Betong knuses for gjenvinning i Taiyuan i Shanxi-provinsen i Kina. Kina er suverent verdens største betong-forbruker og produsent, og lager mer enn halvaparten av all sementen i verden. (Foto: Jon Woo/Reuters/NTB Scanpix)
Betong knuses for gjenvinning i Taiyuan i Shanxi-provinsen i Kina. Kina er suverent verdens største betong-forbruker og produsent, og lager mer enn halvaparten av all sementen i verden. (Foto: Jon Woo/Reuters/NTB Scanpix)

Kan vi bruke betong med god klimasamvittighet?

Sementbransjen er en av de største utslippsverstingene. Men sementprodukter kan også lagre CO2.

Published

Betong er det vanligste byggematerialet i verden. Det er så fleksibelt, sterkt og praktisk at vi bruker helt ufattelige mengder av materialet på verdensbasis.

Betongbruken har virkelig eksplodert de siste årene, mye på grunn av Kinas enorme vekst. 

Den viktigste ingrediensen i betong er sement.

Totalt ble det produsert mer enn 75 milliarder tonn sement mellom 1930 og 2013, ifølge en studie i tidsskriftet Nature Geoscience.

Til sammenligning veier alt vannet i Mjøsa veier rundt 56 milliarder tonn, og Mjøsa er nesten 450 meter på det dypeste. Da har du i tillegg 20 milliarder tonn igjen.  All denne sementen ble brukt til å lage betong og mørtel, som igjen brukes til å sette opp byene vi bor i.

Mjøsa er diger og dyp. Men alt vannet i innsjøen veier fortsatt mindre enn 76 tonn sement. (Foto(Foto: Øyvind Holmstad/<a href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/">CC BY-SA 3.0</a>)
Mjøsa er diger og dyp. Men alt vannet i innsjøen veier fortsatt mindre enn 76 tonn sement. (Foto(Foto: Øyvind Holmstad/CC BY-SA 3.0)

Men sementindustrien er en av de største CO2-synderne i verden. Det blir anslått at den globale sementproduksjonen står for rundt fem prosent av alle CO2-utslipp.

Det høres kanskje ikke så mye ut men det er mer enn dobbelt så mye som utslippene fra all luftfart.

Sementproduksjon er ikke bare en CO2-kilde. Betong suger også til seg CO2 – nesten halvparten av utslippene hvis vi skal tro de kinesiske forskerne bak den nye studien.

Men hvorfor er utslippene så store? Og bør CO2-svampeffekten tas med i utslippsregnskapene?

Sement og betong?

Først: en liten begrepsavklaring siden disse ordene brukes om hverandre. Sement er hovedingrediensen i betong og mørtel. Betong er en blanding av sement, vann, sand og stein (for eksempel singel). Mørtel består av sement, vann og sand, og brukes blant annet til å binde murstein til hverandre.

Sement lages ved å brenne en blanding av kalkstein sammen med for eksempel kvarts og skifer. Blandingen knuses og varmes opp i store, roterende ovner på rundt 1450 grader. Da får du noe som heter klinker, som etter hvert males opp sammen med gips og blir til sement.

En roterende sementovn. (Foto: LinguisticDemographer)
En roterende sementovn. (Foto: LinguisticDemographer)

Kalkstein er rett og slett massevis av små forsteinede og sammenpressede koraller og bløtdyr som levde i havet for mange millioner år siden. Alle disse dyrene består blant annet av karbon, så kalksteinen er satt sammen av blant annet karbon og oksygen.

Når kalksteinen varmes opp settes det i gang en kjemisk prosess som kalles kalsinering, hvor CO2 brennes bort fra kalksteinen.

– Størsteparten av utslippene fra sementindustrien kommer fra kalsineringsprosessen, sier Christian John Engelsen, som er seniorforsker ved Sintef Byggforsk. Har har forsket på CO2-opptak i betong.

Resten av utslippene kommer fra oppvarning av ovnene og transport.

Det kombinerte utslippet fra den globale sementindustrien blir anslått til å være rundt seks prosent av CO2-utslippet i verden - på tvers av alle industrier og sektorer. 

Betong er forøvrig ikke en moderne oppfinnelse. Romerne brukte massevis av materialet, men kunsten gikk tapt etter at romeriket falt. Her kan du lese mer om romersk betong.

CO2-lagring

Men etter at betongen er satt opp skjer det noe rart. Den begynner å ta opp CO2 igjen. Det går sakte, men det er en ustoppelig prosess. Dette kalles karbonatisering.

For de spesielt interesserte: Kalkstein består for det meste av kalsiumkarbonat som blir til kalsiumoksid i ferdig sement.  

