Cirkulær økonomi: 8 foranstaltninger til 60% CO2-reduktion i byggesektoren

Ramboll har for nylig offentliggjort en rapport bestilt af Det Europæiske Miljøagentur, der analyserede forholdet mellem cirkulær økonomi og klimabeskyttelse. Rapporten beskriver også en metode til at kvantificere fordelene ved dekarbonisering i forhold til cirkulære økonomiske tiltag.

Tilgangen blev testet på byggesektoren. Her fandt man, at man med en kombination af 8 udvalgte tiltag i retning af cirkulær økonomi vil kunne undgå op til 60 % af den CO2-udledning, der er forbundet med byggematerialer i EU, sammenlignet med et baseline-scenarie, eller en absolut reduktion på 130 mio. tons CO2 i 2050. Her fremlægger vi de vigtigste resultater og peger på 8 foranstaltninger, der er afgørende for både beslutningstagere og virksomhedsledere, som ønsker at skabe bæredygtige forandringer i branchen.

Materialehåndtering estimeres til at udgøre 67% af den samlede globale CO2-udledning (GHG)¹. Vores samfunds brug af materialeressourcer er i vækst. Denne vækst øger CO2-udledningen i forbindelse med udvinding, forarbejdning, samling, destruktion og bortskaffelse af produkter og materialer. En løsning til reduktion af materialerelaterede emissioner er at bibeholde brugen af eksisterende materialer, før de bortskaffes, og dermed reducere mængden af materialer, der bevæger sig ind og ud af økonomien.

På grund af den voksende bekymring over klimakrisen har EU's politiske beslutningstagere sat omstillingen til cirkulær økonomi højere på dagsordenen end nogensinde før. I december 2019 offentliggjorde Europa-Kommissionen Den Grønne Pagt" – en grønbog, der redegør for EU's tilgang til at opnå klimaneutralitet inden 2050 og foretage omstillingen til cirkulær økonomi ved at afkoble den økonomiske vækst fra ressourceforbruget.

I undersøgelsen foreslår vi en trinvis metode til beregning af de potentielle undgåede CO2-emissioner fra cirkulære økonomiske foranstaltninger sammenlignet med en konventionel (ikke-cirkulær) situation.

Cirkulære økonomiske foranstaltninger defineres som en af følgende foranstaltninger:

• bidrage til at reducere materialeforbruget (materialeeffektivitet),
• udskifte materialer med høj indvirkning med materialer med lav indvirkning,
• recirkulere produkter eller materialer, hvilket traditionelt anses for at være "cirkulært" (genbrug/genvinding).

Metoden gælder for alle økonomiske sektorer og er testet for byggesektoren på grundlag af tilgængelige data. Undersøgelsen viser foreløbige resultater af metodens anvendelse. Flere data om virkningerne fra cirkulære økonomiske foranstaltninger på bygningers komplette livscyklus samt på fremtidige markedstendenser for byggesektoren vil kunne give mere detaljerede resultater.

Inden for byggesektoren er der fokus på brugen af stål, cement og det afledte produkt beton, da disse materialer er de største kilder til CO2-emission blandt alle byggematerialer.

Cementproduktionens CO2-fodaftryk tegner sig for 8% af de samlede CO2-emissioner.² Produktionsprocesser for cement udleder CO2 både fra energiforbrug under produktionen af materialet og fra kalcineringen, hvor kalksten opvarmes for at fjerne CO2 fra kalkstenen, så der dannes calciumcarbonat. Kalcinering er nødvendig for at fremstille materialet klinker, der anvendes som bindemiddel i cement.

Stålproduktionen tegner sig for ca. 7% af verdens CO2-emissioner.³ Den globale råstålproduktion forventes at vokse med 30% frem til 2050. Her vil den sekundære produktion af genbrugsstål vokse hurtigere end den primære produktion.⁴ CO2 fra stålproduktionen kommer både fra den energi, der bruges til bearbejdning og fremstilling af stålet, og fra kemiske processer.

Vigtigheden af stål og beton i forhold til CO2-udledning betyder, at byggeindustrien er under pres for at finde en cirkulær og effektiv anvendelse af disse materialer og for at gøre brug af levedygtige og mere bæredygtige alternativer. Otte cirkulære økonomiske foranstaltninger, udvalgt efter deres potentielle virkning, ses at bidrage til denne overvejelse.

