E X A M E N S A R B E T E
Förenklad livscykelanalys för ett järnvägsprojekt
En studie av miljöpåverkan för Projekt E7511
Erik Sandberg
Luleå tekniska universitet Civilingenjörsprogrammet Väg- och vattenbyggnadsteknik Institutionen för Samhällsbyggnad
Division of Architecture and Infrastructure
Department of Civil, Mining and Environmental Engineering Luleå University of Technology
Förenklad livscykelanalys för ett järnvägsprojekt
En studie av miljöpåverkan för Projekt E7511
Erik Sandberg 2009-06-10
Förord
Som avslutning på civilingenjörsutbildningen Väg- och Vattenbyggnad vid Luleå tekniska universitet upprättas detta examensarbete vilket omfattar 30 poäng. Arbetet har utförts vid institutionen för Samhällsbyggnad, avdelningen för byggproduktion och i samarbete med Skanska Väg och anläggning norr.
Jag vill rikta ett stort tack till följande personer för den hjälp och de råd som de bidragit med: Thomas Olofsson, handledare vid Luleå tekniska universitet, Jan Kaddick, handledare vid Skanska väg och anläggning norr, Jutta Schade, Luleå tekniska universitet och alla ni andra som hjälpt mig färdigställa detta arbete.
Jag vill även rikta ett stort tack till involverade personer vid Skanskas kontor i Umeå.
Erik Sandberg, Luleå, maj 2009
II
Abstract
When constructing a new railway large amounts of resources are used. This resource use contributes to different kinds of environmental impacts for example emitting pollutants to the environment. In view of this it could be interesting to track energy consumption and corresponsive emissions for a railway project to see where in the progress improvements can be done to reduce the environmental impact. To be able to take into consideration all environmental impacts from a product, from the beginning to the end, a life cycle assessment can be established. The purpose of a life cycle assessment is to achieve an overall picture of the interaction between an activity and the environment. It should also form a base for increased understanding how a human activity effects the environment and see where possibilities for improvements can be found. Life cycle assessment is a method which can be used for several different purposes, for example strategic planning and marketing.
The purpose of this master thesis is, from an environmental point of view, to calculate a total amount of emissions from Project E7511 with the assistance of life cycle technique. The study also includes a description of life cycle assessment and the implementation of the method. The main influence for this life cycle assessment is with the assistance of life cycle technique according to ISO 14040 perform the goal and scope definition and the inventory analyze.
The first part of this master thesis constitutes a literature study which explains the context to life cycle assessment and the implementation of the method.
The literature study also shortly describes how the method can be implemented in road construction. The second part of this master thesis shows the result from the life cycle assessment produced for Project E7511 and the study ends with conclusions and discussions about the result and what can be made to reduce the environmental effects.
The result from the study shows that the total quantity of carbon dioxide emissions amounts to 3148 tons. According to Transportstyrelsen (2009) this amount of carbon dioxide emissions corresponds to about 11 air trips between Stockholm – Bangkok with a Boeing 747-400. The total quantity of hydrocarbon emissions, carbon monoxide emissions, nitric oxide emissions and particles amounts to 50,0 tons.
Except calculating the total amount of emissions from Project E7511, the study also have investigated in which addition the emissions from a working machine certified according to EU3A differs from a machine certified in a lower class. The result indicates that through using a machine certified according to EU3A the amounts of hydrocarbon emissions, carbon monoxide emissions, nitric oxide emissions and particles can be reduced with an substantially amount.
The work with carrying through a life cycle assessment has been complicated. At first it’s been complicated to find reliable input. Further has demarcation and defining the magnitude of the study caused problems. The purpose with a life cycle assessment is that it should involve a complete process. With this wide approach the study most likely gets an enormous magnitude. It’s better to begin in a small scale where it’s easier to set up delimitation and goals. By documenting and following up what promotes and prevents the work with the life cycle assessment in each project, the work with the minor project can form a base for larger and more extended projects.
IV
Sammanfattning
Vid konstruktion av ny järnväg används mängder av resurser vilka bidrar till olika typer av miljöpåverkan exempelvis utsläpp av föroreningar till den omgivande miljön. Då miljötänkandet i samhället blivit allt större kan det vara intressant att studera energiåtgång samt motsvarande emissioner för ett järnvägsprojekt för att se var i processen förbättringar kan göras för att minska miljöpåverkan. En metod för att studera en produkts totala miljöpåverkan under hela dess livstid är livscykelanalys (LCA). Syftet med en livscykelanalys är att ge en helhetsbild av samspelet mellan en aktivitet och dess omgivande miljö. Den ska även utgöra en grund för ökad förståelse för hur en mänsklig aktivitet påverkar miljön och se var förbättringsmöjligheter finns. LCA är en metod som fungerar för många olika ändamål exempelvis vid strategisk planering av en verksamhet samt vid marknadsföring.
Syftet för examensarbetet är att utifrån ett miljöperspektiv beräkna emissioner för Projekt E7511 med hjälp av livscykelteknik. I studien ingår även att förklara begreppet livscykelanalys samt beskriva hur metoden fungerar.
Huvudinriktningen för livscykelanalysen är att med hjälp av livscykelteknik enligt definitioner av ISO 14040 utföra måldefinierande och inventerande del för att analysera Projekt E7511.
Examensarbetets första del utgörs av en litteraturstudie som förklarar bakgrunden till livscykelanalysen samt beskriver genomförandet av en livscykelanalys. I litteraturstudien ges också en kortare beskrivning hur metoden kan tillämpas inom väg- och anläggningsområdet. Studiens andra del presenterar resultatet från den livscykelanalys som genomförts för projektet. Studien avslutas med slutsats och diskussion av resultatet från studien samt vad som kan göras för att minska miljöpåverkan.
Resultatet från livscykelanalysen visar att den totala mängden utsläpp av koldioxid, CO2 uppgår till 3148 ton. Enligt Transportstyrelsen (2009) motsvarar detta cirka 11 flygresor mellan Stockholm – Bangkok, med en Boeing 747-400. De totala utsläppen av kolväten, HC, koloxid, CO, kväveoxider, NOx, samt partiklar, PM, uppgår till 50,0 ton.
I studien har det, förutom att beräkna utsläpp från Projekt E7511, även utretts i vilken omfattning emissionerna från en arbetsmaskin certifierad enligt EU3A skiljer sig från en maskin certifierad i en lägre klass. Resultatet tyder på att genom att välja maskiner certifierad enligt EU3A kan utsläppen av kolväten, koloxid, kväveoxider samt partiklar minskas med en betydande mängd.
Att genomföra en livscykelanalys har varit relativt svårt. Dels har det varit svårt att hitta tillförlitlig indata, dels har gränsdragning samt att bestämma omfattning för analysen varit ett moment som orsakat problem. Syftet med en livscykelanalys är som tidigare nämnt att den ska omfatta hela produktens eller tjänstens hela livscykel. För ett projekt som E7511 gör detta omfattande synsätt att analysen får enorm omfattning, och inom tidsramen för examensarbetet blir uppgiften övermäktig. För att arbetet inte ska bli för omfattande och svårkontrollerat är det bättre att börja i liten skala där det är enklare att sätta upp tydliga avgränsningar och mål. Genom att dokumentera och följa upp det vad som främjar respektive motverkar arbetet med livscykelanalysen inom varje mindre projekt, kan arbetet med dessa ligga som grund för större och mer omfattande projekt.
