beton optager co - teknologisk.dk co2-optag_jsd.pdf1 klik for at redigere teksttypografierne i...

1

Klik for at redigere

teksttypografierne i m

asteren

Research and Development Centre

Beton optager CO2

Har det betydning for miljøet ?

Jesper Sand Damtoft

Aalborg Portland Group



asteren


2



asteren


?

CO2 emission fra cementproduktion

Baggrund



asteren


-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

kg C

O2/

kg c

emen

t

Karbonatisering

Kalcinering

El

Brændsel

?


Baggrund

3



asteren


-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

kg C

O2/

kg c

emen

t

Karbonatisering

Kalcinering

El

Brændsel

?


Baggrund



asteren


-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

kg C

O2/

kg c

emen

t

Karbonatisering

Kalcinering

El

Brændsel

?


Baggrund

4



asteren


-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

kg C

O2/

kg c

emen

t

Karbonatisering

Kalcinering

El

Brændsel


Baggrund



asteren


-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

kg C

O2/

kg c

emen

t

Karbonatisering

Kalcinering

El

Brændsel


Baggrund

5



asteren


-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

kg C

O2/

kg c

emen

t

Karbonatisering

Kalcinering

El

Brændsel


Baggrund

?

?



asteren


Samlede CO2-emissioner for en vejbro

med en levetid på 74 år

6



asteren


0

50

100

150

200

250

Ekskl. karbonatisering Inkl. karbonatisering

VedligeholdByggeriArmeringBeton



Kilde: Center for Grøn Beton



asteren




0

50

100

150

200

250

Ekskl. karbonatisering Inkl. karbonatisering

VedligeholdByggeriArmeringBeton

Kilde: Center for Grøn Beton

7



asteren


Mål

Mål

Dokumentere miljøeffekten af betons karbonatisering, dvs. CO2-optag i de Nordiske lande.

Budget

2,6 mill. kr.

Projektperiode

December 2003 – december 2005



asteren


Partnere

Teknologisk Institut, DKAalborg Portland A/S, DK

Betonindustriens Fællesråd, DKCement och Betong Institutet, S

Cementa AB, SByggforsk, NO

Norcem A/S, NOElkem ASA Materials, NO

Icelandic Building Research Institute, IS

8



asteren


Delprojekt 1 Modellering af

CO2 binding

Delprojekt 2Betonproduktion og anvendelse før, nu

og i fremtidenDelprojekt 3CO2 uptag

efter nedrivning

Delprojekt 4Syntese og

dokumentation

Projektplan



asteren


CO2-optag

Karbonatiseringsdybde

dc = k·(t)0.5

k - Hastighedsfaktort - Tid

CO2-optag

0.75·C·CaO·(MCO2/MCaO)(kg/m3)

C - masse af Portland-cement klinker pr. m3 betonCaO – andel af CaO i cement-klinkerne (masse)M - molmasse af hhv. CO2 og CaO

Modeller

9



asteren


0.7511.53 Begravet

0.50.7512 Vådt

3.56915 Indendørs

2.546 10 Beskyttet

11.52.55 Eksponeret

> 35 MPa25-35 MPa15-20 MPa< 15 MPa

Hastighed af CO2-optag

mm/year0.5

Modeller



asteren


Statistik

Betonproduktion i Norden

• Mængde beton produceret i 1950 og 2003• Betontyper• Gennemsnitlig tykkelse af hver betontype• Eksponering

10



asteren


Statistik

Ready-mixed concrete Pre-cast elements Pre-cast products Thickness

(mm) Thickness

(mm) Thickness

(mm) Walls 180 Hollow-core slabs 300 Paving 60 Slabs 200 Other slabs 120 Blocks 160

Foundations 240 Roof 120 Elements 120 Civil eng. structures* 400 Walls 220 Pipes and others 60

Facades 70+150 Columns/Beams 300x300

Other 150

Betonproduktion i Norden

• Mængde beton produceret i 1950 og 2003• Betontyper• Gennemsnitlig tykkelse af hver betontype• Eksponering



asteren


Affald fra nedrivning

Genanvendelse af beton

630.000-720.000Finland

52.000Island

1.080.000-1.200.000Sverige

800.000-1.200.000Danmark

650.000-975.000Norge

Betonaffald (tons)

11



asteren




• % af betonaffald, der genanvendes• Partikelstørrelsesfordeling af nedknust beton• Eksponering



asteren


0

20

40

60

80

100

DK NO IS SE

Rec

ycle

d co

ncre

te ru

bble

(%)

current by 2010



• % af betonaffald, der genanvendes• Partikelstørrelsesfordeling af nedknust beton• Eksponering

