Rakennusmateriaalien vaikutukset sillan ilmastopäästöjen laskennassa
Pirttikoski, Kasperi (2022)
Pirttikoski, Kasperi
2022
Rakennustekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Civil Engineering
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-03-23
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202203222663
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202203222663
Tiivistelmä
Ihmisen aiheuttama ilmastonmuutos tulee muuttamaan elinolosuhteita ympäri maapalloa. Nykyään puhutaankin ilmastonmuutoksen hillitsemisestä ja toisaalta siihen varautumisesta. Euroopan Unioni on asettanut tavoitteeksi hiilineutraaliuden vuoteen 2050 mennessä. Suomi on valtiona pyrkimässä hiilineutraaliuteen vuoteen 2035 mennessä. Myös muilla Pohjoismailla on vastaavia, EU:ta kunnianhimoisempia tavoitteita. Asetetut tavoitteet aiheuttavat tarpeen vähentää päästöjä kaikilla sektoreilla.
Tämä diplomityö pyrkii kokoamaan tilannekuvaa Pohjoismaisista käytännöistä siltojen päästölaskennassa sekä rakennusmateriaalien tyypillisistä päästöistä ja niiden vähennyspotentiaalista. Aluksi luvussa 2 esitetään siltojen päästölaskentaan liittyviä standardeja, käsitteistöä ja menetelmiä. Tarkoituksena on tarjota olennainen tieto selkeässä ja tiiviissä muodossa.
Siltojen osuudesta väyläinfrastruktuurin päästöistä ei ole Suomessa tehty selvityksiä. Diplomityössä tarkasteltujen neljän hankkeen pohjalta voidaan todeta, että tälläinen tarkastelu olisi mahdollista tuottaa joko takautuvasti määräluetteloiden pohjalta tai teettämällä elinkaariarvioinnit useammassa hankkeessa. Päästöjen ennakointia varten esitetään käytettäväksi parametreja siltatiheys ja siltojen pituuden osuus hankeosan kokonaispituudesta.
Pohjoismaissa rakennushankkeiden päästöarviointi perustuu CEN/TC 350:n eurooppalaisiin standardeihin. Standardit päivittyvät lähivuosina, joten muutoksiin laskenta- ja allokointiperiaatteissa on varauduttava. Päästöarvioinnissa yleensä käytettävä panospohjainen laskenta on pääpiirteissään helppoa: panoksia kerrotaan niiden päästötiheyksillä. Epävarmuuksia liittyy kuitenkin esimerkiksi tarkasteltaviin moduuleihin ja käytettäviin päästötiheyksiin.
Pohjoismaiset väyläviranomaiset tekevät paljon yhteistyötä päästölaskennan ja elinkaariarvioinnin tutkimuksessa. Maissa käytettävät tai käyttöönotettavat arviointimenetelmät ovat myös keskenään samankaltaisia. Menetelmät ovat panospohjaisia, mutta tarkasteluun sisällytettävät elinkaarimoduulit vaihtelevat maittain. Esimerkiksi Ruotsissa yli 50 miljoonan kruunun infrastruktuurihankkeille asetetaan päästöraja, jota ei saa ylittää. Rajan alittamisesta maksetaan portaittainen bonus.
Diplomityön pääsisältönä voidaan pitää lukua 4, jossa analysoidaan sillanrakennuksessa käytettävien materiaalien ilmastovaikutuksia käsittelevää hajanaista ja osin teollisuuden tuottamaa tutkimustietoa. Lisäksi tarkastellaan yleisellä tasolla rakentamisesta ja kuljetuksista aiheutuvia päästöjä, joista olisi syytä tehdä oma selvityksensä. Erikseen käsitellään tarkemmin päämateriaaleina betoni-, teräs- ja puurakenteiden kantavat materiaalit. Minkään materiaalin ei voida sanoa olevan muita vähäpäästöisempi, vaan vertailu tulee tehdä vastaavien rakenteiden välillä.
