Ny studie dokumenterer at man kan redusere klimagassutslipp med opptil 85 prosent ved å bygge høyhus med bærekonstruksjon i tre i stedet for i stål og betong. Energi- og miljørådgiver Julie Lyslo Skullestad i Asplan Viak har gjennomført den første norske studien som sammenlikner høyhus bygget i tre, stål og betong i et klimaperspektiv.

Når gjenbruk og gjenvinning også medregnes, kan klimapåvirkningen fra bærekonstruksjoner reduseres med over 100 prosent ved å velge tre fremfor stål og betong. Høye bygg i tre gir også lavere kostnader.

– Årsaken er at byggematerialer i tre lagrer karbon gjennom byggets levetid, og kan deretter brennes for å erstatte fossile energikilder, sier Julie Lyslo Skullestad.

Innen bygget rives kan nye trær vokse opp og på forhånd kompensere for CO2-utslippet fra forbrenningen av treavfallet, ved å ta opp karbon gjennom fotosyntesen. Dette gjør trematerialer til et svært gunstig valg med hensyn til klimaet. Sammenliknet med stål og betong kan bruk og gjenvinning av trematerialer føre til klimagassbesparelser på over 100 prosent.

– Over 100 prosent. Hvordan er det mulig?

– Dersom man regner med et såkalt konsekvens-perspektiv, og også tar med effekter av gjenbruk og gjenvinning, vil trekonstruksjoner kunne få over 100 prosent lavere klimapåvirkning enn konstruksjoner i stål og betong. Når man ser virkningene av bruk og gjenbruk samlet, gir det å bygge i stål og betong en netto økt klimapåvirkning, mens bruk av tre gir netto reduksjon i klimapåvirkning. Kombinasjonen av å lagre karbon i trematerialene gjennom byggets levetid, og å benytte materialene etter riving av bygget til energiformål, er såpass gunstig at bruk av trematerialer på denne måten gir lavere klimapåvirkning enn å ikke bruke trematerialene i det hele tatt, sier hun.

Livsløpsvurdering

– LCA (Life Cycle Assessment) er en standardisert metode for å vurdere miljøpåvirkningene fra hele verdikjeden til et produkt eller et system (se også faktaboks). Konsekvens-LCA er en metode for livsløpsanalyser der vi i tillegg til å medregne utslipp som er en direkte følge av produksjon, bruk og avhending av et produkt, ser på hvordan bruken av dette produktet kan innvirke på fremtidige utslipp. Dette innebærer både å se på hvordan produksjonen av produktet påvirker tilgangen på ulike varer på markedet, og på hvordan produktet kan benyttes i avhendingsfasen. Da blir regnestykket et annet enn når vi bruker konvensjonelle metoder for livsløpsanalyser der vi kun summerer opp utslipp for de ulike prosessene som er direkte involvert, forteller Skullestad.

– Man kan selvsagt diskutere hvor man bør sette grensene for hva som skal tas med i livsløpsanalyser, og dette avhenger av hva analysen skal brukes til. Jeg har tatt med bruk av avfallet, der trematerialer etter rivning kan benyttes til energiproduksjon for å erstatte naturgass, betong kan benyttes som veifylling, og stål resirkuleres. Dette for å synliggjøre mulige fremtidige konsekvenser av de ulike materialvalgene. Det er imidlertid vanskelig å forutsi fremtiden, så beregninger av klimapåvirkning så langt frem i tid må man ta med en klype salt.

Skullestad forteller at det er svært vanskelig å regne på denne måten, og at hennes forskning ikke er perfekt.

– Noen vil si at den er feil, siden jeg ikke har tatt med alle mulige fremtidige scenarier. Jeg er fullt klar over at erstatning av naturgass ikke er representativt for alle tilfeller, og at vi ikke kan vite hvilke fremtidige energikilder vi eventuelt kan erstatte. Jeg så på et nordisk marked, og brukte naturgass som eksempel, fordi dette er aktuelt å erstatte flere steder i Norden i dag.

– Scenariet viser et potensiale for reduksjon av klimagassutslipp dersom man bruker trematerialene på en fornuftig måte for et tenkt case. Når man skal beregne klimapåvirkning fra reelle bygg er det imidlertid viktig å ta i betraktning hvordan materialene mest sannsynlig vil benyttes etter byggets levetid. Denne metoden å gjøre LCA på er fortsatt i startfasen, men jeg tror den vil utvikles videre og bli benyttet av flere i fremtiden, sier hun.

I forbindelse med sitt mastergradsarbeid ble det utarbeidet en vitenskapelig artikkel basert på funnene, publisert i tidsskriftet Energy Procedia. Skullestads veileder, professor Rolf André Bohne og forsker Jardar Lohne var medforfattere, begge tilknyttet NTNU. Asplan Viak har bistått med dimensjoneringen av bæresystemene og veiledning i utarbeidelse av LCA-metodikken.

