Beton optager CO 2. Har det betydning for miljøet? Jesper Sand Damtoft. Aalborg Portland Group. Research and Development Centre

Transkript

1 1 Beton optager CO 2 Har det betydning for miljøet? Jesper Sand Damtoft Aalborg Portland Group

2 Karbonatisering Baggrund 2 Baggrund CO 2 emission fra cementproduktion? CO 2 emission fra cementproduktion 1,2 Kalcinering 1,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 El Brændsel? kg CO2/kg cement

3 Karbonatisering Kalcinering Baggrund 3 Karbonatisering Baggrund CO 2 emission fra cementproduktion 1,2 1,8,6,4,2 -,2 -,4? -,6 CO 2 emission fra cementproduktion 1,2 1,8,6,4,2 Kalcinering -,2 -,4 El Brændsel? -,6 El Brændsel kg CO2/kg cement kg CO2/kg cement

4 Karbonatisering Kalcinering Baggrund 4 Karbonatisering Baggrund CO 2 emission fra cementproduktion 1,2 1,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 CO 2 emission fra cementproduktion 1,2 1,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 Kalcinering El Brændsel El Brændsel kg CO2/kg cement kg CO2/kg cement

5 Samlede CO 2 -emissioner for en vejbro med en levetid på 74 år 5 Baggrund 1,2 1,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 kg CO2/kg cement Karbonatisering Kalcinering El Brændsel CO 2 emission fra cementproduktion??

6 25 Samlede CO 2 -emissioner for en vejbro med en levetid på 74 år 25 Samlede CO 2 -emissioner for en vejbro med en levetid på 74 år Ekskl. karbonatisering Inkl. karbonatisering Vedligehold Byggeri Armering Beton Ekskl. karbonatisering Inkl. karbonatisering Vedligehold Byggeri Armering Beton Kilde: Center for Grøn Beton Kilde: Center for Grøn Beton 6

7 Mål Dokumentere miljøeffekten af betons karbonatisering, dvs. CO 2 -optag i de Nordiske lande. Budget 2,6 mill. kr. Projektperiode December 23 december 25 Mål Teknologisk Institut, DK Aalborg Portland A/S, DK Betonindustriens Fællesråd, DK Cement och Betong Institutet, S Cementa AB, S Byggforsk, NO Norcem A/S, NO Elkem ASA Materials, NO Icelandic Building Research Institute, IS Partnere 7

8 Delprojekt 1 Modellering af CO 2 binding CO 2 -optag Karbonatiseringsdybde Delprojekt 3 CO 2 uptag efter nedrivning Delprojekt 4 Syntese og dokumentation Delprojekt 2 Betonproduktion og anvendelse før, nu og i fremtiden Projektplan d c = k (t).5 k - Hastighedsfaktor t - Tid CO 2 -optag.75 C CaO (M CO2 /M CaO )(kg/m 3 ) C - masse af Portland-cement klinker pr. m 3 beton CaO andel af CaO i cement-klinkerne (masse) M - molmasse af hhv. CO 2 og CaO Modeller 8

9 Hastighed af CO 2 -optag Betonproduktion i Norden Eksponeret Beskyttet Indendørs Vådt Begravet < 15 MPa MPa MPa > 35 MPa mm/year.5 Mængde beton produceret i 195 og 23 Betontyper Gennemsnitlig tykkelse af hver betontype Eksponering Statistik Modeller 9

10 Betonproduktion i Norden Affald fra nedrivning Mængde beton produceret i 195 og 23 Betontyper Gennemsnitlig tykkelse af hver betontype Eksponering Statistik Ready-mixed concrete Pre-cast elements Pre-cast products Thickness (mm) Thickness (mm) Walls 18 Hollow-core slabs 3 Paving 6 Slabs 2 Other slabs 12 Blocks 16 Foundations 24 Roof 12 Elements 12 Civil eng. structures* 4 Walls 22 Pipes and others 6 Facades 7+15 Columns/Beams 3x3 Other 15 Thickness (mm) Norge Danmark Sverige Island Finland Betonaffald (tons) Klik Genanvendelse for at redigere af beton 1

11 Klik Genanvendelse for at redigere af beton 11 Klik Genanvendelse for at redigere af beton Genanvendelse af beton % af betonaffald, der genanvendes Partikelstørrelsesfordeling af nedknust beton Eksponering Genanvendelse af beton % af betonaffald, der genanvendes Partikelstørrelsesfordeling af nedknust beton Eksponering DK NO IS SE Recycled concrete rubble (%) current by 21