VI
Förklaringar
LCA
Livscykelanalys är ett verktyg som utarbetats för att, utifrån ett miljöperspektiv, bedöma en produkts, process eller aktivitets påverkan på omgivningen under hela dess livstid. (ISO 14040 2006)
LCI
Livscykelinventering, LCI är fasen i en livscykelanalys (LCA) som omfattar sammanställning av inflöden och utflöden av material och energi för en produkt under hela dess livscykel. (ISO 14040 2006)
ISO
ISO, Internationella standardiseringsorganisationen, International Organization for Standardization, det internationella standardiseringsorganet för alla områden utom det elektrotekniska. ISO används som beteckning för internationella standarder, t.ex. ISO 14000 som är en serie internationella standarder för miljöledning. (Nationalencyklopedin, 2009)
Innehållsförteckning
1. Introduktion ... 1
1.1. Bakgrund ... 1
1.2. Syfte och mål ... 2
1.3. Forskningsfrågor ... 2
1.4. Avgränsningar ... 2
1.5. Författarens referensram ... 2
1.6. Problemägare och resurser ... 2
1.7. Rapportens disposition ... 3
2. Metod ... 4
2.1. Forskningsansats ... 4
2.2. Forskningsdesign ... 4
2.3. Datainsamling ... 5
3. Litteraturstudie LCA ... 7
3.1. Miljöproblemens bakgrund... 7
3.2. Inledning LCA ... 7
3.3. Historia LCA ... 9
3.4. Arbetsgång LCA ... 9
3.4.1. Måldefinition ... 10
3.4.2. Inventeringsanalys ... 13
3.4.3. Miljöpåverkansbedömning ... 14
3.4.4. Resultattolkning ... 17
VIII
3.5. För- och nackdelar med LCA ... 17
3.6. LCA inom väg- och anläggningskonstruktion ... 18
3.7. Miljöpåverkan från energianvändning ... 19
3.7.1. Emissioners uppkomst ... 19
3.7.2. Emissioners effekter ... 20
4. Fallstudie projekt Botniabanan E7511 ... 22
4.1. Presentation av Botniabanan ... 22
4.2. Presentation av entreprenör ... 22
4.3. Presentation av Projekt Botniabanan E7511 ... 22
4.4. Måldefinition ... 24
4.4.1. Målbeskrivning ... 24
4.4.2. Omfattning och avgränsningar ... 25
4.4.3. Flödesschema ... 25
4.5. Inventering ... 28
4.5.1. Inledning ... 28
4.5.2. Energi- och emissionsfaktorer ... 30
4.6. Miljöförbättrande åtgärder ... 40
5. Diskussion ... 45
5.1. Studiens tillförlitlighet ... 45
5.2. Miljöförbättrande åtgärder ... 46
5.3. LCA som verktyg ... 47
6. Slutsats ... 49
7. Referenser ... 51
8. Bilagor ... 58
8.1. Bilaga 1 ... 58
8.2. Bilaga 2 ... 108
8.3. Bilaga 3 ... 113
1. Introduktion
1.1. Bakgrund
Betydande mängder av resurser används idag inom infrastruktursektorn, exempelvis vid konstruktion av en ny järnväg, vid drift och underhåll samt vid renovering av befintlig järnväg. Denna resursförbrukning bidrar till olika typer av miljöpåverkan som exempelvis utsläpp av föroreningar till den omgivande miljön samt omfattande ingrepp i landskapet. (Ribbenhed et al., 2003) Av denna anledning kan det vara intressant att studera energiåtgången för ett järnvägsprojekt för att se var i processen förbättringar kan göras för att minska miljöpåverkan, samt för att skapa ett mer energieffektivt byggande.
Skanskas VD och koncernchef Johan Karlström ser stora behov och möjligheter med grönt byggande. Han berättar i Skanskas lilla gröna (Skanska, 2008) att han de senaste åren arbetat i USA och med egna ögon sett den snabba utvecklingen som sker där mot ett mer miljöanpassat och energieffektivt byggande. Detta är en utveckling som sker på många håll i världen, och Karlström menar att med den kompetens som finns inom Skanska måste vi driva på utvecklingen på alla våra hemmamarknader.
För att lyckas krävs ett helhetstänkande som ställer nya krav på oss samhällsbyggare. Ambitioner inom områden som energi, klimat, material och naturresurser behöver förenas med affärsetik, mångfald, socialt ansvarstagande och mycket annat. I Skanska har vi starka värderingar inom dessa områden som grund för vår verksamhet och vi är fast beslutna att ta vår del av ansvaret.
(Skanska, 2008, s.5)
Ett steg mot ett mer miljöanpassat och energieffektivt byggande kan följaktligen vara att satsa på helheten. Livscykelanalys är en metod som vuxit fram genom att fokusera på helheten och studera hur de enskilda delarna påverkar varandra istället för att betrakta dessa var för sig. Genom att
Introduktion
2
analysera ett problem ur ett livscykelperspektiv kan man undvika exempelvis problemflyttning. Finns inte ett helhetstänkande är risken stor att lösningen på ett problem blir att man endast flyttar problemet till en annan del av livscykeln. (Rydh et al., 2002)
En produkts livscykel är de faser denna genomgår ”från vaggan till graven”.
Beroende på produkten och dess utformning uppstår olika miljöpåverkan under de olika faserna och genom att jämföra produkter med samma funktion kan det alternativ som ger lägst miljöpåverkan väljas. (Rydh et al., 2002)
1.2. Syfte
Syftet är att utifrån ett miljöperspektiv beräkna emissioner för Projekt E7511 med hjälp av livscykelteknik. I studien ingår även att förklara begreppet livscykelanalys samt beskriva hur metoden fungerar.
1.3. Forskningsfrågor
• Hur genomförs en livscykelanalys för ett väg- och järnvägsprojekt
• Hur stora emissioner ger Projekt E7511 upphov till?
1.4. Avgränsningar
• Författaren kommer endast att analysera Projekt E7511.
• Vidare avgränsas examensarbetet till att endast måldefinierande samt inventerande delen i en livscykelanalys genomförs.
• Studien inkluderar inte projektets samtliga delaktiviteter.
• Ytterligare avgränsningar för livscykelanalysen presenteras i kapitel 4.4.2.
1.5. Författarens referensram
Författaren går sista året på civilingenjörsutbildningen Väg- och Vattenbyggnad vid Luleå tekniska universitet med inriktning mot produktion. Tidigare erfarenhet från byggbranschen är:
- 7 månader praktik som arbetsledare på Skanska Sverige AB – Väg och anläggning norr
- 3 månader arbete som sommarvikarie på Skanska Sverige AB – Väg och anläggning norr.
1.6. Problemägare och resurser
Intressenter för detta examensarbete är Luleå tekniska universitet samt Skanska Väg och Anläggning norr. Tidsramen för examensarbetet består av 20 veckors arbete vilket motsvarar 30 högskolepoäng. Tidsplan för arbetet
presenteras i bilaga 3. Arbetet utförs av en person med stöd av handledare från både Luleå tekniska universitet samt Skanska. Handledare från Skanska är Jan Kaddick, och från Luleå tekniska universitet Thomas Olofsson.
1.7. Rapportens disposition
Examensarbetet består av två huvuddelar där den första delen utgörs av en litteraturstudie. Litteraturstudien förklarar bakgrunden till livscykelanalysen, vad syftet är med metoden samt tillvägagångssättet för att genomföra en livscykelanalys. Vidare beskrivs i korta drag hur metoden kan tillämpas inom väg- och anläggningsområdet samt metodens möjligheter och begränsningar.
Litteraturstudiens sista del behandlar den miljöpåverkan som uppkommer på grund av energianvändning. Kapitlet tar upp de vanligaste emissionerna samt vilka miljöeffekter dessa bidrar till.
Examensarbetets andra del består av en fallstudie av Projekt E7511. Här presenteras resultatet från den livscykelanalys som genomförts för projektet.
Livscykelanalysen omfattas av att utifrån livscykelteknik enligt definitionerna av ISO 14040 utföra måldefinierande samt inventerande del för att analysera Projekt E7511.
