– Kan vi det, bør vi unngå å bruke jomfruelige materialer. Jeg kaller det naturlige råmaterialer. Disse ressursene blir det stadig mer vanskelig å få tak i, selv om de finnes i store volum. Enten må vi transportere dem over lengre distanser, eller det blir mer krevende å vinne dem ut. Gjenbruk og resirkluering av slike materialer og de biproduktene vi får, er derfor svært viktig, mener Christian John Engelsen.

Engelsen er sjefforsker ved SINTEF Community, avdeling Infrastruktur.
Hans spesielfelt er materialutvikling, og helt konkret betyr det å jobbe med avfalls- og biprodukter fra ulike prosesser. Målet er å gjøre disse materialene lettere å kommersialisere, slik at de kan brukes inn mot for eksempel betong.

– Resirkulert avfallsmateriale kan brukes som delvis erstatning for bindemiddelet – sementen – eller tilslaget, altså sand og stein. Dette er ikke evigvarende resursser. Det blir litt som med drikkevann, som i enkelte områder er en knapphetsressurs, selv om kloden består av to tredjedeler vann som må avsaltes før det kan drikkes.

Alt kan resirkuleres

Sjefforskeren blir ofte spurt om hvordan de skal lage å lage bærekraftig betong. Svaret er at det ikke finnes én løsning. Det er ikke bare CO2-fangst og –lagring som kommer til å gjøre betongen fullstendig bærekraftig.

Foto: David Dundas Brandt for Samferdsel & Infrastruktur

– Det er en rekke ting som bidrar til å gjøre betong bærekraftig, med tanke på å erstatte deler av både sement og tilslag med resirkulerte materialer. Vi må også bruke andre bindemidler, som også har sementerende egenskaper. Dessuten må vi bli bedre på å utnytte de CO2-absorberende egenskapene i betongen. Videre bør vi jobbe med å øke betongens levetid. Alle disse tingene vil gjøre betong mer bærekraftig, sier Engelsen.

– Jeg jobber mye med å gjenbruke betong 100 prosent. Det vil si at vi utnytter alt, både den gamle sementen som er i ren rivebetong, samt sand og stein. Målet er at vi kan gjenbruke alt sammen på en måte som kan gi verdi, og som ikke gir noen rester.

– Vi ser også på aske fra gjenvinningsanlegg, bunnaske, som i dag ikke brukes. Det betyr at etter at vi har tatt ut metallet i gjenbruksanlegget, så går den asken på deponi. Det er egentlig et interessant materiale, som trolig kan brukes som delvis erstatning av sementen i betong. Der bruker vi CO2 til å gi asken gunstige egenskaper, som gjør at det sannsynligvis kan brukes som et produkt.

– Det betyr at vi må ha kontroll på forurensningsnivået, og vi må ha kontroll på hvordan asken oppfører seg i betongen. Asken må reagere riktig, og danne lim. Det må til, for at vi skal kunne opprettholde bestandigheten på materialet.

Et annet prosjekt Engelsen jobber i, er «Bærekraftig verdikjede og materialbruk i vegbygging». Målet er å kutte de indirekte utslippene i anleggsprosjekter, samt å ta ned barrierene som stopper omstillingen til en mer grønn og bærekraftig vegbygging. Sentrale deltagere i prosjektet er Nye Veier (prosjekteier) og Statens vegvesen sammen med deltakere fra hele verdikjeden og støttes av Forskningsrådet, Innovasjon Norge og SIVA gjennom Grønn plattform.

I delprosjekt 5 utprøves betong med bla annet et alternativt slaggmateriale, et biprodukt fra Eramets produksjon av silikomangan, industri- og gruveselskapet som har tre smelteverk i Norge. Slagget kalles Silica GreenStone (SiGS).

– Dette er en bærekraftig løsning, fordi den erstatter flyvevasken som er tilsatt i betongen. Flyveaske kommer fra kullfyrte kraftverk, og vil være et knapphetsprodukt. Det er derfor viktig å ha en erstatning for den.

Et K2-fjell av betong

– Det er mulig å oppnå 100 prosent gjenbrukt betong, på en økonomisk forsvarlig måte. Til en viss grad skjer det allerede, for eksempel ved tilbakefylling. Da sikter vi ikke ut det vi ellers måtte fjerne. I forbindelse med høyverdiutnyttelse, snakker vi om å lage både tilslag og bindemateriale av restene. Det er mulig å gjøre det, men dette betongavfallet er spredt – så det er en utfordring å gjøre dette på en skala der det virkelig monner, til fornuftig pris. Vi må altså jobbe med å finne «på stedet»-løsninger.

