Taxonomi för en Cirkulär Ekonomi: 8 åtgärder för att minska 60% CO2 i byggbranschen

Ramboll publicerade nyligen en rapport på uppdrag av Europeiska miljöbyrån som analyserade sambandet mellan cirkulär ekonomi och begränsning av klimatförändringar. Rapporten beskriver också en metod för att kvantifiera fördelarna med koldioxidutsläpp som sker inom den cirkulära ekonomin

Tillvägagångssättet testades för byggsektorn och fann att, från kombinationen av 8 utvalda åtgärder för cirkulär ekonomi, kunde upp till 60% av CO2-utsläppen relaterade till byggmaterial undvikas i EU jämfört med ett nulägesscenario, eller en absolut minskning med 130 miljoner ton CO2 år 2050. Här presenterar vi de viktigaste resultaten och pekar på 8 åtgärder som är viktiga för både beslutsfattare och företagsledare som vill leverera hållbar förändring i branschen.

Materialhantering beräknas stå för 67% av de totala globala utsläppen av växthusgaser (GHG)¹. Våra samhällens användning av materialresurser ökar, vilket i sin tur ökar utsläppen av växthusgaser i samband med utvinning, bearbetning, montering, destruktion och bortskaffande av produkter och dessas material. En lösning för att minska materialrelaterade utsläpp är att behålla befintliga material i bruk innan de kasseras och på så sätt minska mängden material som strömmar in och ut ur ekonomin.

På grund av växande oro över klimatkrisen har EU:s politiska beslutsfattare satt omställningen till den cirkulära ekonomin högre upp på agendan än någonsin tidigare. I december 2019, publicerade Europeiska Kommissionen den Green deal, ett kommunikationsdokument som beskriver EU:s strategi för att uppnå klimatneutralitet till 2050 och göra omställningen till den cirkulära ekonomin genom att frikoppla ekonomisk tillväxt från resursanvändning.

I studien föreslår vi ett stegvis tillvägagångssätt för att beräkna de potentiella minskade CO2-utsläppen från cirkulära ekonomiåtgärder jämfört med en konventionell (icke-cirkulär) situation.

Cirkulära ekonomiåtgärder definieras som åtgärder som antingen:

• bidrar till att minska materialanvändningen (materialeffektivitetsåtgärder);
• ersätta material med hög påverkan med material med låg påverkan;
• återcirkulera produkter eller material och därför mer traditionellt betraktas som "cirkulära" (återanvändning/återvinningsåtgärder).

Metodiken är tillämplig på alla ekonomiska sektorer och testas för byggsektorn baserat på en insamling av tillgängliga data. Även om studien ger preliminära resultat från tillämpningen av metoden, skulle mer data om påverkan av cirkulära ekonomiåtgärder på byggnaders hela livscykel och på framtida marknadstrender för byggbranschen möjliggöra en mer definierad uppsättning resultat.

Inom byggbranschen ligger fokus på användningen av stål, cement och dess relaterade produkt betong, eftersom dessa material representerar de högsta källorna till växthusgasutsläpp av alla byggmaterial.

Cementproduktionens CO2-avtryck står för 8% av de globala CO2-utsläppen.² Produktionsprocesser för cement släpper ut CO2 både från användningen av energi för att producera materialet och från kalkstensförbränningsprocessen under vilken kalkstenen värms upp och CO2 frigörs från kalkstenen för att skapa kalciumkarbonat. Kalcinering är nödvändig för att göra klinker, som används som bindemedel i cement.

Stålproduktionens Co2-avtryck utgör cirka 7% av de globala CO2-utsläppen.³ Den globala råstålsproduktionen förutspås växa med 30 % till 2050, medan återvunnet sekundärt stål växer snabbare än primärproduktionen.⁴ Växthusgas från stålproduktion släpps ut både från energi som används för att bearbeta och tillverka stål samt genom kemiska processer.

