA.
2.2.4 Miljöpåverkanskategori
Enligt LCA-metodik väljs en miljöpåverkanskategori enligt avsnitt 3.1.3. För denna studie kommer klimatpåverkan för bullerskärmarna studeras.
2.2.5 Beräkningar
För att kunna tolka beräkningarna av LCA delas produktens livscykel upp i olika faser vilka beskrivs under avsnitt 3.1.4. Nedan tabell visar de olika beräkningarna som gjorts:
Tabell 2. En sammanställning över beräkningar som gjorts av bullerskärmarna och hur information för dessa beräkningar inhämtats.
Faser Informationsinsamling Beräkningsvarianter
A1. Råvaruutvinning Mängdning har gjorts efter ritningar på en bullerskärm med träullitskivor och en modellerad variant med LHC-panel. Ritningarna införskaffades genom intervju med Magnus Ekström på inköp Skanska.
För både Träullit- och LHC-bullerskärm har fall för lägsta och högsta utsläpp av CO2e beräknas. Alltså en beräkning med lägst och en med högst emissionsfaktor för de båda fallen.
A2. Transport till fabrik Litteratursökning på internet. Olika leverantörers hemsidor till produkter har granskats och avstånd har mätts upp från råvaruutvinning till fabrik. Intervju med Naib Woldemariam på Ekolution har
För båda bullerskärmarna har två fall beräknats. Ett med längre transporter till fabrik och ett med kortare. Avstånden har varierat
8
gjorts för information om LHC-fabrik.
beroende på plats för råvaruutvinning.
A4. Transport till byggplats Litteratursökning på internet. Avstånd från tillverkningsfabrik till byggplats har mätts upp.
För båda bullerskärmarna har endast ett fall beräknats. Detta eftersom fabrik sen tidigare beräkning nu är bestämd och även byggplats är bestämd. Byggplatsen som valts är Helsingborg.
A5. Installation byggplats Intervju har genomförts med Peter Söderberg på Jonab Anläggnings AB ang. frågor rörande arbetstimmar och maskinval vid installation på byggplats.
Ett fall då fossilt bränsle använts för maskiner och ett fall där HVO100 använts har beräknats för båda bullerskärmarna.
2.2.6 Emissionsfaktorer
I beräkningsverktyget finns emissionsfaktorer för vanliga material, t.ex. trä, betong och stål. Emissionsfaktorerna som finns inlagda i verktyget tar inte med koldioxidbindning för biomaterial och dessa faktorer har därför behövt modelleras, detta gäller för trä. Vissa material som använts i studien saknades i verktyget och därför har emissionsfaktorer lagts in manuellt, detta gäller för hampa och brändkalk. I tabell 3 nedan presenteras emissionsfaktorer som används i beräkningen för råvaruutvinning. Under litteratursökningen hittades flera värden på emissionsfaktorer för hampafiber och trä, från dessa valdes högsta och lägsta värden. Om ett värde är negativt i tabellen innebär det att materialet binder koldioxid och om det är positivt innebär detta att det avger koldioxid. Valda värden och vilken källa de är hämtade ifrån presenteras för respektive fall. I bilaga 3 redovisas samtliga emissionsfaktorer som använts i beräkningsverktyget.
Tabell 3. Visar beräknade och valda emissionsfaktorer för materialen hampafiber, trä och bränd kalk. Källan till respektive värde är listat.
Material Används i beräkning av högst utsläpp av CO2e. Används i beräkning av lägst utsläpp av CO2e. Emissionsfaktor (𝐶𝑂2e/kg) Källa
Hampafiber x -1,36 kg 𝐶𝑂2e/kg Enligt Life cycle assessment of
Hempstone for green buildings.
(Mungkung et. al. 2016). Hampafiber x -2,015 kg 𝐶𝑂2e/kg 1 A life-cycle energy and carbon
analysis of hemp-lime bio-composite building materials.
(Florentin et. al. 2017).
Trä x -1,263 kg 𝐶𝑂2e/kg2 Swedish sawn dried timber of
spruce or pine.
9
Trä x -1,773 kg 𝐶𝑂2e/kg 3 Carbon storage utilising timber
products. (Van-der-Lugt, P. 2012)
Bränd kalk x x 0,7 kg 𝐶𝑂2e/kg Life cycle greenhouse gas
emissions of hemp-lime wall constructions in the UK. (Ip, K. &
Miller, A. 2012).
1 Värdet för mest koldioxidbinding hittat i rapporten är -2,1kg CO2/kg hampa, från värdet adderas därefter värdet 0,085kgCO2/kg då det är det bästa värdet som hittas i rapporten för koldioxidutsläpp vid odlingen av hampa. Det resulterande värdet -2,015kg CO2/kg motsvarar den totala mängd koldioxidekvivalenter som tas upp av ett kilo hampa under odlingsfasen.
2 Värdet för koldioxidbinding i rapporten är -1,37 CO2/kg virke. I beräkningsverktyget är koldioxidutsläppet för trädodling 0,107 CO2e/kg virke. Dessa två värden summeras och summan blir då -1,263 CO2e/kg virke.
3 Värdet för koldioxidbinding i rapporten är 900kg CO2/m3 trä, vilket för ett virke med en densitet på 480kg/m3 motsvarar en bindning på -1,88kg CO2/kg virke. I beräkningsverktyget är koldioxidutsläppet för trädodling 0,107 CO2e/kg virke. Dessa två värden summeras och summan blir då -1,773 CO2e/kg virke.
2.3 Beräkningsverktyg
För analys av produkters miljöpåverkan används digitala beräkningsverktyg. Två beräkningsverktyg presenteras i följande avsnitt, Anavitor som planerades att användas för studien och det förenklade klimatåtgärdsverktyget som slutligen användes.