Den målformulerande delen beskriver studiens omfattning och avgränsningar. Här presenteras bland annat studiens syfte, vad som skall uppnås och vilka resultatet riktar sig mot.
Den inventerande delen av analysen beskriver material- och energiflödena för det valda projektet. Inventeringen har genomförts i ett antal delsteg, där det första steget har varit att utforma ett flödesschema som beskriver projektet utifrån de gränser som satts upp i måldefinitionen. Vidare har data samlats in för de olika delaktiviteterna och ett totalt flöde av energi till och från projektet beräknats. För att beräkna energiåtgång samt motsvarande emissionerna för projektet har beräkningsprogrammet SÅ miljöcalc använts.
SÅ miljöcalc är ett program som med ledning av motortyp, drivmedel, fordonstyp och reningsutrustning beräknar emissioner från lastbilar och arbetsmaskiner (Åkeriekonomi, 2009). En utförligare beskrivning av livscykelanalysen för Projekt E7511 presenteras i kapitel 4.4.
Som avslutande del i examensarbetet presenteras slutsatser och diskussion.
Kapitlet summerar studien och presenterar resultatet av livscykelanalysen med avseende på emissioner från projektet. Diskussionsavsnittet behandlar tillförlitligheten på studien samt vad som kan göras för att skapa ett mer energieffektivt byggande och ett byggande med lägre miljöpåverkan.
Metod
4
2. Metod
2.1. Forskningsansats
Det finns två sätt att förhålla sig till vetenskap och dessa är deduktion och induktion. Det som kännetecknar ett deduktivt arbetssätt är att man utifrån teorier drar slutsatser om enskilda företeelser. Fördelen med deduktion är att utgångspunkten tas i befintliga teorier, vilket leder till att forskningsprocessen i mindre grad blir färgad av forskarens enskilda subjektiva uppfattningar. Att utgå från en befintlig teori kan dock leda till att forskningen påverkas så att nya upptäckter inte görs. (Patel & Davidson, 2003)
Det som kännetecknar ett induktivt arbetssätt är att forskaren inte behöver förankra forskningsobjektet i någon teori. Utifrån insamlad data och empiri drar forskaren egna slutsatser och formar egna teorier. Nackdelen med induktivt arbetssätt är att det finns risk att forskarens egna tankar kommer att påverka de teorier som produceras. (Patel & Davidson, 2003)
Forskningsansatsen för examensarbetet är deduktivt då författaren förankrar studien i en teori/definition av livscykelanalys och utifrån detta genomför en livscykelanalys för Projekt E7511.
2.2. Forskningsdesign
Enligt Andersson & Borgbrant (1998) finns det fyra olika typer av forskningsdesign och dessa är förändringsinriktad forskning, utvärderande forskning, teori- och modellutvecklande forskning samt utprövande forskning. Olika metoder gör det möjligt att hämta in olika typer av information och därför används ofta flera tekniker som komplement till varandra.
Inom förändringsinriktad forskning jobbar forskaren med att bidra till förändring i en daglig verksamhet. Vanligt vid denna inriktning är att välja någon form av fallstudie, där flera variabler som inverkar på förändring kan studeras. (Andersson & Borgbrant, 1998)
Den utvärderande forskningen syftar till att utvärdera och bedrivs för att ge en objektiv bild av det studerade objektet. Viktigt vid denna typ av forskning är att man har en tydlig bild av vad som skall utvärderas eftersom dessa helt styr valet av till exempel målgrupp, variabler och metoder för analys av insamlad data. (Andersson & Borgbrant, 1998)
Den teori- och modellutvecklande forskningen inriktar sig mot teoribildning och syftar till att flytta fram kunskapsfronten. Detta inom områden som är starkt avgränsade. Den teori- och modellutvecklande forskningen kan vara lämplig att använda sig av vid frågeställningar inom till exempel konstruktions- och hållfasthetslära. (Andersson & Borgbrant, 1998)
Utprövande forsknings primära syfte är att undersöka och förklara enskilda komponenters eller materials funktion och är en forskning som oftast utförs i laboratoriemiljö. Exempel på egenskaper som skall förklaras är hållfasthet i ett visst material eller sprickbildning i betong. (Andersson & Borgbrant, 1998) Arbetet med examensarbetet kommer att ske i form av utvärderande forskning. Den utvärderande forskningen kommer att baseras på intervjuer, besök på referensobjektet samt insamlad data från projektet.
2.3. Datainsamling
Data kan samlas in på ett flertal sätt där valet av metod beror på vilken som ger bäst svar på frågeställningen i förhållande till den tid och medel som står till förfogande. Vanliga datainsamlingsmetoder är:
• Dokument
• Intervju och enkät
• Observation
Data som samlas in kan sedan behandlas på ett kvalitativt eller ett kvantitativt sätt. Ett kvalitativt arbetssätt kännetecknas av att datainsamlingen inriktar sig på mjuka data som till exempel kvalitativa intervjuer och tolkande analyser.
Det kvantitativa arbetssättet behandlar insamlad data ur ett statistiskt perspektiv, stora mängder data samlas oftast in genom olika försök eller enkäter (Patel & Davidson, 2003). En annan definition är att allt som är siffror betecknas som kvantitativa data och allt som inte är siffror, exempelvis text och bilder, är kvalitativa data. (Gunnarsson, 2007) Det valda arbetssättet
Metod
6
för studien är av kvantitativ karaktär då arbetet till största del baseras på projektdata i form av uppföljningar.
I detta examensarbete har datainsamlingen främst baserats på dokument. I examensarbetets första del som består av en litteraturstudie har material inhämtats från böcker, rapporter och publikationer i ämnet. I studiens andra del som består av en fallstudie har en stor del av materialet inhämtats från Skanska i form av projektdata. Vidare har en stor del av informationen inhämtats från maskinleverantörer samt entreprenörer i projektet. En annan stor källa har varit IVL, Svenska miljöinstitutet AB.
3. Litteraturstudie LCA
3.1. Miljöproblemens bakgrund
Som det framgår av Rydh et al. (2002) har det blivit tydligt att människans ökande omsättning av material och energi skapar negativa konsekvenser på miljön. ”Begreppet miljöproblem beskriver en av människan orsakad effekt i miljön, som resulterar i att människan drabbas negativt på ett eller annat sätt.”
(Rydh et al., 2002 s.22) Förenklat delas dessa miljöproblem geografiskt in efter huruvida dessa är lokala, regionala eller globala. Miljöeffekter som geografiskt sett är nära kopplad till problemets källa och inte märks på avstånd kallas lokala miljöeffekter. Lokala miljöeffekter är exempelvis smog som orsakas av utsläpp från bilar och industrier. Miljöeffekter som märks inom ett större avstånd, generellt inom ett område på cirka 100 till 1000 km från kant till kant, kallas regionala miljöeffekter. De regionala miljöeffekterna är i regel svår att hänföra till en speciell källa och man pratar istället om diffusa källor.
En diffus källa kan vara ett nätverk av lokala källor. Försurning och radioaktivt nedfall är exempel på regionala miljöeffekter. Miljöeffekter som påverkar hela jorden oberoende ursprung tillhör de globala miljöeffekterna.
Dessa miljöeffekter är oftast mycket komplexa och svåra att lösa då ansvaret och äganderätten är svår att fördela.
3.2. Inledning LCA
Det finns i dagsläget ett stort antal metoder för att underlätta bedömning av miljöaspekter och hållbar utveckling vid beslutsfattande. Av dessa metoder ses vissa som koncept, idéer för att nå hållbarhet, medan andra är verktyg som ger konkreta matematiska modeller och systematiska processer. Exempel på koncept är industriell ekologi och rättvist miljöutrymme och exempel på verktyg är livscykelanalys och miljökonsekvensbeskrivning. (Moberg et al., 1999) Det verktyg som beskrivs i litteraturstudien är livscykelanalys, LCA.