På grund av stålets och betongens betydelse när det gäller utsläpp av växthusgaser är byggbranschen under press att hitta cirkulära och effektiva användningar av dessa material och att använda livskraftiga och mer hållbara alternativ. Åtta åtgärder för cirkulär ekonomi, utvalda utifrån dessas potentiella inverkan, har identifierats som bidrag till denna reflektion.

1. Minska mängden använt stål och betong till vad som är absolut nödvändigt

Denna första åtgärd skulle minska utsläppen i samband med nya byggnader genom smidigare design. Byggnader byggs numera ofta med mer material än vad som behövs: detta kallas "överspecifikation", och det beror dels på behovet av att säkerställa byggnadskonstruktionernas motståndskraft och stabilitet, men också dels på behovet av att minska arbetskostnaderna som skulle krävas för att utforma mer materialeffektiva strukturer.

Studier från Storbritannien har visat att byggnader i Storbritannien skulle kunna utformas med 20% och upp till 46% mindre stål utan att äventyra konstruktionernas stabilitet och motstånd.⁵ Hos Ramboll har byggnadsexperter uppskattat att användningen av betong ofta kan reduceras till 10% från nuvarande byggnadskonstruktioner.

För att stödja dessa förändringar i designpraxis måste byggnadsstandarder ändras och tillåta smidigare design. Tekniska lösningar som datorstödd design kan också underlätta utformningen av smidiga och motståndskraftiga strukturer med bara den nödvändiga mängden material.

2. Återanvänd nedmonterade stål och betongkomponenter från existerande byggnader i nya byggnader

Denna åtgärd skulle minska behovet av nya produkter. I dagsläget är mängden stål och ännu mer betongkomponenter som återanvänds fortfarande låg, i synnerhet jämfört med mängden nya eller återvunna produkter. Ur ett klimatförändringsperspektiv kan återanvändning vara mer fördelaktigt eftersom det inte innebär så energikrävande återvinningsprocesser som omsmältning av stålet eller slipning av betong. Att öka återanvändningen av byggnadskomponenter kan bli enklare när komponenterna är standardiserade och designade för att lätt kunna demonteras, som beskrivs i följande åtgärd.

3. Designa byggnader så att dessas komponenter kan nedmonteras och återanvändas snarare än att kasseras

Att gå vidare med den tredje åtgärden har en imponerande potential för cirkularitet på nivån av en enda byggnad: upp till 90% av materialen från en byggnad som är designad för att demonteras kan faktiskt återanvändas. Därför behöver vi en ny generation byggnader som enkelt kan demonteras, till exempel genom att skruva delar istället för att limma dem, och vilka komponenter följer standardutförande och är lätta att återanvända i andra byggnader.

Design för demontering kommer att bidra till en framtid där byggnader kan användas som materialkällor, vilket möjliggör "urban mining" eller utvinning av byggmaterial inom städer. Framgången för detta tillvägagångssätt beror på förmågan att bygga informationsdatabaser om sammansättningen av nuvarande byggnader och att skapa materialbanker, för att underlätta utvinningen av material som behövs vid tidpunkten för en nybyggnation.

4. Använd trä som konstruktionsmaterial i byggnader istället för betong och stål

Att använda virke skulle potentiellt kunna minska utsläppen avsevärt, eftersom träd absorberar CO2 under sin livstid och därför fungerar som kolsänkor. Om den är väl underhållen kan en träkonstruktion effektivt lagra CO2 så länge materialet är intakt, eventuellt för att återanvändas och underhållas utöver den ursprungliga byggnadens livslängd. Användningen av virke kräver dock användning av hållbart framställt virke för att undvika avskogning, och virket bör härröra från lokala skogar för att minska transportrelaterade utsläpp som annars kan utagera fördelarna med att använda materialet.

Om alla nya bostadshus i EU strukturerades i trä, uppskattar Ramboll och Fraunhofer ISI att 12% av byggbranschens CO2-utsläpp skulle kunna undvikas jämfört med nuläget.