2.3.1 Anavitor
Anavitor är det beräkningsverktyg som används inom Skanska för att beräkna klimatpåverkan och var därför tänkt att användas för beräkningar i denna studie. Det finns fler beräkningsprogram som används för att räkna på materials livscykel t.ex. byggsektorn miljöberäkningsverktyg, BM, som utvecklats av IVL (IVL 2020a). Både Anavitor och BM använder sig av samma databas från IVL (ibid.). Anavitor följer internationell standard för LCA, ISO 14040 och 14044 som är baserat på LCA- metodik (Anavitor u.å). I Anavitor går det att överföra materialmängder från projektspecifika kostnadskalkyler eller CAD-handlingar (Erlandsson, Jönsson & Enström 2017). I en kostnadskalkyl är varje enskilt arbete för projektet specificerat såsom materialet, arbetstimmar för maskiner med mera i kalkylresurser (ibid.). Detta underlättar arbetet för den som skall göra LCA-beräkningarna då han/hon slipper mängda resurser själv. För att kunna använda Anavitor krävs det att materialen som skall beräknas har en godkänd EPD (ibid.). EPD är förkortningen för Environmental Product Declaration som på svenska heter miljövarudeklaration (IVL 2020b). I en EPD framgår det oberoende verifierad och jämförbar information om en produkts miljöpåverkan i ett livscykelperspektiv (ibid.). I detta fall saknas det en godkänd EPD för LHC och därför gick det inte att använda Anavitor. Därför används istället ett förenklat beräkningsverktyg kallat
förenklat klimatåtgärdsverktyg som är framtaget av Skanska.
2.3.2 Förenklat klimatåtgärdsverktyg
För att kunna göra beräkningar utan att ha en standardiserad EPD minskade utbudet av möjliga beräkningsprogram men ett som skulle kunna användas var Skanskas förenklade
10
klimatåtgärdsverktyg. Enligt Bokenstrand2 bygger programmet på samma
bakgrundsinformation som anavitor och utvecklades med anavitor och data från IVL som utgångspunkt, för att användas vid mindre omfattande beräkningar. I programmet går det att själv lägga in nya material om data för utsläpp av koldioxidekvivalenter finns (ibid.). Programmet är upplagt i Excel och vanligt använda material inom byggbranschen t.ex. stål, trä och betong finns redan inlagt med respektive emissionsfaktorer (kg CO2-ekvivalenter per enhet) (ibid.). Utöver material så finns andra kategorier som t.ex. bränsle, arbetsmaskiner och transporter. För dessa kategorier ingår ett antal alternativ med respektive emissionsfaktorer redan satta. Det som återstår att göra är att lägga in rätt mängd av materialet, arbetsmaskin, bränsle eller transport. I beräkningsverktyget fanns redan trä som material inlagt men utan att hänsyn tagits till trädets kolbindning under tillväxtfasen.
Eftersom denna studie avser att även ta med kolbindning under materialens tillväxtfas på åkrar så behövde det redan inlagda värdet för trä modelleras. Detta gjordes genom att addera de värden för koldioxidbinding som presenteras i avsnitt 2.8 för trävirke med det redan inlagda emissionsvärdet för trä. Hampa fanns inte med i beräkningsverktyget och matades därför in manuellt. Emissionsfaktorer för hampa presenteras i avsnitt 2.8. Det saknades också bränd kalk i beräkningsverktyget som är en ingående komponent i LHC. Bränd kalk fick också matas in manuellt och även denna emissionsfaktor presenteras i avsnitt 2.8.
11
2.4 Validitet och reliabilitet
För att en rapport ska vara trovärdig krävs det hög validitet och reliabilitet, detta presenteras nedan.
2.4.1 Validitet
I nationalencyklopedin beskrivs validitet som i vilken utsträckningen det som avses att mätas mäts (Nationalencyklopedin 2020a). Eftersom beräkningsverktyget bygger på data från IVL som följer ISO-standard anses det uppnå hög validitet. Ritningarna som använts för att mängda fram material till beräkningarna bygger på typskisser hämtade från ett av Skanskas aktuella projekt utbyggnaden av dubbelspår mellan Helsingborg - Ängelholm, underlaget är framtaget av Trafikverket och Sweco. Trafikverket och Sweco kan anses ha goda kunskaper om bullerskydd vilket ytterligare stärker validiteten. Beräkningsverktyg, indata för emissionsfaktorer och val av funktionellenhet bidrar till hög validitet, det som ska studeras är det som faktiskt studeras.
2.4.2 Reliabilitet
En synonym till reliabilitet är tillförlitlighet (Nationalencyklopedin 2020b). Gällande denna studie handlar det om resultatet hade blivit likadant om studien återskapades av någon annan (Ekengren & Hinnfors 2012). En förutsättning för att uppnå hög reliabilitet är att vara noggrann så att undersökningen inte drabbas av slumpmässiga fel (ibid.). Studiens reliabilitet ökar genom att tillvägagångssätt för studien och använda värden noga dokumenterats i detta kapitel och genom att sökord listats. De källor som använts kan anses tillförlitliga och spridningen för indata tydligt redovisad vilket också ökar reliabiliteten.