– Ble du overrasket over resultatene?

– Egentlig ikke. Det finnes andre studier som viser dette. Men at økningen av etasjer øker lønnsomhet og klimaregnskapet positivt til fordel for tre er nytt. Jeg har ikke funnet litteratur som har påvist dette tidligere, sier hun.

Mer lønnsomt med høyhus i tre enn lavere bygg

Undersøkelsene til Skullestad viser at generelt sett er det mer lønnsomt å bygge høyhus i tre enn lavere bygg i tre, sammenliknet med betong. Redusert byggetid for bærekonstruksjoner med prefabrikkerte massivtre-moduler kan i tillegg redusere kostnader knyttet til rigg og drift av byggeplass.

Funnene til Skullestad peker på at fordelen ved å bygge i tre øker dersom høyden for bygg er over 12 etasjer. Dette gjelder både klimapåvirkning og kostnader, som skyldes at materialmengdene øker mer moderat for høyere trestrukturer enn for betongstrukturer i beregningene som er gjort som del av et mastergradsarbeid ble det benyttet tre ulike metoder for livsløpsvurdering som varierer i analyseperspektiv når de sammenliknet klimapåvirkningen.

Mellom 34 og 84 prosent lavere klimapåvirkning

Med regnskaps-LCA (se faktaboks) viste det seg at trekonstruksjonene fikk mellom 34 og 84 prosent lavere klimapåvirkning enn betongkonstruksjonene. Forskjellene i beregnet besparelse skyldes ulike antall etasjer og ulike måter å regne utslippene på.

Funnene til Skullestad viser også at besparelse i klimagassutslipp per kvm som følge av å velge bærekonstruksjon i tre fremfor betong avtar med antall etasjer opp til 12 etasjer, men øker fra 12 til 21 etasjer.

Når man skal beregne klimapåvirkning fra reelle bygg er det viktig å ta i betraktning hvordan materialene mest sannsynlig vil benyttes etter byggets levetid

– Regnskaps-LCA er en mindre kontroversiell måte å beregne klimapåvirkning på. Generelt øker materialkostnader per kvm bruttoareal for trekonstruksjonene med antall etasjer. For betongkonstruksjonene avtar imidlertid kostnadene per kvm opp til 12 etasjer, i likhet med materialmengdene. Fra 12 etasjer og oppover øker lønnsomheten ved å bygge i tre grunnet den moderate økningen i materialmengder. Med andre ord kan trestrukturer være konkurransedyktige med eller billigere enn betongstrukturer for høyhus, sier hun.

Analyseperspektivet er viktig

Skullestad forteller at beregnet klimapåvirkning for bæresystemene avhenger av hvilket analyseperspektiv man benytter for livsløpsanalysen. Selv om de varierer, gav bæresystemene i tre i et nordisk marked lavere klimapåvirkning enn bæresystemer i betong for alle beregningsmetoder og scenarier. Hun mener at en utvidet satsning på bygging med bærekonstruksjoner i tre også kan være et godt klimatiltak utenfor Norden, så lenge et bærekraftig skogbruk ligger til grunn for materialproduksjonen.

– Med bærekraftig skogbruk i denne sammenheng mener jeg å forvalte skogen slik at bruk av trematerialer ikke fører til en reduksjon av skogvolumet på sikt. Trær og annen biomasse er et viktig karbonlager som vi er helt avhengige av å opprettholde. For at man skal kunne regne bruk av tre karbonnøytralt må man i prinsippet erstatte alle trær man hugger ned ved å plante nye. Hvis man driver rovdrift på skogen må dette tas i betraktning og man får et annet klimaregnskap, sier hun.

Kritisk til uhemmet bruk av skogen

– Jeg er også kritisk til å bruke skogen uhemmet til energiformål. Det er ikke et godt klimatiltak å hugge ned trær i stor skala for å brenne de med en gang. Da vil all den lagrede karbonen slippes ut på kort tid, og det tar mange år før samme mengde karbon er gjenbundet i nye oppvokste trær. Vi trenger å redusere utslippene våre ganske raskt hvis vi skal nå 2-gradersmålet, og atmosfæren vil ikke merke forskjell på om CO2-utslippene kommer fra trær eller fossile brensler. Det er derfor bedre fra et klimaperspektiv å benytte trærne til materialer, slik at karbonet fortsatt lagres i bygget imens nye trær vokser opp og tar opp mer karbon fra atmosfæren. Etter å ha lagret karbon i løpet av byggets levetid, vil utslippene fra brenning av trematerialene etter avhending være kompensert for på forhånd.

Økt urbanisering og fortetting

Bakteppet for forskningen er at fleretasjes bygg og høyhus med bærekonstruksjoner i tre har økt. Samtidig som det utvikles ny teknologi for bæresystemer har det etablert seg en uformell, global konkurranse om å bygge det høyeste trebygget.

