Et forskningsprosjekt ledet av SINTEF Community har tatt i bruk måleteknologi som viser at mengden er betydelig.
Kontaktpersoner:
SINTEF Community - Christian J. Engelsen, Bjørn Ludvigsen, Arne Gunnar Bruun, Magnus Kron
Norsus - Anne Rønning
SINTEF Community har sammen med betongbelegningssteinprodusenter (Asak Miljøstein, Multiblokk og Aaltvedt Betong), sementindustrien (Norcem og Schwenk Norge) og Norsus gjort målinger på hvor stor mengde CO2 som bindes til betongbelegningsstein. Hensikten er at dagens miljødeklarasjoner skal ta hensyn til netto CO2-utslipp gjennom hele livsløpet. Prosjektet tar utgangspunkt i at den den hydratiserte sementen i steinen aldres over tid ved at den binder CO2 fra luften. Aldringsprosessen kalles karbonatisering og beskrives forenklet ved at CO2 fra luften kanner karbonsyre (H2CO3) med tilgjengelig fukt og reagerer med oppløst kalsiumhydroksid (CaOH)2) fra sementen for å danne stabilt kalsiumkarbonat (CaCO3). Prosjektet har vist at mer enn 45-90% av potensialet for opptak til belegningssteinen har blitt påvist i laboratoriet.
Karbonatisering har vært utnyttet i mange tusen år
Kalkbaserte byggematerialer i oldtiden innholdet bindemiddel av brent kalk (CaO) som var lesket (hydratisert) til Ca(OH)2 og deretter blandet sammen med vulkansk jord og vulkanske bergarter (trass, pozzolan) for å oppnå ekstra styrke. Dette er påvist så langt tilbake som 3650 f. Kr. Ofte var blandingsforholdet tilfeldig, slik at hovedprosessen ble ren karbonatisering. I dag utnyttes dette i for eksempel pussmørtler av ren kalk hvor fasthet kun oppnås ved karbonatisering. I dagens sement er imidlertid all brent kalk omgjort til kalsiumsilikat- og kasliumaluminatmineraler som oppnår fasthet når vann tilsettes og betongen stivner. Sementhydratfasene vil likevel tilføre porevannet i betongen Ca(OH)2 som vil reagere med tilført CO2 fra luften. Prosessen er treg og er avhengig av betongkvalitet, fuktnivå og tilgang på luft.
Karbonatisering av betongbelegningsstein
Belegningssteinen produseres hovedsakelig med å blande sand, sement og vann. Sementinnholdet er som regel 300-320 kg/m3 og er den bestanddelen som har den største klimapåvirkningen. I produksjonen av sement som brukes i Norge i dag, slippes det ut 540-600 kg CO2 per tonn sement. Det aller meste kommer fra fossilt brensel og kalsineringsprosessen. Samtidig har tidligere undersøkelser vist at karbonatisering kan ta opp 250-320 kg CO2 per tonn sement. Ved å se på opptaket i bruksfasen og i gjenbruksfasen vil det være realistisk å utnytte store deler av opptakspotensialet til belegningsstein. Karbonatisering kan inkluderes i miljødeklarasjoner for betongprodukter. Hvordan dette skal innarbeides angis i norsk standard NS-EN 16757:2017. Norsus leder dette arbeidet i prosjektet.
Målingene gjenspeiler feltbetingelser i både bruks- og gjenbruksfase
CO2-opptaket har blitt målt for hel og nedknust belegningsstein for å gjenspeile bruks- og gjenbruksfase. For å gjenspeile feltbetingelser har steinen blitt testet i spesialbygde former omkranset med fugesand. Målingene utføres ved å plassere formene i kamre for CO2-opptak med kontrollert temperatur, relativ fuktighet og CO2-konsentrasjon.
Det er foretatt måleserier med både luftens normale CO2-konsentrasjon og ved høyere konsentrasjoner. Luftfuktigheten har også blitt systematisk variert. Betongbelegningsstein i spesialbygde former med fugesand der en side eksponeres for luft. Foto: SINTEF Community
Måling av CO2-opptaket til betongsbelegningssteinene. Foto: SINTEF Community
Hvor mye CO2 tas opp?
Resultatene har så langt vist at 25-35% av potensielt CO2-opptak er målt med økt CO2-konsentrasjon ved forhold som ellers gjenspeiler betingelser i primærbruksfasen. Prosjektet har også målt maksimalt opptak som kan forventes i gjenbruksfasen ved å knuse steinen. Her ble det påvist et opptak på 45-90% av karbonatiseringspotensialet. Alle målingene er utført under tidsbegrensninger, men viser likevel betydelig opptak til betongbelegningsstein. Prosjektet ferdigstilles i juni 2021.
Nedknust betongbelegningsstein har et høyt CO2-opptak