1. Reducere mængden af anvendt stål og beton til det strengt nødvendige

Denne foranstaltning vil reducere emissionerne fra nye bygninger gennem slankere konstruktioner. I dag bliver bygninger ofte bygget med mere materiale end nødvendigt. Det kaldes "overspecificering" og skyldes dels et behov for at sikre modstand og stabilitet i bygningsstrukturerne, men også et behov for at reducere arbejdsomkostningerne, der er højere ved design af mere materialeeffektive strukturer.

Undersøgelser har vist, at bygninger i Storbritannien kan designes med fra 20% til 46% mindre stål uden at bringe strukturernes stabilitet og modstandskraft i fare.⁵ Hos Rambøll har byggeeksperter estimeret, at brugen af beton ofte kan reduceres med 10 % i forhold til det nuværende bygningsdesign.

For at understøtte en ændret designpraksis skal byggestandarderne tilrettes og give mulighed for slankere konstruktioner. Tekniske løsninger som f.eks. CAD (computerassisteret design) kan gøre det lettere at designe materialeøkonomiske og resistente strukturer ved kun at bruge den nødvendige mængde materiale.

2. Genbruge afmonterede stål- og betonkomponenter fra eksisterende bygninger til nye bygninger

Denne foranstaltning vil mindske behovet for nye produkter. I dag bruges der ikke meget genbrugt stål, og mængderne er endnu lavere for betonkomponenter, især i sammenligning med mængden af nye eller genvundne produkter. Ud fra et klimaændringsperspektiv kan genbrug være mere gavnligt, fordi den ikke kræver de samme energiintensive genvindingsprocesser som omsmeltning af stål eller knusning af beton. Det kan blive lettere at genbruge bygningsdele, når komponenterne er standardiserede og designet til at kunne skilles ad, som det er beskrevet i den næste foranstaltning.

3. Designe bygninger, så deres komponenter kan skilles ad og genbruges i stedet for at gå til spilde

Den tredje foranstaltning har et imponerende potentiale for cirkularitet i en enkelt bygning: Op til 90% af materialerne fra en bygning, der er designet til at blive skilt ad, kan faktisk genbruges. Vi har brug for en ny generation af bygninger, der let kan skilles ad, f.eks. ved at skrue dele sammen i stedet for at lime dem, og hvor komponenterne følger standarddesign og er nemme at genbruge i andre bygninger.

Design til adskillelse vil bidrage til en fremtid, hvor bygninger kan bruges som materialekilder. Det giver mulighed for "byminedrift" eller udvinding af byggematerialer i byerne. Denne fremgangsmådes succes afhænger af, at der skabes informationsdatabaser om sammensætningen af nuværende bygninger, samtidig med at man opbygger materialebanker for at lette udvindingen af materialer til nybyggeri.

4. Bruge træ som konstruktionsmateriale i bygninger i stedet for beton og stål

Træ kan potentielt reducere emissionerne betydeligt, da træer absorberer CO2 i hele deres levetid og derfor fungerer som CO2-dræn. Hvis en trækonstruktion vedligeholdes godt, kan den lagre CO2 effektivt, så længe materialet er intakt. Desuden kan den muligvis genbruges og vedligeholdes ud over den oprindelige bygnings levetid. Brugen af træ kræver dog, at der bruges bæredygtigt produceret træ for at undgå skovrydning. Træet skal stamme fra lokale skove for at mindske de transportrelaterede emissioner, der ellers kan ophæve fordelene ved at bruge materialet.

Hvis alle nye boligbygninger i EU brugte trækonstruktioner, vurderer Rambøll og Fraunhofer ISI, at 12% af bygningssektorens CO2-udledning kunne undgås sammenlignet med den nuværende baseline.

5. Bruge mere klimavenlige cementtyper som erstatning for traditionel cement

Dette kan også reducere emissionerne betydeligt. Nogle moderne cementtyper udsender betydeligt mindre CO2 under bearbejdningen på grund af deres kemiske sammensætning. Andre kan bruges til fremstilling af forstøbt beton, som størkner ved langt lavere temperaturer end konventionelle former for forstøbt beton. Endelig kan cementemissionerne reduceres ved at bruge biprodukter i cementblandingerne fra andre industrielle fremstillingsprocesser.

Sammen kan disse tiltag potentielt reducere bygningssektorens emissioner med 30% i forhold til den nuværende situation. I dag er de nye cementtyper mindre konkurrencedygtige end konventionelle materialer. Det skyldes manglende politiske incitamenter i forhold til priserne samt manglende efterspørgsel.