12
3 Teori
3.1 LCA
LCA står för Life Cycle Assessment och används som ett verktyg inom bl.a. byggbranschen för att undersöka klimatpåverkan för en produkt eller tjänst under hela sin livscykel (IVL 2019). När man gör en livscykelanalys skapar man sig en överblick av en produkts miljöbelastning under hela eller delar av dess livstid (Baumann & Tillman 2004). Det kan omfatta när råmaterial bryts eller utvinns ur naturresurser, produktion av produkt och användning samt avfallshantering (ibid.). En LCA-procedur beskriver de olika delar som ska göras och tolkas för att ta fram en livscykelanalys vilket illustreras till höger i figur 4 nedan (Baumann & Tillman 2004, s. 20).
Figur 4. Livscykelmodellen och LCA-proceduren. I proceduren visar boxar steg och pilar anger stegens ordningsföljd, för livscykelmodellen symboliserar boxar fysiska processer och pilar energiflöden och materialflöden. Streckade pilar används för att visa möjliga upprepningar (Baumann & Tillman 2004, s. 20).
I definition av mål och omfattning anger man först vad syftet med studien är och vilken produkt som man avser att studera (Baumann & Tillman 2004). Under inventeringsanalysen så upprättas en livscykelmodell och utsläpp och använda resurser beräknas (ibid.). Därefter så bedöms den miljöpåverkan som produkten har genom att utsläpp och använda resurser kopplas till olika miljömässiga problem genom karaktärisering och klassificering (ibid.). För att sedan kunna sätta de olika formerna av miljöpåverkan som genereras under livscykeln på samma skala genomförs en viktning (ibid.).
13 3.1.1 Mål och omfattning
Det första som behöver göras är att ta beslut om produkten som ska studeras och att formulera syftet med studien (Baumann & Tillman 2004). Syftet kan i början av studien formuleras vagt men måste bli mer specifikt innan en LCA kan utföras (ibid.). ISO standarden (ISO 14040 1997) betonar vikten av att omfattning och mål är tydligt definierade och anknyter till ändamålet. Beslut som behöver tas om studien omfattar att fastställa studiens ändamål, anledningen till att den utförs och vem resultatet skall avrapporteras till (ibid.).
Baumann & Tillman (2004) nämner att även funktionell enhet och systemgränser sätts under denna del av processen. Systemgränser innebär gränser för vilka processer och delar som innefattas i studien (ibid.). Eftersom LCA relaterar miljöpåverkan till funktionen hos ett produktsystem så behöver en funktionell enhet bestämmas, då går det att uttrycka miljöpåverkan i kvantitativa termer (ibid.). Andra val som görs i detta skede är vilka typer av miljöpåverkan som ska utvärderas och vilken detaljnivå studien ska ligga på (ibid.). Det finns en lista som numera ses som standardmässig över olika typer av miljöpåverkan som brukar ingå i de flesta LCA, till exempel resursanvändning, försurning, eutrofiering, klimatpåverkan (ibid.). Alla måste inte tas med och ibland begränsas LCA till att bara omfatta delar (ibid.). Detaljnivån har med vilka krav som finns på insamlade data, till exempel om den måste vara anläggningsspecifik eller om ett medelvärde för flera anläggningar duger (ibid.).
3.1.2 Inventeringsanalys
Att göra en inventeringsanalys innebär att ordna en systemmodell med processflöden som utformas efter definitionen av omfattning och mål (Baumann & Tillman 2004). Modellen anpassas efter de systemgränser som är uppsatta och endast aktiviteter som bidrar till relevanta flöden tas med (ibid.). Det flöden som brukar anses relevanta är användning av ändliga resurser, utsläpp av växthusgaser och giftiga ämnen (ibid.). Att endast relevanta flöden tas med innebär att systemet blir en ofullständig massa- och energibalans (ibid.). Aktiviteter som kan ingå är produktion, användning, transporter och avfallshantering (ibid.). Nu upprättas ett visuellt flödesschema som lättare illustrerar aktiviteter och flöden i produktens livscykel (ibid.). Därefter samlas all data för de olika aktiviteterna i produktsystemet in. Det gäller data om tillförsel och produkter för de ingående aktiviteterna som råmaterial, fast avfall och utsläpp till luft och vatten (ibid.). Till sist beräknas utsläpp av föroreningar och resurskvantiteterna från systemet i relation till den funktionella enheten som valt (ibid.). Olika sätt väljs för att redovisa resultatet utifrån denna analys, vanligtvis presenteras det grafiskt och ofta i form av stapeldiagram (ibid.). Något som komplicerar steget att göra en inventeringsanalys är att många tekniska processer tillverkar mer än en produkt (ibid.).
3.1.3 Miljöpåverkansbedömning
Syftet med att göra en miljöpåverkansbedömning är att omvandla resultatet från inventeringsanalysen till mer konkret miljömässig information, från information om utsläppens omfattning och resursanvändningen till mer användbar information om hur det rent konkret påverkar miljön (Baumann & Tillman 2004). Man vill också samla ihop, aggregera, informationen från inventerinsanalysen i färre parametrar (ibid.).
Miljöpåverkansbedömningen görs i två steg, det första steget kallas klassificering och innebär att sortera parametrarna från inventeringsanalysen till den miljöpåverkan som de bidrar till (Baumann & Tillman 2004). Det andra steget kallas karaktärisering och går ut på att beräkna
14
de relativa bidrag från resursanvändning och utsläpp som kan härledas till varje typ av miljöpåverkan (ibid.). Till exempel kan alla utsläpp av gaser som bidrar till växthuseffekten samlas ihop till ett mått på växthuseffekten (ibid.). För varje miljöeffektkategori finns det en specifik omräkningsfaktor, karaktäriseringsfaktor, som multipliceras med den data som genereras i inventerinsanalysen och då fås ett samlat mått över miljöpåverkan för just den kategorin (ibid.). Karaktäriseringen används för att kunna avgöra vilken eller vilka utsläpp som får mest betydande miljöpåverkan (ibid.). Omräkningsfaktorn hittas i vetenskapliga rapporter och/eller databaser (ibid.). För att få ett samlat mått på den globala uppvärmningen så viktas t.ex. ämnen som bidrar till växthuseffekten, relativt koldioxid (ibid.).