12



asteren


Betydning af partikelstørrelse

0

4.000

8.000

12.000

0,001 0,01 0,1 1 10

size (m)

surfa

ce a

rea

(m2 )

wallRCA concrete

rubble Genanvendelse af beton



asteren


Beregnet CO2-optag inedknust beton

10 mm 1 mm

Total carbonation by ~1.100 years

Total carbonation by ~11 years

Total carbonation by ~1 month

100 mm

Particle sizes % Volume (m3) Volume carbonated

after 5 years (m3) <1mm 21 140.252 140.252

1 -10mm 30 200.360 200.360 10-30mm 44 293.861 155.238 >30mm 5 33.393 7.056

Beregning: 75% karbonatiseret efter 5 år


13



asteren


Accelereret prøvning




asteren


0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Time (h)

g C

O2

/ kg

cem

ent c

linke

r

1. N1-210: w/c = 0,442. N2-211: w/c = 0,603. N3-212: w/c = 0,604. N4-213: w/c = 0,605. N5-214: w/c = 0,606. N6-69: w/c = 0,757. N7-70: w/c = 0,758. DK-3: w/c = 0,729. DK-4: w/c = 0,41

6.

7.3.

4.

2.

1.

8.

9.

5.


Accelereret prøvning

14



asteren


Nedknust beton,

oplagret 1 år




asteren


Vigtigste antagelser

1. 75% a CaO i cement kan karbonatisere [100% CH + 50% (CSH + Afm + Aft)]

2. Karbonatisering beregnet for 100 år = 70 års levetid + 30 år efter nedrivning

3. Ca. 85% af al beton nedrives efter 70 år (dvs. alt beton, der ikke er våd eller begravet

4. 50 til 90% 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)

Samm

endrag

15



asteren


Total beregnet karbonatisering

NO - 2003

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

year

m3 c

arbo

nate

d

concrete produced 2003 life time after demolition

28% carbonated

58% carbonated

Samm

endrag



asteren


NO - 2003

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

year

m3 c

arbo

nate

d


28% carbonated

58% carbonated


NO - 2003

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

year

m3 c

arbo

nate

d


28% carbonated

58% carbonated

Samm

endrag

16



asteren


NO - 2003

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

year

m3 c

arbo

nate

d


28% carbonated

58% carbonated


NO - 2003

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

year

m3 c

arbo

nate

d


28% carbonated

58% carbonated

Samm

endrag



asteren


NO - 2003

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

year

m3 c

arbo

nate

d


28% carbonated

58% carbonated

SE - 2003

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

year

m3 c

arbo

nate

d


32% carbonated

57% carbonated

DK - 2003

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

years

m3 c

arbo

nate

d


37% carbonated

86% carbonated


Samm

endrag

17



asteren


CO2-optag over 100 årDK - 2003

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

years

CO

2 (to

nnes

)

emitted - calcination - 2003 life time after demolition

concrete uptake = 26% of CO2

emitted

Kun CO2 der er optaget i Danmark

Cementeksport

Samm

endrag



asteren


NO - 2003

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000

2003 2023 2043 2063 2083 2103

years

CO

2 (to

nnes

)

emitted - calcination - 2003 life time after demolition

concrete uptake = 24% of CO2

emitted

CO2 uptake in 100 years

Samm

endrag

18



asteren


Hvad viser undersøgelsen?

Konklusion



asteren


• Betons CO2 cyklus svarer til biobrændsler, med undtagelse af at kun en andel af CO2

emissionen optages i løbet af de første 100 år


Konklusion

19



asteren




• Denne andel varierer fra land til land afhængig af hvorledes beton håndteres efter nedrivning


Konklusion



asteren




• Denne andel varierer fra land til land afhængig af hvorledes beton håndteres efter nedrivning

• Man bør derfor tage effekten af karbonatiseringmed i vurderingen af de samlede CO2

emissioner fra cementproduktionen – specielt når betonen genanvendes efter nedknusning


Konklusion

20



asteren


Andre har tilsvarende ideer !

Konklusion



asteren


Men………

DETTE ER FORELØBIGE RESULTATER !

• Vi er sikre på, at CO2-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

21



asteren


Tak!

beton optager co - teknologisk.dk co2-optag_jsd.pdf1 klik for at redigere teksttypografierne i...

Documents