6. Optimere udnyttelsen af pladsen i bygninger for at mindske behovet for nybyggeri

Denne foranstaltning kan reducere emissionerne fra forskellige typer af bygninger ved at øge brugertætheden i bygningerne og udnytte arealerne mere effektivt. Det betyder, at der skal opføres færre og flere kompakte bygninger, hvilket reducerer efterspørgslen efter nye bygninger og dertil knyttede materialer. I Tyskland skønnes det f.eks., at boligarealet kan reduceres med 11% pr. indbygger.⁶ På kontorer kan løsningen også være at reducere gulvarealet pr. medarbejder. Kontorfaciliteter i EU kan således reduceres med 36%, hvis EU's minimumsstandard for gulvareal pr. medarbejder anvendes.

Selvom det ikke ville være ønskeligt at reducere kontorplads ud over behovet for arbejdskomfort og sikkerhed, kan omstillingen støttes gennem en praksis med delte arbejdspladser, derskombineret med større fleksibilitet i udførelsen af arbejdet, enten uden for kontoret (distancearbejde) eller på forskellige tidspunkter af dagen, så arealerne udnyttes mere intensivt.

7. Genanvende cement fra nedrivningsaffald ved hjælp af effektive genbrugsprocesser

Genbrugscement kan reducere behovet for ny cement, hvis man knuser affaldsbetonen og filtrerer cementen fra til genbrug. Der er allerede i dag nye og effektive genanvendelsesteknologier, som i højere grad kan integreres i processerne på byggepladsen og dermed også mindske transportbehovet.

Genbrug af cement, hvor det er muligt, vil stadig have lavere CO2 emissioner end genvinding, fordi man undgår produktion af rå cement.

8. Foretage gennemgribende renovering af eksisterende bygninger i stedet for nedrivning og nybyggeri

Blandt de otte foranstaltninger på vores liste kan denne ikke blot forbedre bygningernes energieffektivitet. Den vil også forlænge levetiden for bygningerne og dermed reducere behovet for nybyggeri med dermed forbundne emissioner. Den nuværende renoveringsrate i EU ses at være 1% årligt.⁷ I takt med at renoveringstempoet øges for at opfylde målene for energieffektivitetspolitikkerne, kan denne andel blive meget højere.

Selvom de materialerelaterede emissioner er lavere end ved nybyggeri, vil gevinsterne ved energieffektivitet måske ikke være så høje som ved nybyggeri. Bygningsrenovering giver mulighed for emissionsbesparelser ved at kombinere de ovennævnte foranstaltninger, herunder optimering af arealet for at reducere CO2-emisisonerne pr. person i bygningen. Dette kan virke sammen med materialeeffektivt design, genbrug af byggematerialer og brug af genbrugsmaterialer, hvor det er muligt, eller brug af lavemissionsmaterialer som f.eks. biobaserede materialer. Renovering bør også ses i forhold til den mulige reduktion over hele livscyklussen af nyt design med høj materiale- og energieffektivitet.

Hvis disse otte foranstaltninger kombineres, er der et meget stort potentiale for at reducere emissionerne fra bygningsmaterialer med ca. 60% i 2050 sammenlignet med et baseline-scenarie.

Undersøgelsens resultater kan ses som et banebrydende forsøg på at modellere kompleksiteten af bygningssektorens materialestrømme og estimere potentialet for CO2-reduktion fra cirkulær økonomi. Resultaterne bygger på væsentlige, underliggende antagelser og begrænsede data. Det betyder, at varierende antagelser kan føre til varierende resultater. Nogle af de cirkulære økonomiske foranstaltninger, der analyseres her, viser vigtige synergier, der kan øge resultaterne. Det gælder f.eks. design til adskillelse og genbrug af adskilte bygningskomponenter.

Rækkefølgen af de modellerede foranstaltninger har indflydelse på deres effektivitet. Hvis alle bygninger f.eks. designes til adskillelse, før man indfører foranstaltninger til genbrug, bliver potentialet for genbrug af bygningsdele højere.

Selvom den cirkulære økonomi kan reducere efterspørgslen efter råmaterialer ved at udnytte det, der allerede findes i systemet, kan den også føre til et tilbageslag, hvis forretningsmodeller med cirkulær økonomi viser sig at være mere omkostningseffektive end nye materialer. Det kan føre til øget produktion, der ophæver klimafordelene fra cirkularitet. Potentialet for tilbageslag fra cirkulær økonomi i byggesektoren, er ikke kendt i øjeblikket.

