Stål som miljøvennlig byggemateriale –
Eksempler på livsløpsanalyse av stålkonstruksjoner,
stålkvaliteter og gjenbruk for miljøvennlige konstruksjoner
Versjon 1, 18 september 2015
www.sisvi.no
1
Miljøutfordringer i
byggebransjen – stålets rolle
Stål produseres hovedsakelig på to forskjellige
måter:
Gjennom det siste århundret har vi i økende
grad blitt var på konsekvensene av våre
aktiviteter her på jorden. Vi tilføyer mer utslipp
til jord, vann og luft enn hva naturen kan
fordøye – og effekten av menneskelig habitat
er ikke lenger mulig å feie under teppet.
Eksempelvis er smog og partikkelutslipp, dårlig
luftkvalitet, sur nedbør, global oppvarming og
lekkasje av næringssalter til sjø og vann alle
tegn på menneskelig aktivitet. Her står
byggesektoren for størsteparten av utslippene
blant industrisektorene, med utvinning av
halvparten av alle primærmaterialer, 40% av
sluttenergiforbruk,
en
tredjedel
av
klimagassutslipp og en tredjedel av alt avfall i
Europa(1,2). Byggebransjen har derfor et enormt
ansvar, som gjenspeiles i myriaden av
miljøtiltak, standarder, retningslinjer og
frivillige ordninger som har dukket opp de siste
tiårene.
Samtidig er vi en verden i vekst, og skal vi
fortsette utbygging og utbedring av boliger,
næringsbygg,
offentlige
bygninger
og
infrastruktur må dette skje på en bærekraftig
måte. Dette setter høye krav allerede i
prosjekteringen, samt til byggets energi- og
ressurseffektivitet. Men den aller viktigste
nøkkelen til reduserte utslipp er riktig valg av
miljøvennlige materialer.
2
Stålproduksjonen
Stålproduksjon er verdens nest største næring,
etter petroleumsindustrien, målt i omsetning
(4)
. I 2014 ble det produsert 1665 millioner tonn
stål på verdensbasis, noe som er tilnærmet en
dobling siden årtusenskiftet (3). Gjennomsnittlig
stålforbruk i verden per person har økt fra 150
kg i 2001 til 217 kg i 2014 (4). Fram mot 2050 er
det forventet at stålproduksjonen må økes
med 50% i forhold til dagens nivå, for å møte
behovet til den økende befolkningen (5).
Versjon 1, 18 september 2015

Ved bruk av basisk surstoffovn (Basic
Oxygen
Furnace-BOF),
hvor
malmbasert råjern er basismateriale.
Råjernet blir fremstilt i masovner fra
jernmalm, koks og kalkstein. Denne
produksjonsmetoden
benytter
gjennomsnittlig 1400 kg jernmalm, 800
kg koks, 300 kg kalkstein og 120 kg
resirkulert stål for å produsere 1000 kg
råstål (6). Ca 70% av verdens stål
produseres på denne måten (3).

Ved bruk av elektrisk lysbueovn
(Electric Arc Furnace – AEF), som
hovedsakelig smelter om resirkulert
stålskrap. Denne produksjonsmetoden
benytter gjennomsnittlig 880 kg
resirkulert stål, 160 kg koks og 64 kg
kalkstein for å produsere 1000 kg råstål
(6)
. Ca 30% av verdens stål kommer fra
gjenbrukt stål (3).
Stålindustrien har en meget høy grad av
utnyttelse av råmaterialer. 96% av alle
råmaterialer blir enten konvertert til
stålprodukter,
direkte
gjenbrukt
i
produksjonen eller brukt til andre formål. Slagg
er det største bi-produktet fra stålproduksjon,
og brukes ofte som tilsetting i sementproduksjon, i asfalt-produksjon eller som
gjødsel. Gass fra produksjonen av stålet blir
renset og brukt internt for å produsere
elektrisitet (6).
2.1
«Vanlig» stål
Uttrykket vanlig stål brukes som regel om
legeringer som hovedsakelig består av jern og
karbon. Denne legeringen kalles også ofte bare
karbonstål,
siden
ingen
andre
legeringselementer er blandet inn (Det kan
være igjen små rester av andre metaller, men
så lenge de ikke er tilsatt med hensikt for å
oppnå spesielle effekter kalles de ikke
legeringer). Inneholder stålet mer enn 2,1%
karbon kalles det ofte støpejern eller
www.sisvi.no
høykarbonstål. Når man begynner å tilsette
andre elementer får man det vi kaller legerte
stål, enten høylegerte eller lavlegerte stål.
Vanlig karbonstål brukes ofte der det er bruk
for store kvantum stål, samtidig som det ikke er
alt for høye krav til egenskapene til stålet.
Vanlig stål er også relativt billig i forhold til mer
avanserte alternativer.