Miljöpåverkanskategorier
Det finns en nästan standardiserad lista över miljöpåverkanskategorier som brukar innefattas i de flesta LCA (Baumann & Tillman 2004). Där ingår klimatpåverkan, eutrofiering, försurning, ozonpåverkan och resursanvändning. Det går att avgränsa sig och endast titta på vissa kategorier, detta bestäms redan under livscykelanalysens första fas Mål och omfattning (ibid.). I denna studie har klimatpåverkan behandlats och kommer därför förklaras mer omfattande.
Klimatpåverkan, GWP
Global Warming Potential eller GWP är ett sätt att mäta klimatpåverkan. Eftersom olika gaser påverkar miljön olika mycket beräknas de om till koldioxidekvivalenter (Naturvårdsverket u.å.). Detta görs genom att multiplicera alla utsläpp dock inte koldioxid med en faktor dvs. den globala uppvärmningspotentialen (ibid.). Framtagandet av faktor görs genom att räkna fram hur mycket ett ton av en viss gas släpper ut över en viss tid i förhållande till ett ton koldioxid under samma tidsperiod (United States Environmental Protection Agency (EPA) u.å. a). Utöver detta tas det även i hänsyn gasens radiativa effektivitet samt hur länge de stannar i atmosfären (ibid.). Enkelt sagt kan man säga att det är hur mycket en gas värmer upp jorden (EPA u.å.).
Beräkning av gasernas miljöpåverkan görs med hjälp av ekvation (3–1) nedan och en tabell över uppvärmningspotentialen som visas i tabell 4 nedan (Erlandsson 2000).
𝑃𝐼𝐺𝑊𝑃 = ∑ 𝑚𝑖∙ 𝐶ℎ𝑖 (3 − 1)
𝑖
Där:
𝑃𝐼𝐺𝑊𝑃 är potentiella klimatpåverkan [g 𝐶𝑂2 ekvivalenter] 𝐶ℎ𝑖 är uppvärmningspotentialen för det aktuella ämnet
15
Tabell 4. Uppvärmningspotentialer för gaser (Erlandsson 2000).
3.1.4 Tolkning
Slutligen är det dags att tolka, utvärdera, presentera dess begränsningar och dra slutsatser från resultatet av LCA-studien (Baumann & Tillman 2004). Det genereras ofta mycket information under en livscykelanalys och det kan därför vara enklare att tolka och förstå resultatet om det presenteras på ett överskådligt sätt (ibid.). Ett sätt som används för att lättare tolka resultatet av LCA är att olika skeden under produktens livscykel delas in i olika faser. Figur 5 nedan visar överskådligt de olika faser som produktens livscykel delas in i och dessa fasers benämning (Boverket 2019).
Figur 5. Visar faser som en produkt/tjänst eller byggnads livscykel delas in i för att resultatet ska bli lättare att tolka (Boverket 2019).
16 3.1.5 ISO
ISO är en organisation som utvecklar och publicerar internationella standarder (International Organization for standardizations (ISO) u.å.). En livscykelanalys baseras på ISO 14040:2006 och ISO 14044:2006. ISO 14040 beskriver principer och strukturer för livscykelanalyser medan ISO 14044 är standarden för krav och anvisningar (ISO 2006a; ISO 2006b). I ISO 14044 beskrivs även livscykelinventeringsanalysen (LCI), miljöpåverkansbedömningen (LCIA), livscykel tolkningen och mål och omfattning. Samt hur man tolkar de olika faserna vilket beskrivs i kapitel 3.1.
3.2 LHC “Lime hempcrete”
Hemp-lime eller lime hempcrete (LHC) kallas i Sverige för hampabetong (Jacobsson & Truedsson 2013). Det är dock missvisande att kalla materialet för betong då dem till stor del skiljer sig åt (ibid.). Hampabetong är uppbyggt av en kalkmix, vatten och hampa medan betong är uppbyggt av cement, vatten, ballast och tillsatsmedel (Jacobsson & Truedsson 2013; Burström 2017). Hampabetong är ett organiskt material och kan inte själv ta upp större laster utan behöver konstrueras med en bärande stomme (Jacobsson & Truedsson 2013). Betong däremot har en hög hållfasthet och används framför allt i bärande konstruktioner (Burström 2017).
3.2.1 Hampans historia
Det tre olika hampaplantor som finns är Cannabis sativa, Cannabis indica och Cannabis ruderalis varav de två förstnämnda är mer lika varandra (Stanwix & Sparrow 2014). Cannabis ruderalis skiljer sig från dessa då den innehåller mindre av den psykoaktiva substansen tetrahydrocannabinol (THC) och då den blommar efter ett förbestämt antal dagar (ibid.). Man skulle kunna tro att det därför är Cannabis ruderalis som används för industriellt bruk men så är det inte, det är Cannabis sativa som odlats fram med ett innehåll av 0,2 % THC eller mindre som avses då man använder termen “industriell hampa” (ibid.).
