Mot hållbart byggande: Livscykelanalys av (järnvägs)broar My name is guangli du, the phd student from KTH, today I am going to give a presentation about the sustainable construction: life cycle assessment of railway bridges. Guangli Du, doktorand, Håkan Sundquist, Raid Karoumi KTH, avdelningen för Bro- och Stålbyggnad

En utmaning med hänsyn till vår miljö today we live on a human dominated planet, everyone would appreciate the beautiful nature as shown in this picture, but we need to build the city, develop the industries, that all of the human activities will result into great pressure to our environment and lead to irreversible resource depletions, luckily, now we have realized the risk from the environmental problems, and it is not too late. 2

Bygg- och byggande står för en stor del av miljöproblemen among all the industrial sectors, it has been noticed that the built and the construction sector takes accounts of great amoung of environmental burdens globally. Only in the regions marked in this figure, the construction work takes account for around 25-40% of total energy use, 30% of raw material use, 30-40% of global greenhouse gas emissions and 30 to 40% of solid waste generation. All those figures indicates that the construction sector generates a considerable amount of environmental burdens ,that need us to take an action. http://www.isover.com/Our-commitment-to-sustainability/Toward-sustainable-buildings/Why-is-it-important-to-have-sustainable-buildings S Environmental allocation due to construction in OECD countries (Building and climate change, 2007) 25%-40% Energi-användning 30% Användning av råmaterial 30%-40% Global uppvärmning Produktion av avfall 3

Optimering av broar Hur väljer vi den optimala bron? Livscykelanalys (LCC) – d.v.s. den bro som under livstiden ger den lägsta samhällskostnaden och största nyttan. (Investering, DoU, Trafikantkostnader) Den bro som under sin livstid ger den minsta lokala miljö-påverkningen (MKB) Den bro som under sin livslängd ger lägst global miljöpåverkan (LCA) Den bro som ger det optimala estetiska intrycket och bidrar till samhällets kulturvärden Den bro som ger mesta möjliga säkerhet för trafikanten (Den strukturella säkerheten ska naturligtvis alltid finnas med!) Håkan Sundquist LCC ekonomi

LCA - MKB Konsekvensen på miljön av det vi bygger innehåller ju väldigt många frågor, men en uppdelning kan vara: Global inverkan (LCA) Frågor och problem som flyttar mellan länder och kontinenter t.ex. CO2-utsläpp. global uppvärmning Lokal inverkan på växter, fauna, vatten,… brukar vara de frågor som tas upp i miljökonsekvensbeskrivningar (MKB)

Det finns naturligtvis en koppling mellan lokala och globala frågor Bygger vi en massa för att rädda djur och växter så kommer byggandet att orsaka utsläpp som kanske höjer temperaturen på jorden så att djur och växter ändå går under… 4/7/20172011-11-10

Livscykel bedömning (LCA) av broar Utsläpp till luften CO2, SO2, NO2, CFC, PO4- Utsläpp till vatten Fasta massor och material Byggfas DoU-fas Rivnings- och återvinnings -fas Material- tillverknings- fas Utdata bedömning Indata So based on those considerations, it comes out the implementation of life cycle assessment into the railway bridges. Life cycle assessment is a systematic method that evaluates the potential environmental impacts of the product through its life cycle…………………. Typ av påverkan: Abiotisk nedbrytning (ADP) Försurning (AP) Övergödning (EP) Global uppvärmning (GWP) Nedbrytning av ozonskiktet (ODP) Fotokemisk oxidation (POCP) (Abiotisk ≈ icke biologisk) Råmaterial och Energi Brons livscykel

Från utsläpp av skilda kemiska substanser till påverkan via viktning till jämförelse mellan olika ”farligheter”

Huvudmålen för våra studier Undersöka de viktigaste frågorna i LCA-analysen Upprätta en generell ram för hur man ska göra LCA Implementera LCA för praktiska studier av t.ex. broar Vad kan vi förvänta oss med studierna Sätta upp kriterier för hur man ska konstruera och bygga för att minska de globala miljöeffekterna, särskilt viktigt är byggarbetets inverkan Optimera scenarier för brons livscykelpåverkan Jämföra olika förslag inte bara när det gäller kostnader (LCC) utan även när det gäller LCA The thesis is outlined as two parts: part one the extended summary served as supplementary information for the part two, illustrate: part two contains 3 appended papers, presents a literature survey and a case study regarding the banafjäl Bridge……………………. 9

Vi har utvecklat enkla verktyg för LCA-analyser och utveckling pågår Enables the user to input material and energy quantities of the bridge, with the embedded ready made LCI database, under the assessment procedure to obtain the results and graphs.

Exempel I samarbetsprojektet ETSI har vi jämfört tre nybyggda norska broar m.a.p. LCA Samverkansbro Förspänd betongbro

Och förstås en träbro Och den viktade LCA- effekten/m2 blev gynnsammast för betongbron och ogynnsammast för träbron!

Vi har utvecklat ett Excel-baserat LCA verktyg för broar med järnvägsbroar som exempel The life cycle assessment can be integrated into the decesion making process to set a new design criteria, optimize the bridge

Case study: LCA of the Banafjäl Bridge Stål betong samverkansbro Enkelspår ballasterat 42 m spännvidd, 7,2 m bredd Botniabanan Prova alternativ med oballasterat spår

Two design alternatives: Original design: Ballastspår Redesign Alternativ design: Slab track

Result Impact categories Abiotic Depletion (ADP) Acidification (AP) Eutrophication (EP) Global Warming (GWP) Ozone Layer Depletion (ODP) Photochemical Oxidation (POCP)

LCC - LCA Det finns mycket indata som är gemensam för LCC och LCA t.ex. mängder och intervall för DoU, reparation m.m. LCA kräver mer extra data t.ex. för transporter och arbetsplatsresurser Kopplingen mellan LCC och LCA gör att om man byggt dyrt har man troligen orsakat mycket miljöförstörande utsläpp Konstruktiv optimering som innebär minskade mängder innebär troligen minskade miljöförstörande utsläpp 4/7/20172011-11-10

Slutsatser Det behövs utveckling av enhetliga, erkända riktlinjer och kriterier vilka databaser för indata som man bör tillämpa inom vårt område. Resultaten blir delvis beroende av vilka databaser och vilken metodik som används Det finns hyggligt bra indata för materialens LCI för t.ex. stål, betong armering… men Byggprocessens påverkan är mycket dåligt undersökt, t.ex. transporter, spill, maskiner, människor, ”tillfälliga fabriken”… Drift och underhåll påverkar förstås LCA, men om något är osäkert så är det just detta Analysens noggrannhetsnivå är delvis godtycklig, och det har visat sig att miljöprofilen varierar från fall till fall även för samma brotyp.

Tack så mycket! Frågor?! email