2.2
Høyfast stål
Ståltyper som er legert for å oppnå høyere
styrke, kalles ofte høyfaste stål. Styrken til
stålet blir som regel beskrevet ved
flytegrensen. Desto høyere flytegrense, desto
større styrke. Høyfaste stål har en
karakteristisk flytegrense som er høyere enn
420 MPa (Newton/mm2). Det finnes flere
eksempler på høyfaste stål, som mikrolegerte
finkornstål, seigherdede mikrolegerte stål og
lavlegerte konstruksjonsstål. Høyfaste stål har i
tillegg til høyere styrke flere gode egenskaper,
som
økt
korrosjonsmotstand,
høyere
slitestyrke og lengre levetid.
Den økte materialeffektiviteten høyfaste stål
muliggjør fører med seg en positiv
kaskadeeffekt. Arkitekter kan designe slankere
konstruksjoner og utnytte trange urbane rom
på en bedre måte med sterkere stål. Man
reduserer byggekostnader, energi- og
råvareforbruk, og minsker miljøbelastninga ved
å produsere mindre, transportere mindre og
behandle mindre og lettere stål.
2.3
Resirkulering og ombruk
Stål er 100% resirkulerbart og kan gjenbrukes i
det uendelige uten å miste egenskapene sine.
Omtrent 650 millioner tonn stål resirkuleres
hvert år (7), som fører til betydelige reduksjoner
i energi- og råmaterialforbruk og en
utslippsreduksjon på 900 millioner tonn CO2 (8).
Alt
avfall
fra
stålproduksjonen
og
prosesseringen av stålprodukter blir direkte
resirkulert i produksjonen. Takket være de
magnetiske egenskapene, lar stålet seg lett
utskille fra generelle avfallsstrømmer fra
forbruk.
Versjon 1, 18 september 2015
Stål kan også designes for direkte ombruk ved
bruk av universalutforming, som gjør det enda
mer gunstig med tanke på energieffektivitet.
Om stålet brukes om igjen direkte, eller
resirkuleres og smeltes om, sikres uansett
verdien av råmaterialene investert i
produksjonen. Om lag 75% av alt stål som
noensinne er produsert er fortsatt i bruk i dag
(9)
. Stålets egnethet for resirkulering er en viktig
faktor for byggebransjens mål om å oppnå en
sirkulær byggeøkonomi.
3
3.1
Stål og miljø
Livsløpsanalyse (LCA)
Livsløpsanalyser brukes til å vurdere et
produkts
eller
en
konstruksjons
miljøpåvirkninger gjennom et helt livsløp, fra
vugge til grav. Dette innebærer at man ser på
alle aspekter ved livsløpet, fra utvinning av
råvarer, produksjon, transport, bruksfase og
avhending. Alle energi- og materialstrømmer
inn og ut av systemet kartlegges og evalueres.
Dette verktøyet er svært verdifullt når man skal
skaffe seg et fullstendig oversikt over et
produkts miljøpåvirkninger. LCA er blant annet
benyttet for å utvikle EPD’er som gjør det
enklere å gjøre gode valg av materialer og
teknologier for konstruksjon.
3.2
Friends Arena – Høyfast miljøgevinst
Et eksempel på miljøeffekten av å benytte
høyfaste stål fremfor vanlige stål kan vises fra
konstruksjonen av taket på Friends Arena i
Stockholm. Her er det benyttet 32% høyfast
stål, mens resten består av vanlig
konstruksjonsstål av typen S335 (med
flytegrense på 355 MPa). For å illustrere
effekten av å øke andelen høyfast stål, ble det
regnet ut utslipp av CO2-ekvivalenter for et
referanse-scenario hvor alt stålet er vanlig
S335 stål. Deretter ble det kalkulert utslipp for
det reelle scenarioet, med 32% høyfast stål,
kalt Alternativ A, og et scenario hvor andelen
høyfast stål er økt til 54%, kalt Alternativ B.
Total vekt av taket før oppgradering var 4584
tonn. Etter den reelle oppgraderingen er
totalvekten på 4000 tonn. Dette svarer til en
www.sisvi.no
total vektreduksjon på 13%, og en
vektreduksjon på 21% for de oppgraderte
elementene. Ved oppgradering til alternativ B
havner totalvekten på 3852 tonn. Det gir en
total vektreduksjon på 16%, mens vekten for
de oppgraderte elementene reduseres med
28%.
I figur 1 kan man se hvordan utslippene av CO2ekvivalenter per kilo produsert stål avhenger
av flytegrensen for de forskjellige stålelementene. Utslippstallene i figur 1 gjelder for
«vugge til port» -fasene for stålet.
Figur 1: Utslipp av CO2-ekvivalenter per kilo stål, som en funksjon
av flytegrensa til stålet.
Figur 2 viser hvordan utslippene går ned for
Alternativ A og B for produksjonsfasen og for
transport. Selv om utslippene går opp per
vektenhet stål produsert, som vi ser i figur 1,
går de totale produksjonsutslippene ned, da
det trengs mindre stål for Alternativ A og B.
