Framtidens asfalt

Framtidens asfalt – hur påverkas miljön?

08.07.2019, Tom Lipkin, lektor vid Yrkeshögskolan Novia

 

Användningen av asfalt påverkar onekligen miljön på flera sätt. Framställningen av bitumen är i sig självt energikrävande och tär på en ändlig naturresurs (olja). Transporter och framställning av stenmaterial är även det energikrävande. Användningen av naturmaterial (grus, sand) och krossat berg sätter spår i naturen. Den största energianvändningen är ofta själva asfalttillverkningen då stora energimängder tillförs. Utifrån allmänna krav på minskad energiförbrukning och minskat kolfotavtryck måste dock även beläggningsbranschen ändras. Både materialanvändning och arbetsmetoder måste ses över.

Vid tillverkning av vanlig AB- massa är stenmaterialet den förhållandevis billiga delen och bitumen plus tillsatser den dyra. Ifall gammal bortfräst asfalt inte återanvänds klassificeras denna av avfallslagen som avfall. Enbart via bitumeninnehållet har den gamla asfalten ett betydande ekonomiskt värde. I det fall att den gamla asfalten innehåller stenmaterial av mycket hög kvalitet är även det en orsak att återvinna asfalten. Det måste finnas vägande skäl för att inte återanvända gammal asfalt.

 

Finland en föregångare i återvinning

Just med tanke på den ekonomiska fördelen att återanvända asfalt började asfaltindustrin återanvända asfalt redan på 1970-talet. Finland har hela tiden varit en föregångare av återvinning av asfalt och i nuläget återanvänds uppskattningsvis 1 miljon ton gammal asfalt varje år.

Direktiven för hur asfalt återanvänds finns i asfaltnormerna från 2017 samt i InfraRYL. Återanvändningen styrs därtill av miljöskyddslagen och miljöskyddsförordningen, avfallslagen och avfallsförordningen samt via MARA- förordningen. Dessa randvillkor kan inte kringgås även om återanvändningen i sig självt inte skulle orsaka men för hälsa eller miljö. [1]

Ifall en asfaltblandning innehåller över 20 % gammal asfalt definieras massan som RC- massa (RC = recycling). Asfaltnormerna ger möjlighet att blanda med 50 % gammal massa i slitlagret och 70 % gammal asfalt i övriga bundna lager. Dock är det beställaren som avgör hur mycket RC- massa som sätts med i blandningen. En allmän uppfattning inom branschen är att en högre andel RC- massa ger en lägre livslängd för beläggningen. Åsikterna går dock isär och i marknadsföring beskrivs RC- massa som likvärdig med massa blandad med jungfrulig massa.

 

Är RC- massa lika bra?

För att svara på frågan behöver vi se på egenskaperna hos både den gamla och nya massan. Bitumen i den gamla asfalten är hård och oxiderad. För att utnyttja det gamla bituminet måste detta uppvärmas. Sålunda får bituminet delvis tillbaka sin elasticitet och vidhäftningsförmåga. Dock är de realogiska egenskaperna inte likvärdiga i jämförelse med nyproducerat bitumen. För att ytterligare förbättra egenskaperna blandas så kallat föryngringsmedel med, vanligtvis under 1 % av den totala bitumenmängden. Denna bitumen är extremt mjuk och elastisk. För ett bra slutresultat behöver det gamla och det nya bituminet, tillsammans med föryngringsmedlet, blandas ihop på ett optimalt sätt. Om detta lyckas kan man förvänta sig en RC massa med likvärdiga egenskaper som en blandning utan gammal asfalt.

 

”Allt påverkar allt”

Ett bindemedel med god elasticitet, tillräcklig hårdhet och vidhäftningsförmåga är nödvändigt för en god beläggning. Emellertid beror beläggningens kvalitet och livslängd på samverkan av många andra faktorer. Blandningstid och temperatur måste vara rätt, likaså utläggningstemperatur. Den varma massan måste hållas homogen fram till att beläggningsarbetet är utfört. Komprimeringen måste utföras mycket väl för att hålrumsandelen skall bli tillräckligt liten. Med en större hålrumsandel ökar risken för en negativ klimatpåverkan och asfalten fryser lättare sönder.

 

Generellt är den största enskilda faktorn som påverkar beläggningens hållbarhet kvaliteten på stenmaterialet. Detta måste ha tillräcklig hårdhet, lämplig kornform men framför allt mycket gott nötningsmotstånd.

När man blandar med gammal asfalt (granulat) kommer det stenmaterial som befunnit sig vid vägytan att vara mer nedslitet. För att kompensera för detta bör det nya stenmaterialet ha en något grövre kornfördelning. Kvaliteten av beläggningen kommer slutligen att bli en funktion av alla de faktorer som påverkar den slutliga hållbarheten. Man kan säga att i praktiken blir asfaltens kvalitet densamma som kvaliteten på ”den svagaste länken”.