Sementindustrien står for noe slikt som fem til seks prosent av det menneskeskapte CO2-utslippet globalt. Det er hovedingrediensen i betong, og i vekt utgjør det cirka 15 prosent av betongen. Resten er stort sett tilslag og vann.

– Samlet sett står sementproduksjonen for mellom seks til åtte prosent av CO2-utslippene globalt, hvorav 90 prosent stammer fra bindemiddelet. Dette er altså et veldig energi-intensivt materiale, og skal vi sette det litt i perspektiv bruker vi i volum på verdensbasis betong tilsvarende et K2-fjell, per år.

– Vi er blitt flinkere til å gjenbruke i verdikjeden, men det handler hele tiden om å øke andelen ombruk, gjenbruk og resirkulering av materialer. Vi må bruke det vi har lenger, og vi må bli flinkere til å bruke ting på nytt. Vi må gjøre ting mer bestandig.

Flere utfordringer

Skal vi lykkes med å resirkuere bygg- og anleggsavfall og andre avfallstyper inn i betong og lignende produkter, må flere faktorer være til stede, forklarer Engelsen.

– Den første er kvaliteten. Da mener jeg både fysiske, kjemiske og mekaniske egenskaper. Materialet må være sterkt nok. Betongen må være bestandig nok. Det må tåle salt og kulde, frostpåkjenninger. Samtidig må vi ikke øke risiko for negativ miljøpåvirkning. Materialet skal altså ikke avgi stoffer til jord og vann som er uakseptable. Det er ofte en utfordring når vi bruker avfallsstoffer for å lage nye materialer til sement eller tilslag. Kanskje må vi fjerne forurensning, eller vi må gjøre beregninger for hvordan dette vil se ut i et langtidsperspektiv.

– Den andre faktoren er tilgjengeligheten. Resirkulerte materialer til bruk som tilslag må være tilgjengelig for et bygg eller en konstruksjon. Bygg- og anleggsprosjekter kan ikke vente en uker eller hva det måtte være. Materialet må være tilgjengelig fra silo, rett og slett.

– Til slutt kommer vi ikke unna at dette må være kostnadseffektivt. Det er tredje faktor. Ofte gir produksjon av resirkulerte materialer ekstra prosesstrinn. Det kan for eksempel være å fjerne eller uskadeliggjøre en forurensing. Det må gjøres så effektiv som mulig. Det kan ikke ikke være for dyrt. Da får vi ikke solgt produktet.

Ikke et betongbarn

Det kunne være fristende å tro at Christian John Engelsen vokste opp i et brutalistisk betongbygg i byen. Slik var det ikke. Hans interesse for dette byggematerialet kommer fra et helt annet sted.

Foto: David Dundas Brandt for Samferdsel & Infrastruktur

– Jeg vokste opp på landet, og i et trehus. Jeg har doktorgrad ved kjemisk institutt, og jeg har siden 1998 jobbet med resirkulering av betong, sement og jord. Interessen for dette har bare økt, jo mer jeg jobber med disse tingene. Fellesnevneren må vel være min interesse for kjemien. Jeg bruker kjemien i alt det jeg holder på med i min arbeidsdag.

– Det som er interessant med betong er at det er et sammensurium av kjemiske reaksjoner og mekanismer. Flere av dem er ennå ikke helt fullt ut forstått. Så skal vi altså forsøke å gjøre dette mer bærekraftig, og ihvertfall delvis erstatte dem med såkalte «grønnere» materialer. Da blir kompleksiteten enda større. Dette er både utfordrende og morsomt å jobbe med, synes sjefforskeren.

– Blir du utålmodig i jobben du gjør?

– Vi som jobber med forskning og utvikling har gjerne flere prosjekter på gang til samme tid. Det kan være industrigenererte prosjekter, eller for eksempel utredninger for offentlige myndigheter. Vi jobber dermed med hele verdikjeden, og det gjør at vi har en forståelse for hvorfor det tar litt tid å utvikle nye prosjekter. Vi forstår at det vil ta tid å utvikle regelverk og prosesser før et nytt produkt kan tas i bruk og kommersialiseres. Når vi prosjekterer og utvikler nye produkter forsøker vi derfor å ha så store deler av verdikjeden som mulig involvert.