Hampa har odlats av människan så tidigt som under den yngre stenåldern, mellan 12000–3500 f.kr. och har hittats över hela världen (Stanwix & Sparrow 2014). Ursprungligen kom växten från Kina och spred sig sedan vidare till Indien och mellanöstern, till Afrika och medelhavet och vidare upp till Europa (ibid.). Det finns bevarade skrifter som visar hur viktiga hampaodlingar var för byteshandeln och livsstilen hos grekerna, egyptierna och romarna (ibid.). Plantans användningsområde är brett och några produkter som producerats är hampafrö för att utvinna olja, mat, fibrer till olika slittåliga tyger som arbetskläder och segelduk, bränsle, medicin och läkemedelsprodukter, kosmetika (ibid.). Särskilt stor var användningen för ö-nationerna England och Irland under 1800-talet då mycket hampa producerade för segelduk och rep (ibid.). Många gamla industrilokaler där hampa bearbetats finns kvar i England än idag, figur 6 nedan visar “The Ropewalk” i Nottingham där hampa och linfibrer sträcktes ut och spanns till rep och snören (Stanwix & Sparrow 2014, s.17).
17
Figur 6. ”The ropewalk”, Nottingham, Gammal industribyggnad som vittnar om tidigare hampa- och linproduktion (Stanwix & Sparrow 2014, s.17).
Förutom industriell produktion har hampan i modern tid använts som en drog och berusningsmedel (Stanwix & Sparrow 2014). På grund av droganvändningen förbjöds odling av cannabis i de flesta av västvärldens länder i början på 1900-talet (ibid.). I Sverige har all odling av hampa, inkluderad industriell odling varit förbjudet fram till år 2003 då man åter fick odla hampa innehållande max 0,2% THC (Jacobsson & Herman 2013).
Hampan är en ettårig växt som växer snabbt och blir mellan 1,5–4 m hög (Stanwix & Sparrow 2014). Den får inte så mycket grenar utan bara några få uppe vid toppen och stammen är ihålig och tunn med en diameter på 4–20 mm (ibid.). Vedfibrer fås från stammens träiga bark som är väldigt stark och har en läng på 1,2–2,1 m. (ibid.). Hur stark och tålig veden är beror på när plantan skördas och egenskaperna klassas efter olika kategorier som längd, färg, styrka med mera (ibid.). Veden kallas även för “shiv” och har blivit populär i vår samtid när nya material och användningsområden utvecklas (ibid.). Hampashivs används till djurbäddar, förpackningsfyllning och som fibrer i lime hempcrete (ibid.).
Hampa är en tacksam växt att odla då den klarar sig bra i de flesta klimat och jordar (Stanwix & Sparrow 2014). Den kan användas för att mota bort ogräs då den växer snabbt och gärna tar över platsen där den står samtidigt som den inte är speciellt näringskrävande (ibid.). Eftersom hampaplantan är utmärkt på att tränga bort ogräs behövs inga ogräsmedel, hampan har tom. odlats i avseende att vara ett naturligt bekämpningsmedel mot ogräs (ibid.). Ytterligare fördelaktigt är att plantan inte angrips av ohyra eller sjukdomar vilket gör att den kan odlas utan bekämpningsmedel (ibid.). Därför odlas hampa som en slags skyddsbarriär mellan fält med andra grödor och eftersom hampan dessutom har djupgående rötter som luckrar upp marken är den perfekt att använda för växelbruk (ibid.).
18
Hampan sås i slutet på våren och skördas i augusti (Stanwix & Sparrow 2014; Bevan & Woolley 2008). När hampan kapats i mindre längder blir den liggande på åkern i ytterligare en månad för att genomgå en naturlig process kallad rötning, rötningen gör hampan mer lättarbetad (Stanwix & Sparrow 2014). När solen torkat ut hampan och rötnigen är klar så rullas hampan upp på balar och förvaras under skydd tills balarna skickas iväg till en fabrik där hampans ved (shiv) och fibrer separeras (ibid.). Denna process är helt utsläppsfri och utan restprodukter då allt från hampan används till något (Bevan & Woolley 2008). Tabell 5 nedan visar vad hampaplantans olika delar används till i England och hur många procent av växten som används till de olika kategorierna (Stanwix & Sparrow 2014, s.21).
Tabell 5. Visar hur marknadsfördelning i England för hampaplantans olika produkter ser ut i procent (Stanwix & Sparrow 2014, s.21).
Part of straw Proportion of crop (approx.)
Market
Shiv (stem core) 60 % Construction industry, horticulture
& animal husbandry Bast fibre (strong fibres in which the
stem is wrapped)
30 % Textile industry, construction industry, scientific & technical industries, automotive industry Fines (small pieces of bast fibre) 7 % Consumer goods (e.g. mattresses)
Dust 3 % Fishing (e.g. ingredient in fishing
bait)
Den enda biprodukten är damm, motsvarande 1–3% av materialet men även denna används för att tillverka block och till bränsle (Bevan & Woolley 2008; Stanwix & Sparrow 2014).
3.2.2 Uppbyggnad lime hempcrete
Lime hempcrete (LHC) är uppbyggt av kalk, vatten och hampa (Jacobsson & Truedsson 2013). För att tillverka LHC värms kalciumkarbonat upp till 900°C, vilket kallas kalcinering och bildar kalciumoxid (bränd kalk) (ibid.). Kalciumhydroxid (släckt kalk) bildas då kalciumoxid får reagera med vatten (ibid.). Det är släckt kalk som används som bindemedel i LHC (ibid.). När LHC härdar så avges vatten och en långsam karbonatisering påbörjas (Florentin et. al. 2017). 3.2.3 Materialegenskaper
Beroende på sammansättningen av kalk, vatten och hampa, kan hampabetongens tekniska egenskaper variera (Bevan & Woolley 2008). Så fort hampa och kalk blandas med en liten mängd vatten så bildas en klibbig grötliknande gegga som kan appliceras genom att kastas på väggar, tak och golv (ibid.). Har man stora ytor som ska beläggas så går det att använda en maskin för att spraya ut hempcrete (ibid.). Ett annat sätt är att gjuta hempcrete i en form med en bärande trästomme och därefter stampa gjutningen så att materialet fyller ut hålrum (ibid.). När blandningen är applicerad håller den ihop relativt fort och eventuella formar kan tas bort direkt eller efter 24 timmar (ibid.). Beroende på blandningens mix, luftfuktighet och temperatur med mera varierar härdningstiden, vanligtvis tar det runt fyra veckor (ibid.). När materialet har torkat ut så blir det hårt, stabilt och dess massa vattenskyddad (ibid.).