Transportutslippene senkes når det totalt sett
trengs mindre stål i Alternativ A og B.
Resirkuleringen av stålet bøter på de totale
utslippene. Men som vi ser i figur 2 så er det
mindre stål å resirkulere i Alternativ A og B, og
dermed mindre reduksjon av totale utslipp. I
tillegg til reduserte utslipp i produksjons- og
transportfasen er det flere betydelige fordeler
med sterkere og lettere stål. Fundamentering
av konstruksjonene blir mindre krevende ved
bruk av stål, og spesielt høyfaste stål, som igjen
fører til reduserte utslipp. Under monteringen
av byggverket vil det være flere prosesser, som
for eksempel manøvrering og sveising, som vil
være enklere siden materialet er lettere og
tynnere. Utslippsreduksjonen fra disse
prosessene er ikke så lett å kvantifisere, og er
heller ikke veldig betydelige i den store
sammenhengen, men likevel et bidrag i riktig
retning.
Samlet
utslippsreduksjon
for
henholdsvis Alternativ A og B ligger på 15 og
22% i forhold til referansescenarioet, og vitner
om at mulighetene for miljøgevinst ved økt
bruk av høyfaste stål er betydelige (10).
Før oppgradering
7000
Alternativ A - 32% AHSS
Alternativ B - 54% AHSS
Tonn CO2-ekvivalenter
5000
3000
1000
Stålproduksjon
Transport
Resirkulering
Total
Totalt spart
-1000
-3000
Figur 2: Utslipp av CO2-ekvivalenter i tonn per livssyklusfase.
Versjon 1, 18 september 2015
www.sisvi.no
Dette faktabladet er utarbeidet i samarbeid mellom Norsk Stålforbund og SISVI, et
kompetanseprosjekt som jobber for å fremme bærekraftig innovasjon og delt verdiskapning i norsk
industri. Dette prosjektet er ledet av NTNU og gjennonføres i samarbeid med eksterne
samarbeidspartnere. Se prosjektets hjemmeside: www.sisvi.no.
Kontaktpersoner:
Jon Halfdanarson
NTNU, Koordinator SISVI
[email protected]
Tlf: 482 17 812
Annik Magerholm Fet
NTNU, Prosjektleder SISVI
[email protected]
Tlf: 922 96 890
Kjetil Myhre
Leder i Norsk Stålforbund
[email protected]
Tlf: 410 21 598
Forsidebilde: Tokyo International Forum. Fotograf: Lars Danielsson
Referanser:
1. Statsbygg, 2014. Statsbyggs miljøstrategi 2015-2018. Oslo: Statsbygg.
2. Willmot Dixon, 2010. The Impacts of Construction and the Built Environment [Online].
Willmot Dixon Group. Tilgjengelig:
http://www.willmottdixongroup.co.uk/assets/b/r/briefing-note-33-impacts-of-construction2.pdf
3. Worldsteel, 2015a. World steel in figures 2015 [Online]. Tilgjengelig:
http://www.worldsteel.org/dms/internetDocumentList/bookshop/2015/World-Steel-inFigures-2015/document/World%20Steel%20in%20Figures%202015.pdf
4. Worldsteel, 2015b. Steel facts [Online]. Tilgjengelig: https://www.worldsteel.org/Steelfacts.html
5. Worldsteel, 2015c. Economic sustainability [Online]. Tilgjengelig:
https://www.worldsteel.org/steel-by-topic/sustainable-steel/economic.html
6. Worldsteel, 2015d. Fact sheet: Steel and raw materials [Online]. Tilgjengelig:
http://www.worldsteel.org/publications/factsheets/content/00/text_files/file0/document/fact_raw%20materials_2015.pdf
7. Bureau of International Recycling, 2015. World steel recycling in figures 2010-2014 [Online].
Tilgjengelig: http://www.bir.org/assets/Documents/publications/brochures/Ferrous-report2015-FIN-WEB2.pdf
8. Worldsteel, 2015e. SUSTAINABLE STEEL – Policy and indicators 2015[Online]. Tilgjengelig:
http://www.worldsteel.org/dms/internetDocumentList/bookshop/2015/Sustainability-Steel2015/document/Sustainable%20Steel%3A%20Policy%20and%20Indicators%202015.PDF
9. Worldsteel, 2015f. STEEL IN THE CIRCULAR ECONOMY – A life cycle perspective [Online].
Tilgjengelig: http://www.worldsteel.org/dms/internetDocumentList/bookshop/2015/Steelin-the-circular-economy---A-life-cycleperspective_vfinal/document/Steel%20in%20the%20circular%20economy%20%20A%20life%20cycle%20perspective.pdf
10. Jernkontoret, 2013. Environmental evaluation of steel and steel structures, s66-s71. [Online].
Tilgjengelig:
http://www.jernkontoret.se/globalassets/publicerat/handbocker/stalkretsloppet_slutrappor
t_miljohandbok_engelsk_web.pdf
Versjon 1, 18 september 2015
www.sisvi.no