Rapporten viser dog, at det er muligt at foretage overbevisende, fremadrettede vurderinger ud fra eksisterende livscyklusvurderinger, avancerede modeller for materialeflow fra Fraunhofer Institute og MRIO-modellering (Multi-Regional Input Output). Disse beregninger kan være medvirkende til at skabe grundlag for cirkularitet gennem bidraget til klimaindsatsen, især hvis de kombineres med udvikling af detaljerede politikscenarier og vurdering af deres indvirkning.

De analyserede foranstaltninger til cirkulær økonomi kræver dybe samfundsmæssige ændringer i Europa inden 2050. Byggeteknikker skal udvikle sig i retning af maksimal materialeeffektivitet, og bygningsdesignet skal drives af livscyklustænkning, støttet af digitale værktøjer, politiske regler og incitamenter.⁸ Der bliver behov for en ny økonomi, som belønner bevarelse af eksisterende materialer i stedet for at foretage nedbrydning og bruge nye råmaterialer.

Gennemførligheden af foranstaltningerne er vist i de enkelte projekter, hvor detaljerne fremgår af de undersøgelser, der er brugt til udarbejdelsen af denne rapport. Nu er det op til alle interessenter i byggesektoren, inklusive politikerne, at styre ændringerne i det bebyggede miljø i retning af mere cirkulære og klimavenlige metoder.

Metoden, som Rambøll har udviklet sammen med sine partnere, kan bruges til at hjælpe regeringer og eksperter med at vurdere de klimareducerende fordele ved nye cirkulære økonomiske politikker i enhver økonomisk sektor, man måtte ønske. Forfatterne opfordrer Det Europæiske Miljøagentur og Kommissionen til at bruge denne fremgangsmåde på andre sektorer for at få en dybere forståelse af det klimadæmpende potentiale i den cirkulære økonomi.

For at kunne beregne klimavirkningerne fra de udvalgte foranstaltninger til cirkulær økonomi, kræver metoden, at der skabes eller indsamles livscyklusdata, hvorfra man sammenligner virkningen af foranstaltningerne med virkningerne fra konventionelle produkter og processer. Livscyklusanalyser fokuserer på enkelte produkter eller processer (mikroniveau). Derfor skal disse data bruges som input til en materialestrømsanalyse på makroniveau og kombineres med en realistisk forståelse af markedsdynamikken, så resultaterne kan få effekt på EU- og sektorniveau.

Denne undersøgelse blev ledet af bæredygtighedseksperter fra Rambøll Management Consulting. Eksperter fra Rambøll Byggeri har leveret tekniske analyser af eksisterende livscyklusdata. Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research har udviklet metoden til materialestrømsmodellering og beregnet de samlede virkninger af de cirkulære økonomiske foranstaltninger på EU-plan. Eksperter fra Ecologic Institute har grundigt gennemgået og suppleret undersøgelsen.

1. Circle Economy. (2017). POLICY LEVERS FOR A LOW-CARBON CIRCULAR ECONOMY. Page 11.
2. Olivier, J. G. J. og PBL Netherlands Environmental Assessment Agency (2013) Trends in global CO2yyy-* emissions 2013 report. PBL Netherlands Environmental Assessment Agency.
3. Stockholm Environment Institute (2018) Low-emission steel production: decarbonising heavy industry.
4. World Steel Association. (2019). WORLD STEEL IN FIGURES 2019.
5. Moynihan, M. C. og Allwood, J. M. (2014) ‘Utilization of structural steel in buildings.’, Proceedings. Mathematical, physical, and engineering sciences. The Royal Society, 470(2168), p. 20140170. doi: 10.1098/rspa.2014.0170. Dunant, C. F. et al. (2018) ‘Regularity and optimisation practice in steel structural frames in real design cases’, Resources, Conservation and Recycling. Elsevier, 134, pp. 294–302. doi: 10.1016/J.RESCONREC.2018.01.009.
6. Günther, J., Lehmann, H., Nuss, P., Purr, K. (2019). Resource-Eficient Pathways towards Greenhouse-GasNeutrality – RESCUE. Umwelbundesamt.
7. Ifølge EU-Kommissionens 2016-vurdering for direktivet om bygningers energimæssige ydeevne. Findes på: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/1_en_impact_assessment_part1_v3.pdf.
8. Se rapporten fra World Green Building Council Bringing Embodied Carbon Upfront, som Rambøll har bidraget til, og læs den relaterede artikel her.