Litteraturstudie LCA
8
Livscykelanalys är ett systemanalytiskt verktyg som utarbetats för att, utifrån ett miljöperspektiv, bedöma en produkts, process eller aktivitets påverkan på omgivningen under hela dess livstid. Analysen omfattar alltså produktens hela livscykel och exempel på delar som analyseras är råvaruframställning, tillverkning, användning och deponering med mera. (Stripple, 1995)
För systemanalytiska verktyg likt livscykelanalys är det ett centralt begrepp att helheten är större än summan av delarna. Stor vikt läggs alltså vid helheten, strukturen och relationerna mellan delarna av ett komplext problemområde.
”Systemanalysen är sammanfattningsvis en metodvetenskap vilken ger metoder och tekniker för beskrivning, analys och planering av komplexa system av en mycket vid art.” (Gustavsson et al., 1982 s.10)
Viktigt vid beslutstagande är att resultatet av en systemanalytisk studie inte får ses som ett fullständigt svar, utan som en del i ett beslutsunderlag.
(Gustavsson et al., 1982)
Syftet med en livscykelanalys är att ge en helhetsbild av samspelet mellan en aktivitet och dess omgivande miljö. Den ska även utgöra en grund för ökad förståelse för hur en mänsklig aktivitet påverkar miljön och se var förbättringsmöjligheter finns. Livscykelanalys är en metod som fungerar för många olika ändamål både internt och externt. (Stripple, 1995) Exempel på användningsområden är enligt Stripple (1995):
Internt bruk
• Strategisk planering av verksamhet
• Identifiera kritiska processteg
• Identifiera miljöförbättrande åtgärder
• Användning i prognoser Externt bruk
• Marknadsföring
• Miljömärkning
3.3. Historia LCA
Utvecklingen av livscykelanalyser startade i slutet av 1960-talet och under olje- och energikrisen på 1970-talet genomfördes ett flertal livscykelanalyser.
Under denna tid genomfördes analyserna främst med avseende på energi- och kostnadsbedömningar för alternativa energikällor. I början låg fokus för livscykelanalyserna inte på miljön, men med de allt växande avfallsmängderna under 1980-talet utvecklades metoderna mot att inkludera föroreningsutsläpp och avfall. (Rydh et al., 2002)
Under 1990-talet växte ett stort intresse för livscykelanalyser fram samtidigt som det fanns ett ökat intresse för miljöanpassad produktutveckling. Detta ledde till ett behov av metoder som kunde användas internt av företag. För att möta detta behov arbetades metoder fram för att minska komplexiteten av analyserna och göra dem praktiskt användbara. Analyserna utvecklades från att enbart inventera material- och energiflöden till att bedöma miljöpåverkan.
(Rydh et al., 2002)
Det var även under detta årtionde som International Organization for standardization (ISO) påbörjade arbetet med en standardiserad beskrivning av livscykelmetodiken. År 1997 publicerades ISO 14 040 vilket beskriver principer och ramverk för LCA. Sedan dess har en hel serie av ISO- standarder tagits fram för LCA. (Rydh et al., 2002)
Det företag som var först med att använda livscykelanalyser i Sverige var förpackningsföretaget Tetra Pak. Anledningen till att de började använda sig av livscykelanalyser var att deras PVC förpackning hade fått mycket kritik i miljömässiga debatter vilket ledde till att de ville jämföra den mot andra konkurrenter på marknaden. Det som analyserades var framför allt energiåtgång men viss information om resursanvändning, avfall och utsläpp togs också fram. (Baumann & Tillman, 2004)
3.4. Arbetsgång LCA
Under begreppet livscykelanalys finns enligt Rydh et al., (2002) två huvudtyper av analyser och dessa är livscykelinventering och livscykelanalys.
• LCI (livscykelinventering) – i denna analys ska material- och energiflödena under en produkts livscykel sammanställas.
• LCA (livscykelanalys) – en fullständig livscykelanalys är en LCI samt en miljöpåverkansbedömning.
Litteraturstudie LCA
10
Som det tidigare nämnts har International Organization for standardization (ISO) tagit fram en standardiserad beskrivning av livscykelmetodiken. Enligt ISO 14040 (2006) delas en livscykelanalys in i fyra faser:
• Måldefinition – målsättning för studien fastläggs samt omfattning och avgränsningar.
• Inventeringsanalys – i denna inventering ska material- och energiflödena under en produkts livscykel sammanställas.
• Miljöpåverkansbedömning – denna del syftar till att beskriva vilka miljökonsekvenser som kan uppkomma från den information som tagits fram vid inventeringen.
• Resultattolkning – sista steget i metoden där resultatet tolkas och analysen utvärderas. Här ska även möjligheterna för förbättringar utredas.
Figur 1 visar en schematisk bild över livscykelanalysen struktur.
Figur 1 Livscykelanalysens struktur (Moberg et al., 1999 s.12)
3.4.1. Måldefinition
Måldefinition är den första fasen i en livscykelanalys och där ska omfattning och avgränsningar för studien fastställas. Enligt Jensen et al. (1998) är måldefinitionen det kritiska steget i en LCA då det i stor omfattning påverkar resultatet för studien. Måldefinitionen innehåller ett antal huvudpunkter och
dessa är mål, omfattning, funktionell enhet, systemgränser, datakvalitet och kritisk granskning.
Mål
Vid definition av studiens mål är det viktigt att fastställa vilka resultat som är intressanta för studien och om dessa kan nås genom en livscykelanalys. Vidare ska det framgå vilket syfte studien har, vad som ska uppnås och vilka resultatet riktar sig mot. Exempel på mål för en livscykelanalys är att identifiera förbättringsmöjligheter för vidare utveckling av existerande produkter eller vid design och utveckling av nya produkter. (Jensen et al., 1998)
Omfattning
I måldefinitionen ska också studiens omfattning och avgränsningar fastställas.
Här är det viktigt att dessa definieras tillräckligt väl, alltså med tillräckligt djup, bredd och på tillräckligt detaljerad nivå för att säkerställa att målet för studien kan nås. I omfattning ingår exempelvis att beskriva vilka typer av miljöpåverkan och vilka emissioner som är intressanta för vald studie. (Jensen et al., 1998)
Funktionell enhet
En väsentlig del av måldefinitionen är också att beskriva den funktion som produkten eller tjänsten uppfyller. Denna beskrivning kallas i livscykelanalys för funktionell enhet. (Stripple, 1995) Ett exempel på en funktionell enhet är enligt Stripple (1995, s.21): ”byggnation, drift och underhåll av en km väg under 40 år”.
Vid jämförande studier måste den funktionella enheten fastställas på olika nivåer, där den första nivån är kvantitet. För att kunna beräkna hur stora in- respektive utflöden av energi och material som krävs för att uppfylla systemets funktion, är det viktigt att den funktionella enheten är mätbar, som exempelvis byggnation, drift och underhåll av en kilometer väg. Vidare gäller det att välja en tidshorisont som sträcker sig till dess de miljöproblem man valt att studera visar sig. Slutligen gäller det att fastställa vilka kvalitativa egenskaper funktionen ska uppfylla. (Rydh et el., 2002)
Systemgränser
I måldefinitionen ingår, förutom tidigare nämnda delar, även att avgöra ifall samtliga aktiviteter i en produkts livscykel ska inkluderas i studien eller om vissa ska uteslutas. I många fall begränsas studien till de delar som anses relevanta utifrån studiens avsedda tillämpning, antaganden samt data- och kostnadsbegränsningar. (Rydh et al., 2002)
Litteraturstudie LCA
12
Enligt Moberg et al. (1999) finns det tre typer av systemgränser i en livscykelanalys där den första gränsen är mellan det tekniska systemet och naturen. Denna typ av avgränsning syftar till att bestämma hur långt studien ska följa produktens material- och energiflöden. I ett idealt fall ska samtliga inflödena spåras till den punkt då de utvinns ur naturen, samt utflödena till den punkt då dessa övergår till emissioner, alltså utsläpp av ämnen till luft, mark, sjöar och hav.
