Mer miljøvennlig betong gir store utslippskutt

Denne artikkelen er produsert og finansiert av OsloMet – storbyuniversitetet - les mer.

Det er et stort press på byggebransjen for å ta i bruk mer miljøvennlige materialer. (Foto: Espen Bratlie / Samfoto)

Sementproduksjon er en av de største kildene til CO2-utslipp. Å erstatte sement med mer miljøvennlige byggematerialer kan derfor gi en stor miljøgevinst.

Sementproduksjon står for så mye som omtrent åtte prosent av de totale globale utslippene.

– Dette skyldes den kjemiske reaksjonen når kalkstein, som er hovedingrediensen i sement, varmes opp for å lage klinker, et mellomprodukt i sementproduksjon, frigjøres mye CO₂, forteller forsker på OsloMet, Sarra Drissi.

Hun forteller at de store CO2-utslippene også kommer av at det trengs mye energi for å produsere sement. Rundt om i verden kommer dette ofte fra forbrenning av fossilt brennstoff.

De store utslippene har bidratt til at det nå er stort press på byggebransjen for å ta i bruk mer miljøvennlige materialer som kan bidra til å redusere utslippene.

Miljøvennlige materialer

Alternativt sier forskeren at vi kan tenke oss at naturlige, tilgjengelige mineraler kan brukes til å erstatte sementen i betong. Det kan for eksempel være leire eller biprodukter fra kullforbrenning som flyveaske og slagg fra metallproduksjon.

– Gevinsten kan bli stor om vi lykkes med å erstatte sement med andre materialer og lagre CO₂ i betong, mener Sarra Drissi. Her i laben på OsloMet. (Foto: Olav-Johan Øye)

– Eller vi kan bruke bygge- og riveavfall og avfall fra produksjon av ferdigbetong. Defekte prefabrikkerte betongplater kan også brukes, sier Drissi.

Når vi bruker disse materialene igjen, knuser vi dem og får noe som på fagspråk kalles resirkulert tilslag.

Dette reduserer behovet for nye råvarer. Det bidrar dermed til å redusere CO2-utslippene knyttet til utvinning og transport av disse materialene.

Og under knuse- og behandlingsprosessen av resirkulerte tilslag blir det også produsert en enorm mengde resirkulert betongpulver (RCP). Dette betongpulveret har evnen til å ta opp i seg en betydelig mengde CO₂.

– Dette kan ha stor betydning for å redusere utslippene fra byggenæringen. Vi kan både redusere forbruket av sement og i tillegg bruke avfallet i stedet for å kaste det.

Utfordrende å få betongen sterk nok

Det er imidlertid fortsatt tekniske utfordringer med å erstatte sement med disse materialene. Sarra Drissi er en av dem som har engasjert seg i problemstillingen.

– Det er en utfordring å få betongen sterk nok og tåle ekstrem miljøpåvirkning godt nok med bruk av andre materialer.

Et problem med å erstatte den vanlige sementen med andre materialer er at styrken til betongen vil utvikle seg veldig sakte.

CO₂ kan gjøre betongen sterkere

– Vi prøver derfor å bruke CO2-herding for å fremskynde utviklingen av styrken til betong laget av supplerende materiale som flyveaske, slagg og annet.

CO₂ reagerer da med komponentene i betongen for å danne kalsiumkarbonat. Det er et sterkt og holdbart materiale. Dette bidrar til å øke styrken til betongen raskere.

CO₂ kan også brukes til å behandle betongpulveret (RCP). Forskerne bruker hovedsakelig en såkalt våt karbonatiseringsmetode ved å løse opp pulveret i vann og deretter boble CO₂ inn i løsningen.

– CO₂ reagerer da med deler av materialet som inneholder mye kalsium. Det dannes kalsiumkarbonat og silikagel. Det kan brukes som delvis erstatning for sement i betongblandinger. Denne prosessen er kjent som karbonatisering, forklarer Drissi.

Stort potensial, men mange utfordringer

CO2-herding av betong og karbonatisering av betongpulver har et betydelig potensial til å redusere CO2-utslipp og fremme gjenbruk av betongavfall. 

Likevel er det fortsatt mange utfordringer som må overvinnes før det kan brukes i stor skala.

Det er for eksempel mangel på en standard framgangsmåte, og det er høye kostnader involvert. Videre trengs det bedre kontroll over karboneringsprosessen, og det er behov for å utdanne og trene industrien i å bruke disse nye teknikkene.

Men gevinsten er stor når denne metoden kan brukes:

– For eksempel vil noe CO₂ lekke etter at du har lagret det under sjøen eller under bakken. Men når du bruker CO₂ i betong, vil du virkelig fikse dette med CO2-utslipp fordi CO₂ vil reagere med kalsiumrikt materiale og omdannes til kalsiumkarbonat. Det betyr at det ikke slippes ut i luften, men blir et produkt i selve betongen, sier Drissi.

Referanser:

Yuguang Mao, Sarra Drissi mfl.: Effect of wet carbonated recycled cement paste powder on the rheology of cement paste. Cement and Concrete Research, 2024. Sammendrag. Doi.org/10.1016/j.cemconres.2024.107553

Pingping He, Sarra Drissi mfl.: Properties of CO2-cured cement incorporating fly ash and slag subjected to further water curing. Cement and Concrete Composites, 2024. Sammendrag. Doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2024.105633