Hvordan materialer fra bygge- og rivingsavfall kan erstatte naturlige ressurser i byggeindustrien

Mengden bygge- og rivingsavfall som genereres hvert år er betydelig, og utgjør en stor del av det totale avfallet som håndteres globalt. I Tyskland, for eksempel, varierer mengden bygge- og rivingsavfall årlig mellom 72 og 89 millioner tonn. Dette tallet kan variere avhengig av den økonomiske situasjonen, ettersom byggeaktivitetene øker eller reduseres i samsvar med markedsbehovene. Samtidig er det viktig å merke seg at bruken av resirkulerte materialer i byggeprosessen fortsatt er i en tidlig fase sammenlignet med forbruket av naturlige råmaterialer.

Hovedapplikasjonene for resirkulerte bygge- og rivingsmaterialer er veibygging og jordarbeid. Imidlertid spiller ikke resirkulerte aggregater, for eksempel knust betong, en betydelig rolle i betongproduksjon på nåværende tidspunkt. Når man sammenligner de behandlede og resirkulerte mengdene bygge- og rivingsavfall med de naturlige aggregatene som brukes i byggeindustrien, blir det tydelig at de naturlige mineralressursene fortsatt dominerer sterkt.

Statistikk viser at det er en klar tendens til at en stor del av bygge- og rivingsavfallet består av mineraler, stein og jord, som i større grad kan resirkuleres. For eksempel ble det i Tyskland rapportert at så mye som 71 millioner tonn byggematerialer ble produsert ved hjelp av resirkulerte materialer, hvor en betydelig andel stammer fra stein og jordavfall. Dette betyr at, til tross for at bruken av naturlige ressurser som sand og grus fortsatt er dominerende, er det økende muligheter for å erstatte disse med resirkulerte materialer.

En annen viktig faktor i vurderingen av materialsykluser i byggsektoren er resirkuleringsraten og erstatningsraten. Resirkuleringsraten beskriver hvor stor del av byggeavfallet som faktisk blir resirkulert til byggevarer, mens erstatningsraten indikerer hvor mye av de naturlige råmaterialene som er blitt erstattet med resirkulerte byggematerialer. Ifølge beregninger er erstatningsraten for byggeindustrien mellom 10 og 15 %, noe som er et relativt lavt tall. Den begrensede erstatningen skyldes at store mengder av de forbrukte råmaterialene er "låst" i bygninger og strukturer, og derfor ikke lett kan gjenvinnes.

Samtidig, hvis man ser på ulike typer bygge- og rivingsavfall, er det store forskjeller i hvor lett det er å resirkulere disse. For eksempel er avfall fra veiriving, som består av bituminøse blandinger, lettere å resirkulere på grunn av sin relativt homogene sammensetning. Bygningene som rives, gir et større mangfold av materialer, og mye av dette er mineralbasert avfall som kan resirkuleres, men ikke alltid effektivt. Annet avfall som byggavfall fra byggeplasser består ofte av organiske materialer og blir derfor i stor grad resirkulert til andre formål, ikke nødvendigvis som byggematerialer.

Den totale resirkuleringsraten for bygge- og rivingsavfall har økt litt over de siste 18 årene, men det er fortsatt store utfordringer knyttet til mengden materiale som faktisk kan bearbeides til resirkulerte byggematerialer med de nødvendige kvalitetene. For eksempel er jord- og steinmaterialer ofte vanskelige å prosessere på en måte som gir et produkt med definerte og ensartede egenskaper, og dermed er det begrenset hva som kan brukes fra disse materialene i byggekontekster.

Det er derfor viktig å forstå at selv om det er et potensial for å erstatte naturlige ressurser med resirkulerte materialer, er det utfordringer med å gjøre dette på en bærekraftig måte. For å øke erstatningsraten er det nødvendig med betydelig forskning og utvikling på hvordan man kan forbedre kvaliteten på resirkulerte materialer og hvordan man kan gjøre behandlingen av bygge- og rivingsavfall mer effektiv. Videre er det viktig at byggebransjen adopterer flere bærekraftige praksiser og at det legges til rette for en mer systematisk resirkulering i industrien.