19
Densitet
Densiteten kan variera mellan 330–400 kg/m3 för typiska hempcrete väggar (Bevan & Woolley 2008). Tabell 6 nedan visar olika blandningsalternativ för olika element och deras densitet (Bevan & Woolley 2008, s.52). Ju mindre kalk i blandningen desto lägre densitet (ibid.).
Tabell 6. Olika blandningssalternativ för tillverkning av olika element i hempcrete (Bevan & Woolley 2008, s.52).
Lime binder Hemp Density
Wall 220 kg/m3 110 kg/m3 330-400 kg/m3
Floor screeds 220 kg/m3 110 kg/m3 plus sand 375 kg/m3
Roof Mix figures not published 220 kg/m3
Renders/plasters Mix varies depending on finish desired
700-950 kg/m3
Tryck- och draghållfasthet
Hempcrete är trycksvagt och har i cylindertest endast uppmätt en kraft på 1 N/mm2 vilket samtidigt lett till stora deformationer av materialet (Stanwix & Sparrow 2014). Detta är en anledning till att hempcrete förses med en bärande stomme gjord i trä, stål eller betong (ibid.). Draghållfastheten varierar precis som tryckhållfastheten beroende på blandningen av hempcrete men hamnar mellan 0,12–0,23 MPa (Jacobsson & Truedsson 2013).
Ljud
Hempcrete består av både mikro- och makroporer vilket förbättrar dess akustiska egenskaper (Stanwix & Sparrow 2014). Uppbyggnaden av hampashivs och kalkmix samt tillverkningsteknik kan spela en betydande roll för hur pass bra absorption och ljudisolering blir (ibid.). I ett examensarbete gjort i Finland användes hempcrete i bullerskärmar och visades ha en tillfredsställande ljudreduceringsförmånga (Protchenko 2019). Hempcrete fungerar bra som bullerskärm dels eftersom det är ett material med mycket porer och därav bra ljudabsorption, dels då dess hårdhet reflekterar bort mycket ljud (Grimes et al. 2013).
Fukt
Hampa ved (shiv) har en hög ångpermeabilitet, vattenånga kan färdas igenom materialet (Stanwix & Sparrow 2014). Det tar upp fukt från omgivningen och lagrar det för att senare släppa ut det igen då omgivande klimat förändras (ibid.). Beroende på vad för typ av kalk och vilken mängd som används så binder hempcrete olika mycket vatten till sig (ibid.). Hydraulisk kalk (kisel, aluminiumoxid eller järnoxid måste förekomma (Jacobsson & Truedsson 2013)) och högre mängd portlandcement tillåter mindre ångpermeabilitet och hygroskopicitet än till exempel kalciumkalk (ibid.).
20
Brandmotstånd
Brandtester har utförts på Centre Scientifique et Technique du Bâtiment i Frankrike på 250 mm tjocka väggar av hampablock (Bevan & Woolley 2008). Inga giftiga emissioner registrerades och väggen bestod intakt i 1 timme och 40 minuter. Murbruket som låg emellan blocken klarade sig inte men blocken gjorde det vilket leder till slutsatsen att solid LHC utan fogar, klarar sig bättre. Det är nästan omöjligt att få en solid LHC att brinna så om en trästomme används och hempcrete täcker stommen så skyddas även den (ibid.).
BRE Group i England har gjort ett brandtest på en hempcrete-vägg 3 m x 3 m, utan ytskikt och med en vertikal last på 135 KN. LHC-väggen var tillverkad i en form och innehöll åtta vertikala trädubbar (Stanwix & Sparrow 2014). Väggen blev utsatt för brand från en sida och höll i 73 minuter med avseende på bärighet, isolering och helhet (ibid.).
3.2.4 Miljöpåverkan
Enligt Florentin et. al. (2017) involverar produktionen av LHC tre processer där koldioxid genereras:
1. Produktionen av hampa, då hampan odlas.
2. Metoden för att uppnå höga temperaturer vid kalcinering.
3. Vid den kemiska reaktion som uppstår då kalkstenen blir varm och bränt kalk bildas. I Van-der-Werf (2004) rapport framgår energiåtgången för hampaodling och produktionen av hampafibrer till 11,400 MJ/ha. Beroende på studie varierar koldioxidutsläppen mellan 0,085– 0,19kg CO2 per kg hampaflisor (ibid.). Hur man uppnår höga temperaturer för kalcinering
påverkar såklart utsläppens storlek men riktvärden som nämnts i andra studier ligger på ett spann mellan 0,42–0,8 kg CO2 per kg kalk (Ip & Miller 2012; Busbridge & Rhydwen 2010).
Under den tredje processen då kalciumoxid (bränd kalk) bildas frigörs omkring 0,7 kg CO2 per
kg (Ip & Miller 2012).