 

Återvinning direkt på plats

Sedan 1980-talet har man i Finland återvunnit den gamla beläggningen direkt på platsen. Metoden kallas i Finland REMIX. Den gamla vägbeläggningen värms upp med för ändamålet tillverkade uppvärmare (”grillar”). Den upphettade massan blandas om med nytt bitumen, nytt stenmaterial och föryngringsmedel. Massan läggs ut med vanlig utläggare. Med hjälp av metoden behöver man tillföra endast så mycket massa som nötts bort från den gamla asfalten. Därtill kan man lämna de mindre trafikerade kanterna obehandlade. Metoden är kostnadseffektiv men kvaliteten blir normalt inte lika bra som beläggning tillverkad i asfaltstation.

 

 

Ifall man önskar en högre kvalitet kan man först upphetta den gamla asfalten och av denna skapa ett undre asfaltlager. Det nya tillförda stenmaterialet och bituminet läggs högst uppe. I detta fall kommer ytskiktet att ha en högre kvalitet än det undre och sålunda längre livslängd. Denna metod benämns REMIX+ men är dyrare att genomföra.

Aalto universitetet i Finland har forskat i möjligheterna att effektivera REMIX- metoden. Framför allt har man önskat att erhålla djupare kunskap i vilka temperaturer och på vilket sätt bituminet kan återfå sina ursprungliga egenskaper. Man anser emellertid att det krävs mer undersökningar innan man bättre kan tillämpa forskningsresultaten i vanliga beläggningsarbeten. [2]

 

Kan klimatförändringen ge en ”boost”?

Med hänvisning till hur media aktualiserar klimatförändringen kan man förmoda att konsumenter i framtiden mer medvetet väljer miljövänligare alternativ. Den offentliga sektorn är den största beställaren av asfaltbeläggningar. Även i nuläget beaktas miljöfaktorer vid offentlig upphandling och man kan anta att denna utveckling fortgår. Med andra ord kommer en miljövänligare beläggning att på det sättet erhålla en konkurrensfördel.

Det finns många sätt att göra asfalten mer miljövänlig. Asfalten behöver för att erhålla en lämplig konsistens en viss mängd finmaterial, så kallat filler. Traditionellt har man använt kalk som filler, men man kan även använda andra restmaterial så som till exempel flygaska.

I Sverige har man gjort försök med att blanda asfaltkross med i asfalten och resultaten har varit positiva. Man minskar således mängden avfall på samma gång som man erhåller en värdefull råvara.

I Finland används i de flesta fall brännolja för att värma upp stenmaterialet vid asfalttillverkning. Försök att ersätta brännolja med andra bränslen pågår, och bland annat har man prövat att använda olika biooljor. Vissa entreprenörer i Sverige har helt övergått till användning av bioolja. [3]

Biooljor bildas bl.a. inom livsmedelsindustrin och kan normalt inte användas som människoföda eller som djurfoder. Ombyggnad av förbränningstekniken, så att man använder biooljor istället för tung brännolja, är relativt lätt att utföra. Biooljan bryts lätt ner i naturen vid spill och har generellt goda egenskaper med tanke på miljön.

I Norge används gas som energikälla vid asfalttillverkning. I Finland används i nuläget (2019) gas vid två stationer. Det finns en uppenbar potential att använda mer gas men i branschen anser man att byråkratin och tillståndsförfarandet vid gasanvändning är alltför krångligt. Man efterlyser ett enklare och tydligare tillståndsförfarande som är likvärdigt med den modell som används i Norge.

Man kan även använda biogas som energikälla förutsatt att andelen metan är hög och gasen har en jämn kvalitet. [4]

Trä som energikälla

Man har gjort försök med användning av träflis, träpellets eller trädamm som energikälla men dessa har inte nämnvärt tagits i bruk i Finland. Användningen av trä som energikälla har flera nackdelar. Träet borde malas till ett träpulver, men denna process är i sig självt energikrävande. Därtill tillkommer sannolikt en hög kostnad även för transporten, eftersom energimängden per volymenhet är relativt liten.

 

Alternativ till bindemedel

I det fall man har kunnat frångå brännolja kommer bitumenanvändningen att vara den faktor som mest påverkar asfaltens miljöpåverkan. Finns det då alternativ till bitumen? Försök pågår i Sverige där man har ersatt upp till 25 % av bituminet med lignin. I Nederländerna har man testat fullskalig beläggning med bindemedel som till 50 % består av lignin. Lignin finns i växternas cellväggar och bildas som en restprodukt vid bl.a. cellulosaframställning. Än så länge kan man inte med säkerhet säga hur ligninet påverkar beläggningens livslängd. [5]

 

”Lägre CO2 utsläpp – lägre energikostnad”

Normalt behöver bituminet ha en temperatur på 180 °C för att vidhäftning, homogenitet och bearbetbarhet skall var tillräckligt bra. Vid lägre temperaturer är det främst bearbetbarheten som minskar då asfaltmassan blir trög.

Främst via olika typer av tillsatsmedel kan man dock bibehålla kvaliteten vid lägre temperaturer. Kommersiellt används benämning ”grön asfalt” eller ”ECO asfalt” för beläggningar utförda vid lägre temperaturer, kring 120–140 °C.