Endtext

Hvordan sorteringsteknologier påvirker resirkuleringen av bygge- og rivningsavfall

Forskning på bruk av membranskruer i sortering av bygge- og rivningsavfall har vist at innholdet av gips i tungmaterialet synker sammenlignet med innholdet i råmaterialet. I tillegg til gips, skilles også andre mineraler med lav tetthet ut, noe som fører til en betydelig økning i tettheten til det tunge materialet. Denne endringen, som demonstrert i ulike studier, viser en markant forskjell i partikkelens tetthet og sammensetning etter behandlingen. For eksempel, etter behandling i et membransorteringssystem, kan tettheten på det resirkulerte materialet økes betraktelig, men dette skjer på bekostning av utbyttet. Selv ved lave gipsinnhold, under 1 %, forblir utbyttet av tungmateriale på rundt 0,85 kg per kg innmat, med et lettmaterialeutbytte på 0,15 kg per kg. Ved et gipsinnhold på 10 % synker tungmaterialeutbyttet til 0,75 kg per kg, mens lettmaterialeutbyttet øker til 0,25 kg per kg. Vanligvis blir lettmaterialene ikke resirkulert, og må derfor håndteres på en kostbar måte, noe som reduserer lønnsomheten til prosessen.

I en annen tilnærming til våt sortering, påvirkes prosessene av forskjellige parametere, som vannabsorpsjon og tetthet. Generelt sett er våtsortering mindre følsom for partikkelstørrelse sammenlignet med tørrsortering, noe som gjør det lettere å sortere materialer i bredere partikkelfraksjoner. I prosessene som benytter hydro-separatorer og skrueseparetorer, forblir tetthetsfordelingen på materialene relativt konstant, med noen unntak for spesifikke typer materialer som betong og murstein. I tilfelle vannmetning, vil materialene i en våt prosess kunne gjennomgå flere fysiske endringer som gjør separeringen mer utfordrende. For eksempel, i tilfelle av porøs betong eller gips, vil disse materialene endre tetthet og dermed også deres evne til å bli separert effektivt.

Våt sortering er et effektivt verktøy når det gjelder å sortere finere og grovere aggregater, men det er viktig å merke seg at den også har sine begrensninger. En av de største utfordringene er behovet for å rense og dewatering materialene etter sortering. Dette kan medføre ekstra kostnader og krever betydelig energi, spesielt når man jobber med store mengder bygge- og rivningsavfall. Når man jobber med stasjonære anlegg, er det viktig å merke seg at det utvunnede lett- og tungmaterialet må gjennomgå dewateringprosesser før de kan gjenbrukes eller resirkuleres videre. Dette skjer vanligvis via skjermer, og vaskvannet som benyttes i prosessen kan resirkuleres etter behandling, med bare vannet som går tapt ved materialtransport som må erstattes.

I prosessen med å sortere metaller, som jern og ikke-jernholdige metaller, brukes magnetiske metoder som er vanlig i behandling av bygge- og rivningsavfall. Magnetfeltet fra elektriske eller permanente magneter brukes til å separere magnetiske materialer som for eksempel armeringsstål og små jernbiter. Effektiviteten av disse metodene avhenger av flere faktorer, som feltstyrken til magnetene, materialstrømmenes hastighet, og form og størrelse på materialene som skal skilles ut.

En annen teknologi som benyttes for å separere metaller, er eddy-current sortering, som benyttes til å skille ut elektrisk ledende materialer som rustfritt stål, aluminium og kobber. I denne prosessen skaper et vekslende magnetfelt en elektrisk strøm i de ledende materialene, som igjen genererer et magnetfelt som frastøter materialene, og dermed skiller dem fra det øvrige avfallet. Effektiviteten av denne teknologien avhenger sterkt av materialenes elektriske ledningsevne og densitet, og selv om den fungerer godt for materialer som aluminium, er det mindre effektivt for metaller som bly, som har lav ledningsevne og høy densitet.