LHC binder koldioxid till sig under två skeden i sin livscykel, dels på fältet när hampaplantan växer, dels under karbonatisering då LHC ”bränner” och majoriteten av kalk återgår till att bli kalksten genom att åter ta upp koldioxid (Florentin et. al. 2017). Under odlingsfasen uppskattas hampan ta upp mellan 1,5–2,1 kg CO2 genom fotosyntesen per kg bearbetad hampa (Ip & Miller
2012; Busbridge & Rhydwen 2010; Zampori et. al. 2013).
I en studie publicerad i tidskriften Energy & Buildings framgick det att lika mycket koldioxid som släpps ut under kalcingeringssteget togs upp igen under kolsyringsprocessen (Florentin et. al. 2017).
21
3.3 Träullsskivor
3.3.1 Framställning
Träull är smala och tunna trästrimlor som framställs av gran eller furu (Nationalencyklopedin u.å.). Med dessa trästrimlor framställs träullsskivor som är en kombination av trästrimlor och cement (ibid.). Produkten framställs genom att träull och cementen pressas till skivor (Burström 2017).
3.3.2 Materialegenskaper
Träullsskivor består till ca 70 viktprocent av cement, på grund av detta blir skivan fuktbeständig och förbättrar även brandskyddet (Ekobyggportalen u.å.).
Densitet
Densiteten för en träullsskiva varierar mellan 515 - 1250 kg/m3 (Träullit 2008; Burström 2017). Anledningen till att träullsskivorna har så varierande densitet beror på att träullsskivor består till varierande mängd av cement beroende på användningsområde (Ekobyggportalen u.å.).
Fukt
Eftersom träullskivorna har en öppen materialstruktur tillåts det en fuktvandring genom materialet (Träullit 2008). Eftersom det är ett naturligt material har träullskivorna fuktbetingade rörelser, vilket bör tas i beaktande när materialet används utomhus (ibid.).
Ljud
Förutom dessa bra egenskaper har även materialet utmärkt ljudegenskaper och används därför till bullerskärmsbyggandet (ibid.). Mätningar från banverket visar att med hjälp av träullsskiva kan den maximala ljudnivån sänkas med 10 dBA på den sidan om bullerskärmen där ljudkällan finns (Träullit 2012). För att materialet både ska vara ljudisolerande och ljudabsorberande måste materialet vara öppet, alltså utan puts (Ekobyggportalen u.å.). Vilket är fallet för träskivorna som används i bullerskärmarna.
3.3.3 Miljöpåverkan
Då den största beståndsdelen i en träullsskiva är cement så har den ett relativt stort koldioxidutsläpp. Det är vid tillverkningen av cementen som de största utsläppen görs eftersom kalkstenen bidrar väldigt mycket till koldioxidutsläpp (Träullit u.å. a). Utöver detta så frigörs metangas vid förmultning av trä, denna gas är ca 21 gånger värre växthusgas än koldioxid (ibid.). Ett sätt att göra träullskivorna grönare är att tillsätta TiOmix som ger en fotokatalytisk funktion (Träullit 2012). Fotokatalytisk funktion innebär att materialet bryter ner kvävgaser och
22
organiska föroreningar till “ofarliga” produkter såsom salter, vatten och koldioxid (Tiomix 2009).
3.4 Drivmedlet HVO 100
HVO 100 är ett fossilfritt drivmedel som består av vegetabiliska oljor eller oljor från slaktavfall (Volvocars u.å.). Detta drivmedel behandlas och reageras med väte (ibid.). Dessa oljor regleras sedan genom EU-direktivet RED, direktivet ser till att basoljorna inte kommer från livsmedelsindustrin eller palmoljor som påverkar miljön (ibid.). Då detta bränsle är ett drivmedel utvecklat för fordon som drivs med diesel kvarstår partikelutsläppet (ibid.). Dock är utsläppet mindre än en vanlig dieselbil (ibid.). Genom att tanka detta fossilfria drivmedel kan genomsnittsbilen minska utsläppen med 2181 kg CO2e per år (OKQ8 u.å.).
3.5 Återvunnen stål
Eftersom den nordiska stålindustrin stod för utsläpp av ca 9,8 miljoner ton koldioxidekvivalenter behövs det metoder som kan reducera utsläppet (SSAB u.å.). En av metoderna för att minska utsläppet är genom att använda sig av återvunnet stål i form av skrot (STENA STÅL u.å.). Genom att använda sig av återvunnet stål i tillverkningen av nytt stål kan 75 procent av energin sparas in jämfört när samma mängd malm utvinns, dock framgår det ej hur mycket detta motsvarar i koldioxidekvivalenter (ibid.). En annan metod som det just nu forskas kring är att använda vätgas i för att värma stålet i valsverket och på så vis minska utsläppen, detta har nyligen testats i Ovakos ståltillverkning och visat sig fungera (NyTeknik 2020). En användning av vätgas för uppvärmning vid valsning skulle för Ovakos anläggning i Hofors innebära en utsläppsminskning av 100–150 kilo koldioxid per ton stål (ibid.). Om halva anläggningen i Hofors drevs med vätgas hade koldioxidutsläppen minskat med 20 000 ton per år (ibid.).
3.6 Ingående egenskaper för bullerskärm
En bullerskärms ändamål är att reducera ljudnivån för boende längs med en trafikerad väg eller järnväg (Vägverket 2006). Detta görs framförallt genom att konstruera höga bullerskärmar för att bryta siktlinjen mellan bullerkällan och mottagaren (ibid.). Det absolut vanligaste materialet för utformning av bullerskärmar är trä detta eftersom trä är lätt, starkt och ett formbart material (Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut (SP) 2005).