Den andra typen av systemgränser är mellan det studerade tekniska systemet och andra tekniska system. Bakgrunden till denna systemavgränsning är att flera produkter kan vara inblandade i en och samma tillverkningsprocess. Då måste den miljöbelastning som tillverkningsprocessen ger upphov till fördelas mellan de olika produkterna, vilket kallas allokering. (Moberg et al., 1999) De system som kan ge upphov till allokeringsproblem är enligt Stripple (1995) multi-output, multi-input och open-loop-recycling. Multi-output är en situation då flera produkter tillverkas ur samma tillverkningsprocess vilket leder till att materialförbrukningen och emissionerna måste fördelas mellan produkterna. De processer som hanterar avfall från mer än en livscykel betraktas som multi-input system. I dessa fall ska miljöbelastningen från systemet fördelas mellan de inkommande flödena. Det tredje systemet, open- loop-recycling, är en situation då en produkt tillverkas av en återvunnen produkt eller material. Även i detta fall ska miljöbelastningen fördelas mellan den nya produkten och den återvunna.
Den tredje och sista systemgränsen är mellan de processer som anses relevanta och viktiga för studien och de processer som anses irrelevanta. Avvägningar görs med avseende på om ett flöde anses försumbart eller om data är svåra eller omöjliga att få tag på. Vilka avvägningar som görs ska tydligt framgå av studien. (Moberg et al., 1999)
Datakvalitet
Att beskriva kvaliteten på insamlad data är viktigt för att förstå dess tillförlitlighet och för att kunna tyda resultatet av studien på ett riktigt sätt.
Beskrivningen av datakvaliteten kan ske på många sätt, exempelvis genom att använda indikatorer för datakvalitet. Metoden fungerar så att varje indikator för datakvalitet värderas på en skala från 1-5 där 1 motsvarar högsta kvalitet.
Det som är viktigt vid all värdering och beskrivning av datakvalitet är att detta sker systematiskt så att det är lätt för läsaren att förstå aktuell datakvalitet. (Jensen et al., 1998)
Kritisk granskning
För att säkerställa kvaliteten på en livscykelanalys görs en kritisk granskning.
Denna granskning säkerställer exempelvis att data som använts är lämpliga och att metoderna som använts för livscykelanalysen är vetenskapligt och tekniskt gällande. En kritisk granskning kan endera vara intern, extern eller involvera intressenter upptagna i måldefinitionen. (Jensen et al., 1998) 3.4.2. Inventeringsanalys
Steg två i livscykelanalysen är en inventeringsanalys, även kallad livscykelinventering. Detta steg syftar till att beskriva material- och energiflödena inom det valda systemet. Aktiviteter som ingår i en livscykelinventering är enligt Baumann & Tillman (2004):
• Utforma ett flödesschema inom de gränser som satts upp i måldefinitionen
• Samla in och dokumentera data från samtliga aktiviteter i det valda produktionssystemet.
• Beräkna det totala flödet av energi och material till och från systemet.
Första steget i en livscykelinventering är följaktligen att inom de gränser som satts upp i måldefinitionen utforma ett flödesschema som beskriver vilka aktiviteter som ingår i systemet, till exempel råvaruutvinning, produktion samt konsumtion. Inventeringsanalysen är likt det mesta inom LCA en iterativ process vilket betyder att flödesschemat i många fall kommer att uppdateras och omformuleras allt eftersom man lär sig mer om det studerade systemet. (Baumann & Tillman, 2004)
Nästa steg är insamling av data som beskriver in- respektive utflöden av energi och materia från samtliga aktiviteter upptagna i flödesschemat.
Exempel på data som samlas in för de olika aktiviteterna är energianvändning, emissioner och resursförbrukning. Datakällor som kan användas vid insamling är företagsinterna uppgifter, leverantörer, branschorganisationer samt universitet och högskolor. Efter datainsamlingen är slutförd är det viktigt att kontrollera rimligheten på insamlad data. Det som bör kontrolleras är emissionsfaktorer, mass- och energibalanser, och detta kan göras genom jämförelser med litteraturdata. Sista steget i livscykelinventeringen innebär att beräkna det totala flödet av energi och materia för systemet. (Baumann & Tillman, 2004)
Litteraturstudie LCA
14
3.4.3. Miljöpåverkansbedömning
Det tredje steget i en livscykelanalys benämns analys och värdering av miljöpåverkan eller miljöpåverkansbedömning. Denna analys innefattar en beskrivning av miljökonsekvenser som exempelvis ozonförtunning utifrån den information som framkom i inventeringsanalysen. Det finns ett flertal syften med analysen, exempelvis är det enklare att förstå miljökonsekvenser som försurning än utsläpp av en mängd svaveldioxid, SO2. Vidare minskas mängden data från inventeringen genom att denna sorteras in i miljöpåverkanskategorier vilken gör datamängden mer hanterbar. (Baumann
& Tillman, 2004)
En miljöpåverkansbedömning består av tre obligatoriska delar samt fyra valfria delar. De obligatoriska delarna i en miljöpåverkansbedömning är definition av påverkanskategorier, klassificering samt karakterisering. De valfria momenten är normalisering, gruppering, viktning samt kvalitetsanalys.
Figur 2 visar en schematisk bild över de olika delarna i en miljöpåverkansbedömning. (Träguiden, 2009)
Figur 2 En miljöpåverkansbedömnings olika delsteg. (Träguiden, 2009)
Definition av påverkanskategorier
De miljöpåverkanskategorier som skall studeras definieras oftast redan i måldefinitionen. Dock kan det ibland vara nödvändigt att modifiera de tidigare valen då det från inventeringen kan visa sig att nya
miljöpåverkanskategorier är relevanta. Det kan också visa sig att data saknas för att värdera redan valda miljöpåverkanskategorier. Vid utförande av en LCA är det tre huvudområden som bör betraktas närmare med avseende på miljöpåverkan. Dessa områden kan i sin tur delas in i undergrupper för att förtydliga miljöpåverkan. Tabell 1 visar en sammanställning av dessa miljöpåverkanskategorier. (Baumann & Tillman, 2004)
Tabell 1 Sammanställning av miljöpåverkanskategorier. (Baumann & Tillman, 2004)
Miljöpåverkanskategorier
Resursutnyttjande – Energi och material Resursutnyttjande – Vatten
Resursutnyttjande – Land Hälsoeffekter – Giftpåverkan Hälsoeffekter – Icke giftpåverkan Hälsoeffekter – Arbetsmiljöpåverkan Ekologiska effekter – Klimatpåverkan
Ekologiska effekter – Nedbrytning av stratosfäriskt ozon Ekologiska effekter – Försurning
Ekologiska effekter – Övergödning
Ekologiska effekter – Bildning av marknära ozon Ekologiska effekter – Ekotoxikologisk påverkan
Ekologiska effekter – Påverkan på den biologiska mångfalden
Klassificering
För att göra resultatet från inventeringen mer överskådligt görs en klassificering. Detta innebär en beskrivning av vilka emissioner och resursutnyttjanden som bidrar till vilka miljöeffekter. Vidare grupperas dessa under respektive miljöeffekt som de kan ge upphov till. Vissa miljöbelastningar påverkar flera kategorier exempelvis kväveoxider, NOx
som påverkar både försurning och övergödning. Detta betyder att dessa måste räknas in i bägge kategorierna. (Baumann & Tillman, 2004)
Karakterisering
Vid karakterisering ska de ingående flödenas bidrag till miljöeffekterna utredas och summeras. Detta görs genom att data från respektive kategori i inventeringsanalysen räknas om till så kallade ekvivalensenheter.
