Sirkulær økonomi 8 tiltak for å kutte 60% CO2 i byggebransjen

Rambøll publiserte nylig en rapport bestilt av Det europeiske miljøbyrået som analyserte forholdet mellom sirkulær økonomi og klimaendringer. Rapporten skisserer også en metodikk for å kvantifisere dekarboniseringsfordelene ved sirkulære økonomiske handlinger.

Tilnærmingen ble testet for byggesektoren og fant at fra kombinasjonen av 8 utvalgte sirkulærøkonomiske tiltak, kunne unngå opptil 60% av CO2-utslippene knyttet til byggematerialer i EU sammenlignet med et basisscenario, eller en absolutt reduksjon på 130 millioner tonn CO2 innen 2050. Her legger vi frem hovedfunnene og peker på 8 tiltak som er avgjørende for både beslutningstakere og bedriftsledere som ønsker å utføre bærekraftige endringer i bransjen.

Materialhåndtering anslås å representere 67% av de totale globale klimagassutslippene¹. Vårt samfunn sin bruk av materielle ressurser øker, og øker i sin tur klimagassutslippene knyttet til utvinning, prosessering, montering, destruering og avhending av produkter og deres materialer. En løsning for å redusere materialrelaterte utslipp er å holde eksisterende materialer i bruk før de kastes, og dermed redusere volumet av materialer som går inn og ut av økonomien.

På grunn av økende bekymring over klimakrisen, har EUs politiske beslutningstakere satt overgangen til sirkulær økonomi høyere på dagsordenen enn noen gang før. I desember 2019 publiserte EU-kommisjonen Green Deal, et kommunikasjonsdokument som beskriver EUs tilnærming til å oppnå klimanøytralitet innen 2050 og gjøre overgangen til den sirkulære økonomien ved å frikoble økonomisk vekst fra ressursbruk.

I studien foreslår vi en trinnvis tilnærming for å beregne potensielt unngått CO2-utslipp fra sirkulære økonomiske tiltak, sammenlignet med en konvensjonell (ikke-sirkulær) situasjon.

Sirkulærøkonomiske handlinger er definert som tiltak som enten:

• bidrar til å redusere materialbruk (materialeffektiviseringstiltak);
• erstatte materialer med høy slagkraft med materialer med lav slagkraft;
• resirkulere produkter eller materialer og derfor mer tradisjonelt betraktet som «sirkulære» (gjenbruk/resirkulering).

Metodikken er anvendelig for enhver økonomisk sektor og er testet for byggesektoren basert på en samling av tilgjengelige data. Selv om studien gir foreløpige resultater fra bruken av metoden, vil mer data om virkningene av sirkulærøkonomiske tiltak gjennom byggenes fullstendige livssyklus og på fremtidige markedstrender i byggesektoren tillate et mer raffinert sett med funn.

I byggesektoren ligger fokuset på bruken av stål, sement og tilhørende produktbetong, da disse materialene representerer de høyeste utslippskildene for klimagasser blant alle byggematerialer.

CO2-fotavtrykket til sementproduksjon står for 8% av globale CO2-utslipp.² Produksjonsprosesser for sement slipper ut CO2 både fra bruk av energi til å produsere materialet, og fra kalksteinskalsineringsprosessen der kalksteinen varmes opp og CO2 frigjøres fra kalksteinen for å lage kalsiumkarbonat. Kalsinering er nødvendig for å lage klinker, som brukes som bindemiddel i sement.

CO2-avtrykket til stålproduksjon utgjør rundt 7% av globale CO2-utslipp.³ Global råstålproduksjon anslås å vokse med 30 % innen 2050, mens resirkulert sekundært stål vokser raskere enn primærproduksjon.⁴ GHG fra stålproduksjon slippes ut både fra energi som brukes til å behandle og produsere stål, samt gjennom kjemiske prosesser.

På grunn av betydningen av stål og betong når det gjelder utslipp av klimagasser, er byggebransjen under press for å finne en sirkulær og effektiv bruk av disse materialene og for å gjøre bruk av levedyktige og mer bærekraftige alternativer. Åtte sirkulærøkonomiske tiltak, valgt i henhold til deres potensielle effekt, er identifisert som bidrar til denne refleksjonen.