Inne i en ferdig bygget betongvegg finnes det små porer med vann. CO2 fra utsiden trenger inn i betongen og blandes ut i dette vannet. Kalsiumoksidet i veggen reagerer med CO2 og vann, og CO2 blir tatt opp i kalsiumoksidet. Dette blir til kalsiumkarbonat, og blir dermed den samme kjemiske forbindelsen som kalksteinen i starten av prosessen.    

Men hvor mye av de originale utslippene fra kalkbrenningen blir tatt opp igjen av betongen og mørtelen som bygges i verden?

Halvparten av utslippene?

Den nye studien anslår  at det er 43 prosent. Forskerne selv hevder at karbonatiseringen har fått for lite oppmerksomhet i utslippsmodeller.

Forskerne mener også at CO2-lagringen må tas med i klimaregnskapene til FNs klimapanel. Men hvordan kommer de fram til dette tallet?

De har satt opp store regnestykker for å lage et forslag til hvor mye CO2 som egentlig tas opp av sementprodukter. De har sett på fire forskjellige typer, og prøvd å regne ut hvor mye CO2 som har blitt tatt opp av de forskjellige typene i hele verden mellom 1930 og 2013.

Jo mer overflateområde som er i kontakt med luften, jo mer CO2 vil betongen suge til seg. Derfor er tynne lag med mørtel som brukes for eksempel på fasader den mest effektive CO2-svampen, ifølge forskerne.

Denne mørtelen lagret nesten 98 prosent av det originale CO2-utslippet fra brenningen. Tykke betongvegger lagrer mindre i den samme tidsperioden, siden mindre av betongen er i kontakt med luften.

Betong lagret rundt 16 prosent, mens litt mer blir lagret under rivning, da mye betong som har vært gjemt bort inne i veggen kommer ut i friluft.

Til sammen blir dette 43 prosent, ifølge denne studien.

Et kalksteinsbrudd i Virginia i USA. (Foto: Anne Carter/<a href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/">CC BY-SA 3.0</a>)
Et kalksteinsbrudd i Virginia i USA. (Foto: Anne Carter/CC BY-SA 3.0)

I Norge

Christian John Engelsen ved Sintef har ledet arbeidet med en rapport som ser på nettopp hvor mye CO2 som blir tatt opp i betong i Norge.

– Våre resultater er ikke helt sammenlignbare med denne studien, men vi fikk noen lignende tall, sier Engelsen til forskning.no.

De så på hvor mye norsk betong kommer til å lagre i framtiden – ikke hvor mye som har blitt lagret. De anslår at norsk betong kommer til å lagre rundt 15 prosent av utslippene fra brenningen av kalksteinen.  Den nye studien anslår at betongen lagret 16 prosent.

Engelsen mener også at disse anslagene bør tas med i utslippsregnskapene til FNs klimapanel, noe de ikke er i dag. Da vil kanskje utslippsandelen fra sementindustrien gå ned i oversiktene.

Kull

Men vi snakker fortsatt bare om utslipp fra kalken som brennes i produksjonen. Blant annet er ikke utslipp fra oppvarming av ovnene med i regnestykket.

– Disse utslippene bestemmes i stor grad av andelen fossilt brensel, mener Engelsen.

Kull har vært det tradisjonelle brenselet for å få de temperaturene som trengs for å lage klinker.

– Andelen fossilt brennstoff som brukes i sementproduksjon i verden er veldig varierende. I Norge og Europa har andelen blitt mye lavere, men Kina og India har ganske mye mer bruk av fossilt brennstoff.

Kina er en gigant

Sementproduksjon i verden er en samling utrolige tall. I 2013 produserte Kina 2,4 milliarder tonn med sement, ifølge denne tabellen. Det er nesten 60 prosent av den totale produksjonen det året.

Til sammenligning ble det produsert mindre enn en promille av den kinesiske mengden i Norge: 1,6 millioner tonn i det samme året, ifølge hjemmesidene til Norges eneste sementprodusent, Norcem.

På hjemmesidene sine har de også en oversikt over hva slags brensel de bruker. Det meste av brenselet er «bearbeidet avfall» som de kaller det, for eksempel brukte bildekk eller dyremel.

I 2013 brukte Norcem nesten 63 000 tonn med kull, som er omtrent 30 prosent av den totale brenselsmengden.   

Spørsmålet er hvordan utslipp fra den globale sementindustrien kommer til å se ut i framtiden. Det har blitt eksperimentert med karbonfangst ved Norcem-fabrikken i Breivik, men det finnes ikke noe fungerende anlegg i vanlig drift enda.  

Som i mange andre utslippsspørsmål er Kina en viktig brikke i spillet. Denne rapporten fra 2015 slår fast at Kina står for en fjerdedel av CO2-utslippene i verden, hvor fossile brennstoff og sementindustrien er de største bidragsyterne.

Referanser:

Xi mfl: Substantial global carbon uptake by cement carbonation. Nature Geoscience, november 2016. DOI: 10.1038/ngeo2840. Sammendrag.