Växthuseffekten är en kategori som uttrycks i koldioxidekvivalenter vilket betyder att exempelvis metan som är en växthusgas viktas relativt koldioxid, CO2. Antalet ekvivalenter beror på hur kraftig metangas är i förhållande till koldioxid. När samtliga emissioner i en miljöeffektskategori räknats om i
Litteraturstudie LCA
16
ekvivalensenheter summeras dessa för att uttrycka den totala miljöpåverkan från respektive kategori. (Stripple, 1995)
Normalisering
Vid normaliseringen relateras resultatet från karakteriseringen till hur stor den faktiska omfattningen är inom varje miljöpåverkanskategori. Målet med detta är att öka förståelsen för i vilken omfattning produktionssystemet belastar miljön. Genom normalisering är det möjligt att relatera den studerade produkten/tjänstens påverkan inom en viss kategori till den totala påverkan i det land där produkten tillverkas och används. (Baumann & Tillman, 2004) Gruppering
Gruppering innebär att sortera de karakteriserade resultaten i grupper vilka ordnar resultaten efter till exempel påverkansprioritet eller områdesprioritet som globala, regionala eller lokala miljöeffekter. Gruppering kan vara användbart vid analys och presentation av resultat. (Baumann & Tillman, 2004)
Viktning
Den del av en miljöpåverkansbedömning som benämns viktning syftar till att ställa olika miljöbelastningar i relation till varandra. Det innebär exempelvis att människors hälsa ska vägas mot förbrukning av ändliga resurser. I dagsläget finns det dock inga allmänt accepterade metoder för att väga olika miljöproblem mot varandra på vetenskaplig grund, vilket betyder att olika politiska och etiska värderingar måste göras. (Rydh et al., 2002)
Datakvalitetsanalys
För att djupare kunna förstå betydelsen, osäkerheten och känsligheten av resultaten från livscykelanalysen, är det bra att genomföra någon form av datakvalitetsanalys, exempelvis känslighetsanalys och osäkerhetsanalys.
(Baumann & Tillman, 2004)
I en känslighetsanalys prövas resultatet med avseende på hur känsligt det är för de antaganden som gjorts. Genom att ändra antagandena något ser man om det innebär några större förändringar för resultatet. Utöver en känslighetsanalys bör en osäkerhetsanalys genomföras vilken syftar till att fastställa inom vilka intervall som modellens resultat kan variera, beroende på de samlade effekterna av variationer i inventeringsdata. (Rydh et al., 2002)
3.4.4. Resultattolkning
Resultattolkning är det fjärde och sista steget i en livscykelanalys. Denna omfattar en tolkning och beskrivning av resultaten samt en utvärdering och förklaring av studiens begränsningar. Vidare syftar resultattolkningen till att komma fram till slutsatser och rekommendationer kring studien, exempelvis förslag på materialbyten i produkter eller förändring av produktionsmetod.
Enligt Rydh et al (2002) är ett av de viktigaste stegen i en livscykelanalys resultattolkning då den ska leda till att måldefinitionen och olika tillämpningar uppfylls. Detta betyder att det är viktigt att lägga rikligt med resurser på detta steg. Vilka slutsatser som kan dras från studien styrs dock av den slutgiltiga datakvaliteten och känsligheten av systemet då olika parametrar ändras. (Rydh et al., 2002)
3.5. För- och nackdelar med LCA
Vid arbete med livscykelanalyser är det viktigt att känna till metodens möjligheter och begränsningar. Detta för att kunna presentera resultatet på ett trovärdigt sätt. I Tabell 2 presenteras några generella för- och nackdelar med LCA. (Rydh et al., 2002)
Tabell 2 Sammanställning av för- och nackdelar med LCA enligt Rydh et al., (2002) samt Moberg et al., (1999)
Fördelar Nackdelar
• Identifierar
förbättringsmöjligheter av miljöaspekter hos produkter i olika stadier av dess livscykel.
• Identifierar in- respektive utflöden av material- och energiflöden som annars riskerar att bli dolda.
• Ger ökad kunskap om den egna produkten/tjänsten vid diskussioner med kunder och intressenter.
• Resultatet kan klargöra miljömässiga oenigheter.
• Den breda ansatsen leder till att metoden är mycket tids- och resurskrävande.
• I många fall är det svårt att finna data vilket betyder att metoden får baseras på teoretiska
beräkningar.
• Tillgänglig datakvalitet är inte alltid tillfredsställande vilket har till följd att en liten ändring i indata kan ge stora variationer i resultatet.
• Det saknas en internationellt erkänd viktningsmetod.
Litteraturstudie LCA
18
3.6. LCA inom väg- och anläggningskonstruktion
Enligt Stripple (1995) består en vägs livscykel av tre huvudsakliga faser;
byggnation, drift och underhåll samt rivning av väg. Den inledande fasen är projekterings- och byggnadsfasen. Denna del omfattar arbetsmoment för att ge vägen rätt sträckning, grundförstärkning med mera. När vägen är konstruerad övergår den till nästa steg som är användningsfas eller drift- och underhållsfas. Drift- och underhållsaktiviteter är tidsmässigt återkommande och omfattas av exempelvis vinterväghållning, röjning av kanter, beläggningsarbeten samt omläggning av vägkropp. Genom kontinuerligt underhåll ersätts material i vägkroppen successivt vilket leder till att en väg inte har något definitivt slut.
En väg kan ses som en ständigt pågående process där man genom aktiva beslut styr målsättningen om en viss framkomlighet mellan två punkter. Så länge beslutet om den bestämda framkomligheten kvarstår, kvarstår också vägen men den utsätts för en ständig förändringsprocess. (Stripple, 1995, s.30)
Varje vägprojekt är speciellt i det avseende att ingen väg är den andra lik.
Stora skillnader finns mellan olika byggprojekt men även inom samma vägsträckning kan förhållandena skilja avsevärt. Klimat, terräng samt trafikbelastning är faktorer som påverkar att uppbyggnaden, materialvalet samt materialåtgången blir olika. Då produktionsförhållandena varierar i så stor omfattning är det svårt att använda en analysmodell som passar för samtliga vägar. (Stripple, 1995) En metod för att lösa detta problem är enligt Stripple (1995) att bryta ned produktionsprocessen i oberoende delkomponenter. Utifrån en teoretisk modellstruktur för byggnadsprocessen kan sedan en godtycklig väg byggas upp med hjälp av de olika delkomponenterna.
Som det tidigare nämnts är livscykelanalys ett verktyg som utarbetats för att utifrån ett miljöperspektiv bedöma en produkts, process eller aktivitets påverkan på omgivningen under hela dess livstid. Analysen omfattar alltså produktens hela livscykel. Med detta omfattande synsätt är det oftast nödvändigt att göra några avgränsningar i produktionskedjan för att göra livscykelanalysen mer hanterbar. Vanligt är att fasta kapitalinvesteringar utesluts ur analysen och endast drift av dessa tas med. Vanligt är också att produktionen av fordon och arbetsmaskiner försummas och endast drift av dessa medtas. Likaså tas ofta tillverkning av produktionsanläggningar som exempelvis asfaltverk och cementfabriker ut ur analysen. Däremot analyseras oftast driften av dessa. (Stripple, 1995)
3.7. Miljöpåverkan från energianvändning
Enligt Uppenberg et al. (2001) skapar all energianvändning miljöpåverkan på ett eller annat sätt. Det kan ske genom exempelvis förbränning av bränslen eller indirekt genom resursförbrukning. Denna miljöpåverkan som energianvändningen skapar ger upphov till en mängd olika miljöeffekter. I Tabell 3 anges de vanligaste emissionerna som kommer från energianvändning, samt vilka miljöeffekter dessa bidrar till.