Työn tulosten pohjalta esitetään luvussa 5 suosituksia, miten sillanrakentamisen päästöjä voidaan vähentää. Myös diplomityössä tarpeellisiksi todettuja jatkotutkimusaiheita esitetään. Anthropogenic climate change will change living conditions worldwide. Nowadays it's usual to approach the problem on how to mitigate it and on how to adapt to it. The European Union has set a target to be carbon neutral by 2050. Finland is aiming to be carbon neutral as a state by 2035. Other Nordic countries have similar targets, that are more ambitious than EU targets. To achieve the targets, emissions cuts are needed in every industry.
This Thesis endeavours to report the state-of-the-art of Nordic practises on life-cycle assessment of bridges and materials utilised in their construction. Attention is paid also to the ways to cut the emissions of common materials. In chapter 2, the relevant standards, terms and methodologies are presented. These are intended to be presented in a clear and concice form.
No studies exist on the share of bridges in the emissions of transport infrastructure in Finland. In the thesis emissions calculations of four FTIA's construction projects were studied. Based on the study it is shown that it is possible to make this kind of examination either regrressively based on existing bills of quantities, or by including a life cycle assessment (LCA) on more future construction projects. To make a predictive model to estimate emissions in different projects, parameters bridge density and the share of the bridge lenghts in relation to the total length of the project are presented to be used.
The LCA of infrastrucure constructions in the Nordics is based on European standards developed by CEN/TC 350. The standards are to be updated in the coming years, so changes in the assessment and allocation principles are excepted. Common LCA methods are principally easy: quantities of inputs are multiplied by their specific emission factor. There are uncertainties, however, in the emissions modules and factors used in the assessments.
The Nordic transportation authorities cooperate on studying the emissions calculation and life cycle assessment. Assessment methods used or developed in the Nordic countries are rather similar compared to each other. The methodology is same, but the life cycle modules included vary. For example, in Sweden for projects over 50 million SEK a mandatory carbon budget is set. There's also a bonus model if the contractor lowers the emissions more than required.
Chapter 4, where climate effects of the common construction materials are analysed, can be seen as the main part of Thesis. The analysis is based mainly on peer evaluated articles, but also studies produced by the industries is used where appropriate. The climate effects of construction and transportation activities are also studied in general, and should be studied more in the future. Materials used in concrete, steel and timber superstructures are comprehensively studied from the perspective of their climate effects. In general, no material can be said to be eco-friendly, as the comparison should be made between equivalent structures.
In the chapter 5 ways to lower the emissions of bridge construction, as well as subjects for further research, are presented.
Tämä diplomityö pyrkii kokoamaan tilannekuvaa Pohjoismaisista käytännöistä siltojen päästölaskennassa sekä rakennusmateriaalien tyypillisistä päästöistä ja niiden vähennyspotentiaalista. Aluksi luvussa 2 esitetään siltojen päästölaskentaan liittyviä standardeja, käsitteistöä ja menetelmiä. Tarkoituksena on tarjota olennainen tieto selkeässä ja tiiviissä muodossa.
Siltojen osuudesta väyläinfrastruktuurin päästöistä ei ole Suomessa tehty selvityksiä. Diplomityössä tarkasteltujen neljän hankkeen pohjalta voidaan todeta, että tälläinen tarkastelu olisi mahdollista tuottaa joko takautuvasti määräluetteloiden pohjalta tai teettämällä elinkaariarvioinnit useammassa hankkeessa. Päästöjen ennakointia varten esitetään käytettäväksi parametreja siltatiheys ja siltojen pituuden osuus hankeosan kokonaispituudesta.