Hvordan kan resirkulerte byggematerialer brukes i konstruksjon og jordarbeid?

Resirkulerte byggematerialer, når de består av materialgrupper som betong, naturstein, sand og grus, kan brukes uten spesifikke restriksjoner, så lenge bygge- og miljøparametrene overholdes. Tette keramiske produkter og asfalt er også resirkulerbare, så lenge de ikke dominerer. Byggematerialer med lavere styrke og fine komponenter kan derimot by på problemer ved gjenbruk. Når det gjelder produksjon av betong, kan resirkulerte byggematerialer som hovedsakelig består av naturaggregater, betong og mindre enn 30 % masseandel tegl, samt små og strengt begrensede mengder asfalt, mineralbundne murmaterialer og urenheter, benyttes i stor grad. Denne betongen er godt egnet til bruk i boligbygging, samt for produksjon av elementer i betong og betongprodukter. På den andre siden er betonger med resirkulerte aggregater mindre egnet for industri- og landbruksbygninger samt til infrastrukturarbeid.

Derfor er det viktig å differensiere innstrømmene av materialer etter sammensetning og forurensning under behandlingen. I de beste scenariene kan betongskrap uten forurensninger brukes direkte i produksjonen av betong, mens i de dårligste scenariene, hvor betongskrapet er forurenset og heterogent, kan det fortsatt benyttes som tilbakefyllingsmateriale, men ikke fra et miljømessig perspektiv. For å unngå deponering må materialegenskapene påvirkes gjennom en flertrinnsprosess for å oppfylle de strukturelle kravene til betong eller miljøkravene til tilbakefylling.

I konstruksjon og jordarbeid spiller tilbakefylling en sentral rolle. Jordarbeid omfatter strukturelle tiltak hvor enten jordens form eller plassering endres, eller jordsmonnet får endrede egenskaper. De viktigste strukturer i jordarbeid er dammer, fyllinger, flate flater, grøfter og utgravningsgropper. Jord er det mest brukte byggematerialet for jordarbeid, men resirkulerte byggematerialer kan også benyttes. De kan brukes som underlag under fundament eller baseplater, for å forbedre bæreevnen til jordsmonn, til midlertidige veier, til tilbakefylling av rørgrøfter og utgravningshull, samt for oppføring av dammer eller fyllinger.

For tilbakefylling eller lag som må tåle laster fra strukturer over eller kjøretøytrafikk, er det nødvendig med tilstrekkelig stabilitet. Derfor foretrekkes ofte resirkulerte betong- og natursteinaggregater med høy partikkelstyrke. Ved tilbakefylling der bæreevnen er mindre viktig, kan resirkulerte materialer med lavere styrke benyttes. De resirkulerte byggematerialene må være tilstrekkelig stabile, og de må ikke lekke, synke eller løfte seg i løpet av bruken. Strukturelle krav til bruk av resirkulerte byggematerialer i jordarbeid er derfor relativt lave, men innholdet av asfalt (under 10 % masseandel) og fremmedmaterialer som tre, gummi, plast og tekstiler (under 0,2 % masseandel) er begrenset. Tarbindemidler må ikke være inkludert, og partikkelstørrelser under 4 mm skal være spesifisert.

Ved behandling av resirkulerte materialer til jordforbedring er det viktig at materialene har nødvendig bearbeidbarhet og komprimeringsegenskaper. Disse egenskapene er avhengig av partikkelstørrelsesfordelingen og vanninnholdet, og kan dermed tilpasses kravene i hvert enkelt tilfelle. For at de resirkulerte materialene skal kunne benyttes under spesifikke forhold, må miljøkravene til materialene vurderes. For eksempel, hvis de plasseres i et område med permeabelt grunnvann og åpen plassering, kan materialene kun benyttes dersom eluatene har nesten drikkevannskvalitet.