Tabell 3 Förteckning över de vanligaste emissionerna som kommer från energianvändning, samt vilka miljöeffekter dessa bidar till. (Uppenberg et al., 2001)
Miljöeffekter CO2 N2O CH4 Halon NOx SO2 CO Stoft HC metaller PA H
Växthuseffekten X X X X X* X* X*
Försurning X X
Marknära ozon X X X
Luftföroreningar i tätort
X X X X X
Övergödning X
Spridning av metaller
X
Organiska miljögifter
X
* Indirekt påverkan genom produktion av ozon
3.7.1. Emissioners uppkomst
När ett bränsle förbränns bildas flera olika emissioner. Vilka emissioner som skapas i en förbränningsanläggning beror i huvudsak på vilket bränsle som används, vilken förbränningsteknik som används och om det finns reningsutrustning för att rena utsläppen. (Uppenberg et al., 2001)
Av de emissioner som bildas i en förbränningsanläggning är enligt Uppenberg et al., (2001) vissa direkt kopplade till elementarsammansättningen i bränslet. För dessa emissioner har förbränningsförutsättningarna liten eller ingen betydelse. Exempel på sådana emissioner är svaveldioxid, SO2 och koldioxid, CO2. Vid förbränning av bränslen som innehåller kol bildas gasen koldioxid, vilken är en växthusgas.
Utsläppen av koldioxid vid förbränning i en motor står i direkt proportion till bränsleförbrukningen, vilket betyder att lägre bränsleförbrukning ger mindre koldioxidutsläpp. Utsläpp av svaveldioxid, SO2 bestäms av svavelhalten i bränslet (Uppenberg et al., 2001).
Litteraturstudie LCA
20
För andra emissioner är förbränningsförutsättningarna av större vikt än bränslesammansättningen. Exempel på sådana ämnen är kolmonoxid, CO, polyaromatiska kolväten, PAH, samt andra kolväten. För nämnda emissioner är luftinblandningen vid förbränning en viktig parameter. (Uppenberg et al., 2001) Vidare beskriver Uppenberg et al, (2001) att ett för lågt luftöverskott ger dålig utbränning med ökade utsläpp av kolväten och kolmonoxid som följd. Även ett för stort luftöverskott kan leda till dålig utbränning då förbränningsrummet kyls av för kraftigt.
För en tredje typ av emissioner är både förbränningsbetingelserna samt bränslets sammansättning viktiga och exempel på sådana ämnen är kväveoxid, NOx, samt dikväveoxid, N2O. Kväveoxider kan bildas vid förbränning, genom en reaktion mellan förbränningsluftens syre och kväve vid hög temperatur, kallad termiskt NOx. Ämnet kan också bildas genom oxidation av det kväve som ingår i bränslet samt i en reaktion mellan luftens kväve och bränslets flyktandel. (Uppenberg et al., 2001)
3.7.2. Emissioners effekter
Växthuseffekten
Växthuseffekten är ursprungligen en naturlig process där växthusgaser som till exempel koldioxid och vattenånga förhindrar delar av solens värmestrålning från att lämna jorden och därmed värmer upp vår planet. Problemet idag är att människan har rubbat den känsliga balansen av växthusgaser i atmosfären genom olika verksamheter, vilket har orsakat en förhöjd växthuseffekt.
(Uppenberg et al., 2001) Vidare menar Uppenberg et al. (2001) att under det kommande seklet kan den förhöjda växthuseffekten leda till att jordens medeltemperatur kommer att höjas med flera grader.
Orsakerna till uppvärmningen är, förutom förbränning av fossila bränslen, vår djurhållning och vårt sätt att bruka åkrar, skog och mark. De vanligaste växthusgaserna är vattenånga, koldioxid, ozon, metan dikväveoxid samt freoner. (Uppenberg et al., 2001)
Försurning
Försurning av mark och vatten orsakas till stor del av att svaveldioxid och kväveoxid som släpps ut i luften, oxiderar och omvandlas till syror. De bildade syrorna faller till marken i form av regn som våtdeposition eller bundna till partiklar och gaser som torrdeposition. Mark, grundvatten och sjöar blir försurade om de utsätts för ett större nedfall av svaveldioxid, kväveoxid eller ammoniak än vad naturen har möjlighet att hantera.
(Uppenberg et al., 2001)
Enligt Uppenberg et al. (2001) sker de huvudsakliga utsläppen av svaveldioxid från energiproduktion och från olika typer av industriell verksamhet. För kväveoxider är den största utsläppskällan vägtrafiken men stora utsläpp kommer också från industri och energiproduktion.
Marknära ozon
Ozon är en naturligt förekommande gas som finns vid jordytan samt vid mycket höga höjder. Det marknära ozonet är den gas som finns vid markytan och upp till 1000 meters höjd och bildas genom ljusets inverkan när det finns kväveoxider och kolväten i luften. På våra breddgrader skapar det marknära ozonet problem främst under sommarhalvåret och i närheten av större städer.
(Miljöportalen, 2006)
Av Uppenberg et al (2001) framgår det att ozon är en starkt giftig gas som kan ge skador på människor, växter och material. För människor kan ozon verka irriterande på slemhinnor i ögon och luftvägar och för växter kan gasen exempelvis påverka fotosyntesen så att tillväxten försämras. Den ökande ozonhalten påverkar även växthuseffekten då ozon är växthusgas och enligt Uppenberg et al. (2001) uppskattas 5-10% av den förstärkta växthuseffekten beror på ökade ozonhalter.
Övergödning
Övergödning eller eutrofiering är ett tillstånd som uppstår när ett område får för stor tillförsel av näringsämnen, framförallt fosfor och kväve. För mycket näringsämnen leder till ökad tillväxt av vattenväxter, till exempel växtplankton. När dessa växter dör och sjunker till botten åtgår stora mängder syre för att bryta ned det organiska materialet vilket i sin tur leder till att bottnarna drabbas av syrebrist. (Miljöportalen, 2006a)
Utsläpp av kväve och fosfor kommer till en viss del från naturliga källor men till största del från reningsverks och industriers utsläpp samt från läckage från jordbruksmark och skogsmark. (Miljöportalen, 2006a)
Fallstudie projekt Botniabanan E7511
22
4. Fallstudie projekt Botniabanan E7511
4.1. Presentation av Botniabanan
Botniabanan är en enkelspårig järnväg som dras från Nyland, norr om Kramfors, via Örnsköldsvik, Husum, Nordmaling, Hörnefors till Umeå.
Sträckan omfattar 19 mil järnväg med 143 broar och 2,5 mil tunnlar.
Järnvägsprojektet är det största i modern tid i Sverige, där tanken är att skapa inte bara en länk mellan norra och södra Sverige utan också en länk mellan det befintliga järnvägsnätet i Europa och det framväxande nätet i Ryssland samt området runt Barents hav. (Botniabanan, 2009)
4.2. Presentation av entreprenör
Skanska är ett av världens största byggföretag, där Sverige är en av nio hemmamarknader. Företaget bedriver på utvalda marknader även projektutveckling av bostäder och kommersiella lokaler samt av infrastruktur i offentlig och privat samverkan. Skanska är ett lokalt företag med global styrka då företaget kombinerar internationell expertis med lokal närvaro.