1. Reduser mengden stål og betong som brukes til kun det som er strengt nødvendig

Dette første tiltaket vil redusere utslippene knyttet til nye bygninger gjennom slankere design. Bygninger i dag er ofte konstruert med mer materiale enn det som er nødvendig. Dette kalles "overspesifikasjon", og det skyldes til dels behovet for å sikre bygningskonstruksjonenes motstand og stabilitet, men også dels behovet for å redusere arbeidskostnader som ville være nødvendig for å designe mer materialeffektive strukturer.

Studier fra Storbritannia har vist at bygninger i Storbritannia kan utformes med 20% og opptil 46% mindre stål uten å sette stabiliteten og motstanden til konstruksjonene i fare.⁵ Hos Rambøll har bygningseksperter anslått at bruk av betong ofte kan reduseres til 10% fra dagens bygningsdesign.

For å støtte disse endringene i designpraksis, må byggestandarder endres og tillate slankere design. Tekniske løsninger som dataassistert design kan også gjøre det lettere å tenke slanke og motstandsdyktige strukturer med kun den mengden materiale som er nødvendig.

2. Gjenbruk demonterte stål- og betongkomponenter fra eksisterende bygg til nye bygg

Dette tiltaket vil redusere behovet for nye produkter. I dag er fortsatt mengden stål og enda mer betongkomponenter som gjenbrukes lav, spesielt sammenlignet med mengden nye eller resirkulerte produkter. Fra et klimaendringsperspektiv kan gjenbruk være mer fordelaktig siden det ikke innebærer så energikrevende gjenvinningsprosesser som omsmelting av stålet eller sliping av betong. Økt gjenbruk av bygningskomponenter kan bli enklere når komponenter er standardisert og designet for å enkelt demonteres, som beskrevet i følgende tiltak.

3. Design bygninger slik at komponentene deres kan demonteres og gjenbrukes i stedet for å bli kastet

Innføring av det tredje tiltaket har et imponerende potensial for sirkularitet på nivået til et enkelt bygg: opptil 90% av materialene fra et bygg designet for å demonteres kan faktisk gjenbrukes. Derfor trenger vi en ny generasjon bygg som enkelt kan demonteres, for eksempel ved å skru inn deler fremfor å lime dem, og hvor komponenter følger standard design og er enkle å gjenbruke i andre bygg.

Design for demontering vil bidra til en fremtid der bygninger kan brukes som materialer, noe som åpner for «urban mining» eller utvinning av byggematerialer i byer. Suksessen til denne tilnærmingen avhenger av evnen til å bygge informasjonsdatabaser angående sammensetningen av nåværende bygninger og å lage materialbanker, for å lette utvinningen av materialer som trengs på tidspunktet for en ny konstruksjon.

4. Bruk tømmer som konstruksjonsmateriale i bygninger i stedet for betong og stål

Bruk av tømmer kan potensielt redusere utslippene betydelig, ettersom trær absorberer CO2 i løpet av levetiden og derfor fungerer som karbonavløp. Hvis den er godt vedlikeholdt, kan en trekonstruksjon effektivt lagre CO2 så lenge materialet er intakt, som muligens kan gjenbrukes og vedlikeholdes utover den opprinnelige bygningens levetid. Bruk av tømmer krever imidlertid bruk av bærekraftig høstet tømmer for å unngå avskoging, og treverket bør stamme fra lokale skoger for å redusere transportrelaterte utslipp som ellers kan oppheve fordelene ved å bruke materialet.

Hvis alle nye boligbygg i EU var tømmerstrukturerte, anslår Rambøll og Fraunhofer ISI at 12% av bygningssektorens CO2-utslipp kunne unngås sammenlignet med den nåværende grunnlinjen.

5. Bruk mer klimavennlige sementtyper som erstatning for vanlig sement

Ved å gjøre det kan også redusere utslippene betydelig. For eksempel slipper noen moderne sementtyper ut betydelig mindre CO2 under bearbeiding på grunn av deres kjemiske sammensetning. Andre kan brukes til å produsere ferdigbetong som størkner ved mye lavere temperaturer enn konvensjonelle former for ferdigbetong. Til slutt kan sementutslippene reduseres ved å bruke bi-produkter fra andre industrielle produksjonsprosesser til sementblandinger.