– Hvis vi jobber med et nytt bindemiddel, vil vi da ha med oss en betongprodusent – som senere kan være en bruker av dette produktet. Videre vil vi ha med oss avfallsgenerator, som er leverandør. Det kan for eksempel være et energigjenvinningsanlegg, som genererer aske. Videre vil vi involvere en organisasjon som Standard Norge, slik at vi har kommunikasjon også med de som skal se på et fremtidig regelverk.

– Hadde vi forskere kun utviklet nye produkter uten å involvere andre parter som dette, ville det være lettere for oss å bli frustrert over at våre løsninger og produkter ikke blir kommersialisert fortere.

Skryter av betongindustrien

– Sementindustrien har jobbet med energieffektivisering i produksjonen og CO2-reduserende tiltak i mange tiår allerede. Vi ser jo også at det har hatt effekt. CO2-utslippet per tonn sementer redusert kraftig de siste 25 til 30 årene. Dette er en utvikling som bare vil fortsette. Spørsmålet er hvordan vi får gjort mest mulig, og vi har sannsynligvis dårlig tid. Jeg vet ikke hvor mye tid vi har. Skal vi nå klimamålene som er satt, er vi imidlertid nødt til å redusere våre utslipp veldig mye, på kort tid.

Et av grepene forsterne på SINTEF gjør, er å drive teknologiutveksling i større markeder. Blant annet er de med hjelp av Utenriksdepartementet tungt inne i India.

– I Norge har vi en veldig stor avfallsstrøm, som stammer fra bygg og anlegg. Alle aktører i næringen, fra myndigheter til veieiere, entreprenører og leverandører, har sett på hva de kan gjøre når det gjelder gjenbruk og resirkulering av byggeavfallet. Dette har vi holdt på med ganske lenge, og en av utfordringene vi har her i landet når det gjelder byggeavfall er at prosjektene er så spredt. Volumet av byggeavfall er svært mye mindre enn hva det er i mange andre land. Det gjør at det kan være mer krevende å få dette til å bli kostnadseffektivt.

– Likevel har vi gjort mye på området. Denne kunnskapen og kompetansen har vi forsøkt i mange år å overføre til indiske forhold. Dette er et teknologioverføringsprosjekt, i et land med drøyt 250 ganger så mange innbyggere. Prosjektet er blant annet støttet av den norske ambassaden i New Delhi. Vi har tatt med oss det vi har av kunnskap om gjenbruk av byggeavfall, og hvordan det mest effektivt kan brukes i for eksempel betong og betongprodukter. Vi forsøker å gjennomføre dette på en måte slik at vi når flest mulig.

– Det handler om å innføre «best available practise», og å gjennomføre pilotdemonstrasjoner i det markedet, samt om å assistere myndighetene med å klassifisere og utarbeide krav til produkter fra bygg- og anleggsavfall. Vi snakker om et enormt volum der borte, så dermed blir også potensialet for å utnytte disse ressursene svært store.

India er verdens nest største sementprodusent, med en produksjon av mellom fire- og femhundre millioner tonn i året. Det betyr at de forbruker utrolig mye betong. Frem mot 2030 er projeksjonene for utbygging av boliger og næringseiendom helt enorme.

– Det bygges mye mer, i eksponensiell fart. Dette avfaller kommer ikke bare fra riving, men også rehabilitering og konstruksjon av nye bygg og anlegg. Samtidig øker behovet for betongmateriale. Med relativt små resursser kan vi dermed påvirke en god del, gjennom å tilby dem vår kunnskap og våre erfaringer med resirkulerte materialer her i Norge. Det er motiverende å jobbe med dette, og se at vi kan gjøre en liten forskjell. Vi påvirker i riktig retning, og det er givende for meg.

– Norske myndigheter kunne satset enda mer på assistanse, altså eksportere våre erfaringer med utvikling av lover og regler når det gjelder utvikling av nye materialer og prosesser. Vi er allerede til stede i India, og vi kunne gått enda sterkere inn, både der og i andre markeder. Ukraina, for eksempel.

– Teknologioverføring til andre land har vi allerede vist at fungerer, og det ser jeg gjerne mer av. Det har allerede gitt store miljøgevinster. Dette er noe vi som land definitivt kan gjøre mer av. Myndighetene må gjøre sitt, men alle må være med å dra lasset.