Koncernen har 60 000 medarbetare och intäkterna för 2007 uppgick till 139 miljarder kronor. (Skanska, 2007)
4.3. Presentation av Projekt Botniabanan E7511
Projekt E7511 är en delsträcka för Botniabanan och består av cirka 6310 meter järnväg. Vidare består av två huvuddelar och dessa benämns Tegelbruksvägen samt Terrassering. Dessa huvuddelar består av ett antal delaktiviteter vilka beskrivs nedan. (Bergström, 2007)
Huvuddel Tegelbruksvägen
• Terrassering för Botniabanan och Holmsundsspåret på en sträcka av 272 meter inklusive anslutning till befintligt spår med tillfälligt spårläge.
• Grundförstärkning med bankpålning, träpålar, på en sträcka av 47 meter.
• Komplettering med förstärkningslager på tidigare utförd banvall på en sträcka av 51 meter.
• Vägbro över väg och järnväg för tegelbruksvägen med en total brolängd på 106 meter uppdelad i tre brospann och en brobredd på 9,0 meter. Pålning för brostöden och skyddspålning ingår.
• Utförande av ytor för etablering och uppläggning av massor, inklusive transportvägar till dessa ytor.
• Utförande av kanalisation, fundament för kontaktledningsstolpar samt kontaktledningsstolpar.
• Utförande av ledningsarbete med dräneringar, trummor samt diken.
• Omläggning av huvudvattenledning V400 vid passage av Tegelbruksbäcken och flyttning av tömningsanordning till ny lågpunkt.
• Utförande av Tegelbruksvägen med angränsande vägar till p-plats för el-ljusspår, båtklubb och Timmerleden. Cirkulationsplats på Holmsundsvägen och omläggning av holmsundsvägen en sträcka norrut och söderut ingår.
• Vägsystemet vid tegelbruksvägen med vägbelysning och trafikanordningar. (Bergström, 2007)
Fallstudie projekt Botniabanan E7511
24
Huvuddel Terrassering
• Terrassering för Botniabanan och Holmsundsspåret på en sträcka av 2670 meter, inklusive anslutning till befintligt spår med tillfälligt spårläge.
• Grundförstärkning med bankpålning, träpålar, på sträcka av 1030 meter.
• Vägbro över järnväg vid Bergsboda med en brolängd på 29,4 meter och en brobredd på 6,0 meter skall utföras.
• Vägar nr 1 – 3 i Bergsboda med en sammanlagd längd på 550 meter skall utföras. Servicevägar parallellt med banan inom Gimonäs- området och fram till planerade växlar ingår och omfattar en längd på 650 meter. Trafikanordningar ingår.
• Utförande av ytor för etablering och uppläggning av massor, inklusive transportvägar till dessa ytor.
• Utförande av kanalisation, fundament för kontaktledningsstolpar, kontaktledningsstolpar och el-, signal- och teleobjekt.
• Utförande av ledningsarbete med dräneringar, trummor samt diken.
• Omläggning av vattenledning till Bergsboda vid korsning med Botniabanan. (Bergström, 2007)
4.4. Måldefinition
4.4.1. Målbeskrivning
Studiens huvudinriktning har varit att med hjälp av livscykelteknik enligt definitioner av ISO 14040 utföra måldefinierande och inventerande del för att analysera Projekt E7511.
Det primära syftet för studien har varit att utifrån den inventerande delen i en livscykelanalys beräkna hur stora utsläpp Projekt E7511 ger upphov till.
Vidare ska inventeringen ge inblick i vilka kritiska steg som finns för det studerade projektet, alltså de aktiviteter som är mest miljöbelastande. I studien ingår även att utreda vilken förändring i miljöpåverkan det blir ifall man väljer arbetsmaskiner i en högre miljöklass.
Utifrån det primära syftet för studien kan följande delmål vara relevanta:
• Identifiera och kvantifiera de delkomponenter som beskriver byggnadsprocessen för Projekt E7511.
• Skapa ett flödesschema för projektet utgående från de identifierade delkomponenterna.
• Utföra inventeringsanalys av de i flödesschemat upptagna aktiviteter.
• Beräkna emissioner för det studera projektet.
• Utreda vilken förändring i miljöpåverkan det blir ifall man väljer att använda arbetsmaskiner i en högre miljöklass.
4.4.2. Omfattning och avgränsningar
Då en livscykelanalys omfattar hela produktens/tjänstens livscykel är det som tidigare nämnt oftast nödvändigt att avgränsa studien för att göra denna mer hanterbar. Då denna studie syftar till att utifrån ett miljöperspektiv beräkna de emissioner Projekt E7511 ger upphov till har endast byggnationsskedet analyserats. Faser som drift och underhåll samt rivning av järnväg har inte tagits med i denna studie.
Byggnation av de två broar som hört till projektet har inte heller tagits med i denna studie utan endast markarbeten för dessa. Vidare har inbyggt material inte analyserats. Vad beträffar transport av inbyggt material till projektplats avgränsas studien till att endast behandla transporter av ballastprodukter.
Transporter av övrigt material som exempelvis geotextil har inte tagits med.
För aktiviteterna sprängning och krossning av berg har endast krossning tagits med i denna studie. Vidare har inte arbeten med kabelrännor medtagits i studien.
Produktion av fordon, arbetsmaskiner samt produktionsanläggningar som krossningsanläggningar har inte heller medtagits i studien utan endast drift av dessa. Beträffande produktion av drivmedlet har detta inte tagits med.
Specifika avgränsningar för varje maskintyp presenteras i kapitel 4.5.2.
4.4.3. Flödesschema
Uppbyggnaden av flödesschemat för Projekt E7511 utgår från Bergström (2007). Flödesschemat presenteras i Figur 3 samt Figur 4 och utgör en schematisk bild av projektets olika förlopp och aktiviteter. Flödesschemat utgör även en bas för inventeringsdelen i livscykelanalysen. Verkligheten kan möjligtvis innehålla fler ospecificerade aktiviteter men dessa tas inte med i analysen. För att ge en tydlig bild av projektets olika förlopp och aktiviteter har samtliga aktiviteter medtagits i flödesschemat även de som inte studerats i livscykelanalysen.
Fallstudie projekt Botniabanan E7511
26
Modellstruktur projekt E7511, terrassering
Vegetationsavtagning
Bränsle Schakt Transport
schaktmassor
Grundförstärkning med bankpålning
Bränsle Transport träpålar
Bergsschakt, krossning och
utläggning/uppläggning
Bränsle Sprängning
berg
Krossning bergmaterial
Transport krossmaterial Jordschakt av morän- och
siltjord samt borttransport Bränsle
Schakt Transport
schaktmassor
Utläggning av
moränmassor på områden för etablering
Bränsle Transport moränmassor
Utförande av dräneringar, trummor och utloppsdiken
Bränsle Transport material
Utförande av BEST-anläggningar som kontaktledningsfundament och stolpar, skyltar kanalisation mm Bränsle
Utförande av vägbro över järnväg
Utförande av vägar inklusive
trafikanordningar
Bränsle Transport stenmaterial, grusmaterial,
beläggningsmassa samt trafikanordningar
Utförande av ledningsomläggningar Bränsle
Figur 3 Flödesschema terrassering
Modellstruktur E7511, Tegelbruksvägen
Vegetationsavtagning
Bränsle Schakt Transport
schaktmassor
Grundförstärkning med bankpålning
Bränsle Transport träpålar
Bergförstärkning och utläggning/uppläggning
Bränsle Sprängning
berg
Krossning berg
Transport krossmaterial Jordschakt av morän- och
siltjord samt borttransport Bränsle
Schakt Transport
schaktmassor
Utförande av dräneringar, trummor och utloppsdiken
Bränsle Transport material
Utförande av BEST-anläggningar som kontaktledningsfundament och stolpar, skyltar kanalisation mm Bränsle
Utförande av en vägbro över järnväg med grundläggning på pålar
Utförande av ledningsomläggningar Bränsle
Figur 4 Flödesschema Tegelbruksvägen