Pohjoismaissa rakennushankkeiden päästöarviointi perustuu CEN/TC 350:n eurooppalaisiin standardeihin. Standardit päivittyvät lähivuosina, joten muutoksiin laskenta- ja allokointiperiaatteissa on varauduttava. Päästöarvioinnissa yleensä käytettävä panospohjainen laskenta on pääpiirteissään helppoa: panoksia kerrotaan niiden päästötiheyksillä. Epävarmuuksia liittyy kuitenkin esimerkiksi tarkasteltaviin moduuleihin ja käytettäviin päästötiheyksiin.
Pohjoismaiset väyläviranomaiset tekevät paljon yhteistyötä päästölaskennan ja elinkaariarvioinnin tutkimuksessa. Maissa käytettävät tai käyttöönotettavat arviointimenetelmät ovat myös keskenään samankaltaisia. Menetelmät ovat panospohjaisia, mutta tarkasteluun sisällytettävät elinkaarimoduulit vaihtelevat maittain. Esimerkiksi Ruotsissa yli 50 miljoonan kruunun infrastruktuurihankkeille asetetaan päästöraja, jota ei saa ylittää. Rajan alittamisesta maksetaan portaittainen bonus.
Diplomityön pääsisältönä voidaan pitää lukua 4, jossa analysoidaan sillanrakennuksessa käytettävien materiaalien ilmastovaikutuksia käsittelevää hajanaista ja osin teollisuuden tuottamaa tutkimustietoa. Lisäksi tarkastellaan yleisellä tasolla rakentamisesta ja kuljetuksista aiheutuvia päästöjä, joista olisi syytä tehdä oma selvityksensä. Erikseen käsitellään tarkemmin päämateriaaleina betoni-, teräs- ja puurakenteiden kantavat materiaalit. Minkään materiaalin ei voida sanoa olevan muita vähäpäästöisempi, vaan vertailu tulee tehdä vastaavien rakenteiden välillä.
Työn tulosten pohjalta esitetään luvussa 5 suosituksia, miten sillanrakentamisen päästöjä voidaan vähentää. Myös diplomityössä tarpeellisiksi todettuja jatkotutkimusaiheita esitetään.
This Thesis endeavours to report the state-of-the-art of Nordic practises on life-cycle assessment of bridges and materials utilised in their construction. Attention is paid also to the ways to cut the emissions of common materials. In chapter 2, the relevant standards, terms and methodologies are presented. These are intended to be presented in a clear and concice form.
No studies exist on the share of bridges in the emissions of transport infrastructure in Finland. In the thesis emissions calculations of four FTIA's construction projects were studied. Based on the study it is shown that it is possible to make this kind of examination either regrressively based on existing bills of quantities, or by including a life cycle assessment (LCA) on more future construction projects. To make a predictive model to estimate emissions in different projects, parameters bridge density and the share of the bridge lenghts in relation to the total length of the project are presented to be used.
The LCA of infrastrucure constructions in the Nordics is based on European standards developed by CEN/TC 350. The standards are to be updated in the coming years, so changes in the assessment and allocation principles are excepted. Common LCA methods are principally easy: quantities of inputs are multiplied by their specific emission factor. There are uncertainties, however, in the emissions modules and factors used in the assessments.
The Nordic transportation authorities cooperate on studying the emissions calculation and life cycle assessment. Assessment methods used or developed in the Nordic countries are rather similar compared to each other. The methodology is same, but the life cycle modules included vary. For example, in Sweden for projects over 50 million SEK a mandatory carbon budget is set. There's also a bonus model if the contractor lowers the emissions more than required.
Chapter 4, where climate effects of the common construction materials are analysed, can be seen as the main part of Thesis. The analysis is based mainly on peer evaluated articles, but also studies produced by the industries is used where appropriate. The climate effects of construction and transportation activities are also studied in general, and should be studied more in the future. Materials used in concrete, steel and timber superstructures are comprehensively studied from the perspective of their climate effects. In general, no material can be said to be eco-friendly, as the comparison should be made between equivalent structures.
In the chapter 5 ways to lower the emissions of bridge construction, as well as subjects for further research, are presented.