5. Använd mer klimatvänliga typer av cement som ersättning för vanlig cement

Att göra så kan också minska utsläppen avsevärt. Till exempel släpper vissa moderna typer av cement ut betydligt mindre CO2 under bearbetningen på grund av sin kemiska sammansättning. Andra kan användas för att tillverka förgjuten betong som stelnar vid mycket lägre temperaturer än konventionella former av förgjuten betong. Slutligen kan cementutsläppen minskas genom att biprodukter från andra industriella tillverkningsprocesser används i cementblandningar.

Tillsammans skulle dessa åtgärder potentiellt kunna minska byggbranschens utsläpp med 30% jämfört med den nuvarande situationen. Dessa nya cement är dock mindre konkurrenskraftiga än konventionella material för tillfället, och på grund av avsaknaden av prispolitiska incitament och bristande efterfrågan.

6. Optimera användning av utrymmen i byggnader för att minska behovet av nybyggnation

Denna åtgärd skulle kunna minska utsläppen från olika typer av byggnader genom att öka tätheten av byggnadsanvändare och göra en mer effektiv användning av utrymmet. På så sätt skulle färre och mer kompakta byggnader kunna utformas vilket minskar efterfrågan på nya byggnader och tillhörande material. I Tyskland till exempel uppskattade en studie att bostädernas yta skulle kunna minskas med 11% per invånare.⁶ För kontorslokaler kan lösningen också vara att minska golvytan per anställd. Kontorsytor i EU skulle således kunna minska med 36% om EU:s miniminormer för golvyta per anställd tillämpas.

Även om det inte skulle vara önskvärt att minska kontorsutrymmen utöver vad individer behöver för sin arbetskomfort och säkerhet, kan detta skifte underlättas genom att öka delade arbetsplatser, kombinerat med att ge arbetarna mer flexibilitet i att utföra sina uppgifter antingen utanför kontoret (distansarbete)eller vid olika tider för att möjliggöra mer intensiv användning av utrymmet.

7. Återvinning av cement från rivningsavfall med effektiva återvinningsprocesser

Återvinning av cement kan minska behovet av ny cement om betongavfall krossas och cement filtreras bort för att kunna återanvändas. Ny och effektiv återvinningsteknik finns redan idag som skulle kunna integreras mer i byggprocessen på byggnadsplatsen och därmed också minska transportbehoven.

Som sagt, där det är möjligt skulle återanvändning av betong fortfarande ha lägre CO2-utsläpp än återvinning på grund av undvikandet av produktionsprocessen av rå cement.

8. Grundlig renovering av befintliga byggnader snarare än att riva och bygga om

De åtta åtgärderna på vår lista möjliggör inte bara att förbättra byggnaders energieffektivitet, den förlänger också livslängden för varje renoverad byggnad och minskar därför efterfrågan på nya byggnader och relaterade utsläpp. Den nuvarande renoveringstakten som observeras i EU är 1% per år.⁷ Då renoveringstakten ökar för att uppfylla energieffektivitetspolitiska mål kan detta värde växa mycket högre.

Det är också viktigt att notera att även om de materialrelaterade utsläppen är lägre än vid nybyggnad, har byggnadsrenoveringar också en materiell påverkan, och energieffektiviseringen kanske inte är lika viktig som i en helt ny byggnad. Byggnadsrenovering är därför en möjlighet att skörda utsläppsbesparingar genom att kombinera åtgärder för cirkulär ekonomi som nämnts ovan, samt utrymmesoptimering för att minska CO2-påverkan per byggnadsinnehavare, såväl som materialeffektiva konstruktioner, återanvändning av byggnadskomponenter och återvunnet material där så är möjligt, eller användningen av koldioxidsnåla material såsom biobaserade material. Renovering bör också balanseras mot de potentiella utsläppsbesparingarna under hela livscykeln med mycket material- och energieffektiva nya konstruktioner.

Om de kombineras ger dessa åtta åtgärder en enorm potential för att minska utsläppen från byggnaders material med uppskattningsvis 60% till 2050 jämfört med ett nulägesscenario.