Til sammen kan disse tiltakene potensielt redusere bygningssektorens utslipp med 30 % sammenlignet med dagens situasjon. Disse nye sementtypene er imidlertid mindre konkurransedyktige enn konvensjonelle materialer for øyeblikket, og på grunn av mangelen på et prispolitisk insentiv og mangel på etterspørsel.

6. Optimalisering av plassbruken i bygninger for å redusere behovet for nybygg

Dette tiltaket kan redusere utslippene fra ulike typer bygninger ved å øke tettheten av byggebrukere og gjøre en mer effektiv bruk av plassen. På denne måten vil det kunne utformes færre og mer kompakte bygg som reduserer etterspørselen etter nybygg og tilhørende materialer. I Tyskland for eksempel anslo en studie at boligarealet kunne reduseres med 11% per innbygger.⁶ For kontorlokaler kan løsningen også være å redusere gulvarealet per ansatt. Kontorareal i EU kan dermed reduseres med 36% dersom EUs minimumsstandarder for gulvareal per ansatt anvendes.

Selv om det ikke ville være ønskelig å redusere kontorareal utover det enkeltpersoner trenger for arbeidskomfort og sikkerhet, kan dette skiftet tilrettelegges ved å øke praksiser for delte arbeidsrom, kombinert med å gi arbeidere mer fleksibilitet i å utføre oppgavene sine enten utenfor kontoret (hjemmekontor) eller til forskjellige tider for å tillate mer intensiv bruk av plassen.

7. Resirkulering av sement fra rivingsavfall ved hjelp av effektive resirkuleringsprosesser

Gjenvinning av sement kan redusere behovet for ny sement dersom betongavfall knuses og sement filtreres ut for gjenbruk. Nye og effektive resirkuleringsteknologier som eksisterer allerede i dag som kan integreres enda bredere i byggeprosessen på byggeplassen, og dermed også redusere transportbehovet.

Når dette er sagt, hvor det er mulig, vil gjenbruk av betong fortsatt ha lavere CO2-utslipp enn resirkulering på grunn av den unngåtte produksjonsprosessen for råsement.

8. Dyprenovering av eksisterende bygninger i stedet for riving og ombygging

De åtte tiltakene på listen vår gjør det ikke bare mulig å forbedre bygningers energieffektivitet, den forlenger også levetiden til hver renovert bygning, og reduserer derfor etterspørselen etter nye bygninger og relaterte utslipp. Den nåværende renoveringsraten som observeres i EU er på 1% årlig.⁷ Når renoveringstakten øker for å oppfylle målene for energieffektivitet, kan denne verdien vokse mye høyere.

Det er også viktig å merke seg at selv om de materialrelaterte utslippene er lavere enn å bygge ny, har renoveringer også en materiell påvirkning, og energieffektiviseringen er kanskje ikke like viktig som i et helt nytt bygg. Bygningsrenovering er derfor en mulighet til å få til utslippsbesparelser ved å kombinere sirkulærøkonomiske tiltak nevnt ovenfor, slik som plassoptimalisering for å redusere CO2-påvirkningen per beboer i bygget, samt materialeffektive design, gjenbruk av bygningskomponenter og resirkulerte materialer der det er mulig, eller bruk av lavkarbonmaterialer som biobaserte materialer. Renovasjon bør også balanseres opp mot potensielle utslippsbesparelser for hele livssyklusen ved svært material- og energieffektive nye design.

Hvis de kombineres, presenterer disse åtte tiltakene et enormt potensial for å redusere materialutslipp fra bygningers materialer med anslagsvis 60% innen 2050, sammenlignet med et grunnscenario.

Funnene fra studien bør tolkes som et banebrytende forsøk på å modellere kompleksiteten til bygningssektorens materialstrømmer og gi en bereging av sirkulær økonomis dekarboniseringspotensial. Resultatene er innhentet på grunnlag av sentrale underliggende forutsetninger og begrensede data, noe som betyr at ulike forutsetninger kan føre til variable resultater. For det første presenterer noen av de sirkulære økonomitiltakene som analyseres her viktige synergier som kan forsterke fordelene deres, for eksempel design for demontering og gjenbruk av demonterte bygningskomponenter.