3.6.1 Grundläggning
Det finns flera olika metoder för grundläggning men de absolut vanligaste är betongplintar eller pålfundament (SP 2005). Grundläggningen är den dyraste delen vid byggandet av
23
bullerskärmar, för att hålla ner kostnaderna görs avstånden mellan fundamenten så stora som möjligt (ibid.).
Den typ av grundläggning som kommer användas i denna rapport är pålfundament och mer specifikt Terrawing fundament (Terrawing 2017). Dessa fundament är utformade som vingfundament eller som det oftast kallas jordankare, med hjälp av deras utformning är de väldigt enkla att slå ner i marken (ibid). På fundamenten placeras en stolpe utformade av HEA-balk och för detta examensarbete kommer HEA 180 HEA-balkar att användas (ibid). Detta eftersom ritningen på bullerskydd som presenteras senare använder sig av HEA 180. Ritningarna som presenteras senare är framtagen i samråd med Magnus Ekström på Skanska.
3.6.2 Uppbyggnad
En bullerskärm kan konstrueras för två olika typer av bullerreducering. Den ena är att reflektera bort bullret, vilket även är den vanligaste metoden och den andra metoden är att absorbera bullret (Skandinaviska Bullerskydd u.å.). Den absorberande delen görs vanligast av ett isolerande material såsom träullit eller mineralull medan den reflekterande delen vanligast görs av hårda material till exempel trä och plåt (ibid.). Anledningen till att man utformar en bullerskärm till att absorbera ljud är för att personer på motstående sida av bullerskärmen inte ska få reflekterande ljud och på så sätt få en extra hög bullernivå (Klingner, R.E., McNerney, M.T. & Busch-Vishniac, I. 2002). Enligt Klingner et. al. (2002) ansågs denna åtgärd vara onödig eftersom den var kostsam och minskningen av buller inte var betydande.
3.7 Framtagna ritningar efter typskiss
Efter samråd med Magnus Ekström3 på Skanska som presenterade flera olika lösningar på bullerskärmar, beslutades två olika typer som kommer användas i detta arbete. De två olika typerna av bullerskärmar är en uppbyggd av trä i kombination av LHC och en med träullsskivor. Båda varianterna kommer att tillverkas som paneler och föras ner i HEA 180 balkar, dessa balkar kommer fästas på Terrawing fundament med ett avstånd på 2 meter. Träullsskivorna är gjorda av företaget träullit och tillverkas i paneler med måtten 600x2000mm och tjockleken 50 mm (Träullit 2012). Efter samråd med Naib Woldemariam4 har LHC-panelen ritats med en tjocklek på 100mm och måtten 600x2000mm med bärande trästomme inuti. Figur 9 nedan är ett utdrag från ritningarna och visar två sektioner av bullerskärmen gjord med träullit-panel.
3 Magnus Ekström inköpare Skanska, möte ang. bullerskärmar. Skanskas kontor Klipporna i Malmö den 8 april
2020.
24
Figur 9. Utdrag från ritningen av bullerskärm med träullit. Ritningen visar framsidan av två bullerskärms sektioner.
Figur 10 nedan visar utdrag från principsektion av bullerskärmen med träullit.
25
I figur 11 nedan visas ett utdrag från ritningen på framsidan av bullerskärmen med LHC-panel.
Figur 11. Ett utdrag från ritningarna över framsidan av bullerskärmen med LHC-panel. Figuren visar två sektioner av bullerskärm.
För en överblick av principsektionen på bullerskärmen med LHC-panel, se figur 12 nedan.
26
Enligt Odart5 kan storleken och därmed vikten på Terrawing-fundament variera beroende på
faktorer som till exempel markens beskaffenhet, vindzon, tryckvåg från tåg baserat på hur fort tåget kör förbi och hur nära väg fundamentet är placerat då snölast från vägskottning kan trycka på bullerskärmen som i sin tur belastar fundamenten. Efter beräkningar utförda av Odart uppskattats fundamentet för de båda bullerskärmarna ha en vikt på ca 65 kg/st. Indata för beräkningarna är endast höjden på bullerskärmen som uppgår till 2,4 m, ingen information om markbeskaffenhet, vindzon med mera har tagits i åtanke.
Nedan figur 13 visar träullitskivor uppsatta som bullerskärm vid en spårväg (Träullit u.å. b). För modellen med träullitskivan se bilaga 1 och för modellen med hampabetong se bilaga 2.
Figur 13. Träullitskivor uppsatta längs en spårväg (Träullit u.å. b).
27
4 Indata för beräkningar i förenklat beräkningsverktyg
Under detta kapitel kommer insamlad data för beräkningarna att presenteras.
4.1 Indata mängdning
De värden och mängder som använts i beräkningarna presenteras nedan. 4.1.1 A1 - Råvaruutvinning
Nedan presenteras indata-mängdning från råvaruutvinning. Det vill säga fasen då materialet som behövs för framställning av produkt, utvinns. Mängdningen har gjorts efter ritningarna som tagits fram utifrån typskissen vilket beskrevs under avsnitt 3.6. Tabell 7 visar material och mängder för LHC tillverkning och tabell 8 visar motsvarande för träullit framställning.
Tabell 7. Presentation av de material och mängder som använts för LHC tillverkning. Mängder LHC Material Mängd Enhet Hampa fibrer 20 000 kg Släckt kalk 15 000 kg Hydraulisk kalk 23 000 kg Vatten 46 000 kg Trä 98 722 kg Stål 80 425 kg Plåt 3 kg
Tabell 8. Presentation av de material och mängder som använts för träullit framställning. Mängder Träullit Material Mängd Enhet Cement 24 000 kg Kalk 4944 kg Vatten 2736 kg Trä 97 257 kg Stål 80 425 kg Plåt 3 kg