– Den store interessen skyldes klimafordelene ved trematerialer, kombinert med økt urbanisering og fortetting av byer, sier Skullestad.

De siste tiårene har det vært et økt fokus på å redusere energiforbruk og klimagassutslipp knyttet til driftsfasen i bygg. Man vet at med redusert energiforbruk og klimagassutslipp i driftsfasen vil det relative bidraget fra produksjon av byggematerialer øke. Man viser også til at energisparingstiltak som tykkere isolasjon og installasjon av solceller kan føre til en økning i bundet energi og klimagassutslipp for bygg.

Høyhus binder energi og klimagass best

Skullestad forteller at med høyhus følger imidlertid en såkalt «strukturell premie». Dette betyr at høyere bygg krever sterkere bæresystemer og dermed mer materialer per bygningsareal enn lavere bygg. Høyhus har dermed høyere bundet energi og klimagassutslipp per kvm enn lavere bygg.

Hun mener at valg av miljøvennlige byggematerialer blir ekstra viktig for høye bygg. Bæresystemer for høyhus har tradisjonelt bestått av stål og betong. Produksjonen av disse materialene krever mye energi og forårsaker betydelige klimagassutslipp. Betongproduksjonen alene representerer omtrent 5 prosent av globale CO2-utslipp, som er 5 ganger høyere enn CO2-utslippene forårsaket av flyindustrien.

Jeg er kritisk til å bruke skogen uhemmet til energiformål. Det er ikke et godt klimatiltak å hugge ned trær i stor skala for å brenne de med en gang

– Erstatning av bæresystemer i stål og betong med materialer som forårsaker mindre klimagassutslipp kan redusere miljøpåvirkningen fra byggesektoren betraktelig. Byggematerialer i tre har lavere klimagassutslipp enn stål og betong, og kan i tillegg brukes til å lag sterke konstruksjoner, forteller Skullestad.

«CO2-premie» for bygningshøyde

I undersøkelsen er klimapåvirkning per kvm bruttoareal beregnet for alle konstruksjoner slik at man kan vurdere hvordan klimaendringen endres med antall etasjer. På grunn av behovet for større materialmengder per kvm for høye bygg, øker også klimaendringen per kvm, et fenomen som er beskrevet i nyere litteratur som den såkalte «CO2-premien» for bygningshøyde. Denne effekten inntrer for betongkonstruksjonene over 12 etasjer. For trekonstruksjonene er CO2-premien synlig allerede fra 3 etasjer. Økningen i klimapåvirkning per kvm fra 12 til 21 etasjer er imidlertid vesentlig lavere enn for betongkonstruksjonene.

– Dette betyr at potensialet for å redusere klimagassutslipp ved å bygge bygninger med bærekonstruksjoner i tre øker med bygningshøyde over 12 etasjer, forteller Skullestad.

Viktige funn i litteraturstudiet

Skullestad har som del av masteroppgaven gjennomgått litteraturen på emnet. Resultatet av litteraturstudiet peker på at trematerialer og trebygninger forårsaker lavere klimagassutslipp og energiforbruk enn materialer og bygninger i stål og betong.

Betong kan konkurrere med tre

Skullestad forteller at det ikke alltid er praktisk å bare bruke tre. Det kan være nødvendig med et samspill.

– I mitt daglige arbeid hos Asplan Viak ser jeg at et sambruk mellom tre og betong også kan være bra. Man kan ikke alltid velge enten eller, derfor er det viktig å finne den totale løsningen, slik at bygget blir funksjonelt og klimamessig bra.

Skullestad synes utviklingen med lavkarbonbetong er spennende.

– Det blir mer vanlig å bruke betong med lavere klimapåvirkning enn tradisjonell betong. Dette er betong som har blitt tilsatt flyveaske og andre tilsetninger for å minimere innhold av kalkstein i sementen. Det er også utviklet såkalt lavvarmebetong, som nesten kan konkurrere med tre når det gjelder klimapåvirkning. Det er selvsagt en vei å gå før denne typen betong kan benyttes alle steder, men jeg tror betongen i fremtiden vil kunne konkurrere med tre når det gjelder klima hvis utviklingen fortsetter. Men tre har den fordelen at etter riving kan det erstatte fossilt brensel, og det er en naturlig ressurs. En annen effekt er at tre lagrer karbon og spiller positivt inn på innemiljøet, avslutter Skullestad.

Kilder:

Lyslo Skullestad, Julie. 2016. Bygging av høyhus i tre som et klimatiltak, en sammenliknende LCA av bæresystemer i tre og betong for bygg med varierende antall etasjer Master i energi og miljø, NTNU; Institutt for bygg, anlegg og transport.

Lyslo Skullestad, Julie, Bohne, Rolf André, Lohne, Jardar Lohne. 2016. High-Rise Timber Buildings as a Climate Change Mitigation Measure - A Comparative LCA of Structural System Alternatives. Energy Procedia.