Rekkefølgen som disse tiltakene er modellert for å skje har en innvirkning på effektiviteten: hvis alle bygninger er designet for demontering før gjenbrukstiltak blir implementert, blir potensialet for gjenbruk av komponenter høyere.

I tillegg kan sirkulærøkonomien redusere etterspørselen etter råvarer ved å utnytte det som allerede er i systemet bedre, men det kan også føre til en 'sirkulær økonomi-rebound' dersom sirkulærøkonomiske forretningsmodeller viser seg å være mer kostnadseffektive enn nye materialer og føre til økt produksjon, som utsletter klimafordelene ved sirkularitet. Potensialet for sirkulær økonomi i byggesektoren er foreløpig ikke godt kjent.

Rapporten demonstrerer imidlertid muligheten for å tegne overbevisende fremtidsrettede vurderinger ved bruk av eksisterende livssyklusvurderinger, toppmoderne materialflytmodellering fra Fraunhofer Institute, og Multi-Regional Input Output (MRIO)-modellering. Disse beregningene kan være medvirkende til å argumentere for sirkularitet sitt bidrag til klimatiltak, spesielt hvis de kombineres med detaljert utvikling av policy scenarioer og konsekvensanalyser.

De sirkulære økonomiske tiltakene som er analysert krever en dyp samfunnstransformasjon i Europa innen 2050, der byggeteknikker utvikles for å oppnå den høyeste grad av materialeffektivitet, og bygningsdesign er drevet av livssyklustenkning. Prosessene skal hjelpes av digitale verktøy og av offentlige retningslinjer og insentiver.⁸ En ny økonomi er nødvendig som belønner å opprettholde eksisterende materialer i stedet for å rive og erstatte med nye råvarer.

Gjennomførbarheten av disse tiltakene har blitt påvist i individuelle prosjekter som er beskrevet i studiene som er gjennomgått for å utarbeide denne rapporten. Nå er det opp til alle interessenter i byggesektoren, inkludert beslutningstakere, å styre endringer i byggemiljøet mot mer sirkulær og klimavennlig praksis.

Metodikken utviklet av Rambøll og dets partnere kan brukes til å støtte regjeringer og eksperter i å vurdere de klimadempende fordelene ved ny sirkulær økonomipolitikk i enhver økonomisk sektor. Forfatterne oppfordrer Det europeiske miljøbyrået og EU-kommisjonen til å bruke denne tilnærmingen i andre sektorer for å få en dypere forståelse av klimadempingspotensialet i sirkulær økonomi.

For å beregne klimapåvirkninger av de valgte sirkulære økonomiske tiltakene, krever tilnærmingen produksjon eller innsamling av livssyklusanalysedata som sammenligner virkningen av bruken av sirkulærøkonomiske tiltak med påvirkning fra konvensjonelle produkter og prosesser. Ettersom livssyklusanalyse fokuserer på individuelle produkter eller prosesser (mikronivå), må disse dataene brukes som input til en materialflytanalyse på makronivå og kombinert med en realistisk forståelse av markedsdynamikk, og dermed skalere opp resultatene ved EU- og sektornivå.

Denne studien ble ledet av bærekraftseksperter fra Rambøll Management Consulting. Teknisk analyse av eksisterende livssyklusanalysedata ble levert av Rambøll Buildings-eksperter. Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research utviklet tilnærmingen til materialflytmodellering og beregnet de samlede virkningene av sirkulærøkonomiske tiltak på EU-nivå. Studien ble grundig gjennomgått og supplert av eksperter på sirkulærøkonomi fra the Ecologic Institute.

1. Circle Economy. (2017). POLICY LEVERS FOR A LOW-CARBON CIRCULAR ECONOMY. Page 11.
2. Olivier, J. G. J. and 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. and 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. According to the European Commission’s 2016 impact assessment for the Directive on the Energy Performance of Buildings. Tilgjenglig på: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/1_en_impact_assessment_part1_v3.pdf.
8. See the World Green Building Council’s report on Bringing Embodied Carbon Upfront to which Ramboll contributed, and read the related article here.