Studiens resultat bör tolkas som ett banbrytande försök att modellera komplexiteten i byggbranschens materialflöden och ge en uppskattning av den cirkulära ekonomins potential för koldioxidminskning. Resultaten har erhållits utifrån viktiga underliggande antaganden och begränsad data, vilket gör att olika antaganden kan leda till varierande resultat. För det första presenterar några av de cirkulära ekonomiåtgärder som analyseras här viktiga synergier som kan förstärka deras fördelar, såsom design för demontering och återanvändning av demonterade byggnaders komponenter.

Den ordning i vilken dessa åtgärder modelleras att ske har en inverkan på deras effektivitet: om alla byggnader är designade för demontering innan någon återanvändningsåtgärd genomförs, blir potentialen för återanvändning av komponenter högre.

Dessutom kan den cirkulära ekonomin minska efterfrågan på råvaror genom att bättre utnyttja det som redan finns i systemet, men det kan också leda till en "cirkulär ekonomirebound" om affärsmodeller för cirkulär ekonomi visar sig vara mer kostnadseffektiva än nya material och leda till ökad produktion, vilket tar bort klimatfördelarna med cirkularitet. Potentialen för tillbakaslag av den cirkulära ekonomin i byggbranschen är för närvarande inte välkänd.

Rapporten visar dock möjligheten att göra övertygande framtidsinriktade bedömningar med hjälp av befintliga livscykelanalyser, toppmodern materialflödesmodellering från Fraunhofer Institute och modellering av multiregional input-output (MRIO). Dessa beräkningar kan vara avgörande för att argumentera för cirkularitet i dess bidrag till klimatåtgärder, särskilt om de kombineras med detaljerad policyutveckling och policykonsekvensbedömningar.

De analyserade åtgärderna för cirkulär ekonomi kräver en djupgående samhällsomvandling i Europa till 2050, där byggtekniker utvecklas mot att uppnå högsta grad av materialeffektivitet, och byggnadsdesign drivs av livscykeltänkande, med hjälp av digitala verktyg och av offentliga policyregler och incitament.⁸ Det behövs en ny ekonomi som belönar att underhålla befintliga material snarare än att riva och ersätta med nya råvaror.

Genomförbarheten av dessa åtgärder har visats i enskilda projekt som beskrivs i de studier som granskades för att förbereda denna rapport. Nu är det upp till alla intressenter inom byggbranschen, inklusive beslutsfattare, att styra förändringar i den byggda miljön mot mer cirkulära och klimatvänliga metoder.

Metoden som utvecklats av Ramboll och dess partners kan användas för att stödja regeringar och experter i att bedöma de klimatreducerande fördelarna med ny cirkulär ekonomipolitik i alla ekonomiska sektorer. Författarna uppmuntrar Europeiska miljöbyrån och Europeiska kommissionen att tillämpa detta tillvägagångssätt på andra sektorer för att djupare förstå den cirkulära ekonomins klimatreducerande potential.

För att beräkna klimatpåverkan från de utvalda åtgärderna för cirkulär ekonomi kräver tillvägagångssättet produktion eller insamling av livscykelanalysdata som jämför effekten av användningen av åtgärder för cirkulär ekonomi med effekter från konventionella produkter och processer. Eftersom livscykelanalys fokuserar på enskilda produkter eller processer (mikronivå), måste dessa data sedan användas som input till en materialflödesanalys på makronivå och kombineras med en realistisk förståelse av marknadsdynamiken, och på så sätt skala upp resultaten på EU- och branschnivå.

Denna studie leddes av hållbarhetsexperter från Ramboll Management Consulting. Teknisk analys av existerande livscykelanalysdata tillhandahölls av Ramboll Buildings experter. Fraunhofer-Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research utvecklade tillvägagångssättet för materialflödesmodellering och beräknade de övergripande effekterna av åtgärderna för cirkulär ekonomi på EU-nivå. Studien granskades noggrant och kompletterades av experter på cirkulär ekonomi från 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. Available at: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/1_en_impact_assessment_part1_v3.pdf
8. Se the World Green Building Council’s report on Bringing Embodied Carbon Upfront till vilken Ramboll bidragit och läs den relativa artikeln här.