Man har ganska länge använt vaxer vid asfalttillverkning för att erhålla en beläggning som bättre klarar av temperaturväxlingar. Med mjuka bitumen blir beläggningen skör vid höga temperaturer. Vid hårdare bitumen förlorar man i elasticitet och vidhäftning.

Det finns flera olika typer av vaxer på marknaden. Ett av dessa är Sasobit, ett vax som framställs av kolföreningar. I svenska undersökningar har man konstaterat att vaxet ger en förbättrad hanterbarhet och sänkt tillverkningstemperatur. Stabiliteten på asfaltmassan har märkbart kunnat förbättras. [6]

Även i Finland har man forskat i användningen av lågtempererad asfalt (LTA). Flera av aktörerna på marknaden saluför lågtempererad asfalt. En av teknikerna för att producera lågtempererad asfalt grundar sig på användningen av skummad bitumen. Med denna metod bibehålls asfaltmassans bearbetbarhet och stabilitet vid en lägre utläggningstemperatur, men risken finns för en ökad hålrumsandel. Ifall andelen hålrum ökar, medför det en sämre väderbeständighet. Därtill indikerar resultaten att vid användning av skummad bitumen måste man noggrannare kontrollera inverkan av inblandningen av RC- massan. [7]

Utvecklingen av lågtempererad asfalt har dock gått framåt och beläggningen uppges vid marknadsföringen att den har samma kvalitet som normal asfalt. [8]. Erfarenheterna av LTA (lågtempererad asfalt, low temperature asphalt) från Norge och Sverige är goda.

 

Bonus för entreprenören

Man är överens om att kolfotavtrycket från beläggningsindustrin går och kan sänkas. Detta kan ske genom skattestyrning och lagstiftning men framförallt genom att beställarna styr efterfrågan i en miljövänligare riktning.

Motiva Oy utförde på beställning av trafikverket en utredning av hur miljösynpunkter bättre kan beaktas inom beläggningsbranschen. [8] Utredningen fokuserade i första hand på hur energiförbrukningen och koldioxidutsläppen kan minskas, och man tog fasta på att alla delar i produktionen bör omfattas, vilket innebär bl.a:

  • Energiförbrukning för att införskaffa råmaterialen
  • Framställning av produkter
  • All transport
  • Verksamheten på arbetsplatserna

Man gav förslag på hur beställaren kan införa vissa minimimiljökrav på produkten. Olika modeller från utlandet jämfördes med syftet att skapa ett bonussystem vid offertförfrågningar, varvid beställaren bättre kan beakta beläggningens miljöpåverkan redan i offertskedet. Om entreprenörerna i branschen vet hur miljöfaktorerna beaktas, kommer detta att styra investeringarna i en miljövänlig riktning. Utan nyinvesteringar och ny teknik blir det i praktiken omöjligt att minska koldioxidutsläppen.

Det som anses som är en utmaning är svårigheten att verifiera minskningen av koldioxidutsläppen. Därför bör kvalitetskontrollen av miljövänligare beläggningar vara noggrann och tydlig innan ett bonussystem tas i bruk.

En beläggning skall dimensioneras för 10-tals år framåt. För att en miljöanalys skall vara relevant måste man beakta hela livslängden (LCA- analys). Detta understryker det faktum att man måste kunna prioritera miljöfaktorer på rätt sätt. Beläggningen är i slutändan en kompromiss av den kvalitet man önskar, den miljöpåverkan man kan acceptera och det pris man är villig att betala.

 

Källor:

[1] Ruohoniemi, Jaakko. Uusiomateriaalit rakentamisessa – asfaltti, betonimurske ja vaahtobetoni/kevytkiviaines. 2019 https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/161507/Ruohoniemi_Jaakko.pdf?sequence=2&isAllowed=y

[2] Pellinen, Terhi ; Makowska, Michalina 2018. Tutkimus asfalttipäällysteen uusiokäytöstä REMIX-tekniikalla.
https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/32636

[3] www.peab.se. https://peabasfalt.se/aktuellt-inom-asfalt/aktuellt/dubbla-rekord-visar-att-okad-produktionsvolym-kan-uppnas-med-minskad-klimatpaverkan/

[4] Amomatic oy, muntlig information 03.06.2019

[5] www.nyteknik.se https://www.nyteknik.se/energi/forskartestet-gron-asfalt-med-lignin-6344244

[6] Lundberg, Roger. Miljöanpassade beläggningar. 2015. https://vdocuments.mx/session-28-roger-lundberg.html

[7] Hujanen, Pekka. Matalalämpöasfaltti – selvitys vaahdotusmenetelmän käytöstä. 2016.
https://dspace.cc.tut.fi/dpub/bitstream/handle/123456789/24168/hujanen.pdf?sequence=1&isAllowed=y

[8] Tiia Merenheimo, Henrik Österlund och Isa-Maria Bergman: Ympäristönäkökohtien huomioiminen päällystehankintojen kehittämisessä. Liikennevirasto, kunnossapito. Helsinki 2018. Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä 61/2018. 39 sivua. ISSN-L 1798-6656, ISSN 1798- 6664, ISBN 978-952-317-653-9.