12 Betydning af partikelstørrelse Beregnet CO 2 -optag i nedknust beton surface area (m 2 ) RCA concrete rubble,1,1,1 1 1 size (m) wall Klik Genanvendelse for at redigere af beton Particle sizes % Volume (m3) <1mm mm mm >3mm mm Total carbonation by ~1.1 years Total carbonation by ~11 years 1 mm 1 mm Volume carbonated after 5 years (m3) Beregning: 75% karbonatiseret efter 5 år Total carbonation by ~1 month Genanvendelse af beton 12

13 Accelereret prøvning Accelereret prøvning Klik Genanvendelse for at redigere af beton g CO2 / kg cement clinker N1-21: w/c =,44 2. N2-211: w/c =,6 3. N3-212: w/c =,6 4. N4-213: w/c =,6 5. N5-214: w/c =,6 6. N6-69: w/c =,75 7. N7-7: w/c =,75 8. DK-3: w/c =,72 9. DK-4: w/c =, Time (h) 1. Genanvendelse af beton 13

14 Vigtigste antagelser Nedknust beton, oplagret 1 år Genanvendelse af beton 1. 75% a CaO i cement kan karbonatisere [1% CH + 5% (CSH + Afm + Aft)] 2. Karbonatisering beregnet for 1 år = 7 års levetid + 3 år efter nedrivning 3. Ca. 85% af al beton nedrives efter 7 år (dvs. alt beton, der ikke er våd eller begravet 4. 5 til 9% nedrevet beton genanvendes som nedknust beton 5. Kun den del af betonen, der nedknuses forventes at karbonatisere efter nedrivning 6. Karbonatiseringshastigheder blev anslået ud fra et litteraturstudium og er derfor formodentlig til den høje side 7. Karbonatiseringsmekanismen for nedknust beton antages at tilsvare den for stående betonkonstruktioner (dvs. udvaskning af calcium blev ikke taget med i regning) Sammendrag 14

15 Total beregnet karbonatisering Total beregnet karbonatisering NO - 23 NO m 3 carbonated % carbonated 58% carbonated year concrete produced 23 life time after demolition Sammendrag m 3 carbonated % carbonated 58% carbonated year concrete produced 23 life time after demolition Sammendrag 15

16 Total beregnet karbonatisering Total beregnet karbonatisering m 3 carbonated NO % carbonated year concrete produced 23 life time after demolition 58% carbonated Sammendrag m 3 carbonated SE % carbonated year NO - 23 concrete produced 23 life 4.. time after demolition m 3 carbonated 57% carbonated m 3 carbonated 28% carbonated year concrete produced 23 life time after demolition 58% carbonated DK % carbonated 86% carbonated Sammendrag years concrete produced 23 life time after demolition 16

17 CO 2 -optag over 1 år CO 2 uptake in 1 years DK - 23 NO CO2 (tonnes) Cementeksport Kun CO 2 der er optaget i Danmark concrete uptake = 26% of CO2 emitted years emitted - calcination - 23 life time after demolition Sammendrag CO2 (tonnes) concrete uptake = 24% of CO2 emitted years emitted - calcination - 23 life time after demolition Sammendrag 17

18 Hvad viser undersøgelsen? Hvad viser undersøgelsen? Konklusion Betons CO 2 cyklus svarer til biobrændsler, med undtagelse af at kun en andel af CO 2 emissionen optages i løbet af de første 1 år Konklusion 18

19 Hvad viser undersøgelsen? Hvad viser undersøgelsen? Betons CO 2 cyklus svarer til biobrændsler, med undtagelse af at kun en andel af CO 2 emissionen optages i løbet af de første 1 år Denne andel varierer fra land til land afhængig af hvorledes beton håndteres efter nedrivning Konklusion Betons CO 2 cyklus svarer til biobrændsler, med undtagelse af at kun en andel af CO 2 emissionen optages i løbet af de første 1 år Denne andel varierer fra land til land afhængig af hvorledes beton håndteres efter nedrivning Man bør derfor tage effekten af karbonatisering med i vurderingen af de samlede CO 2 emissioner fra cementproduktionen specielt når betonen genanvendes efter nedknusning Konklusion 19

20 Andre har tilsvarende ideer! Men DETTE ER FORELØBIGE RESULTATER! Konklusion Vi er sikre på, at CO 2 -optag i beton har en positiv miljøeffekt, men vi kender ikke det eksakte tal Det er nødvendigt at underbygge resultaterne: Alle antagelser skal underbygges Flere feltstudier af nedknust beton er nødvendige Konklusion 2

21 21 Tak!