CO2-emissie scope 3 Ketenanalyse Beton en prefab betonelementen
Inhoud 1
2
Inleiding ........................................................................................................................................... 2 1.1
Doel van het document ........................................................................................................... 2
1.2
Leeswijzer ................................................................................................................................ 2
De CO2 prestatieladder .................................................................................................................... 3 2.1
Scopes...................................................................................................................................... 3
2.2
Niveaus en invalshoeken ......................................................................................................... 4
3
Keuze ketenanalyses ....................................................................................................................... 4
4
Beschrijving van de waardeketen.................................................................................................... 5
5
6
4.1
Algemeen................................................................................................................................. 5
4.2
Cement .................................................................................................................................... 6
4.3
Beton ....................................................................................................................................... 7
Emissiebronnen in de keten ............................................................................................................ 8 5.1
Samenstelling beton ................................................................................................................ 8
5.2
Cement .................................................................................................................................... 9
5.3
Produceren van beton ............................................................................................................. 9
5.4
Transport ............................................................................................................................... 10
5.5
Samenvattting ....................................................................................................................... 10
Conclusie ....................................................................................................................................... 10
1
1
Inleiding
1.1 Doel van het document Knipscheer staat op dit moment op niveau 4 van de CO2 prestatieladder. Het is de wens om niveau 5 te behalen en hiermee een wezenlijke bijdrage te leveren aan de mondiale vermindering van de CO2 uitstoot. Onderdeel van niveau 5 van de CO2 prestatieladder is het in kaart brengen van de scope 3 emissies (S3) van de organisatie. S3 emissies ontstaan bij de productie van producten en de levering van diensten, die door de organisatie worden ingekocht. Het Greenhouse Gas (GHG) protocol van de World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) en de World Resources Institute (WRI) beschrijft een methodiek om de S3 emissies van een organisatie in kaart te brengen. Toepassingen van deze methodiek wordt door de CO2 prestatieladder geëist. De methodiek bestaat uit vier stappen: 1. 2. 3. 4.
Het in hoofdlijnen in kaart brengen van de waardeketen Het bepalen van de relevante S3 emissiebronnen Het identificeren van de partners in het kader van de waardeketen Het kwantificeren van de data, vallende binnen de grenzen van S3
In dit document worden, overeenkomstig de methodiek, de relevante S3 emissies bepaalde die een gevolg zijn van de inkoop van beton en prefab betonelementen ten behoeve van de realisatie van de werken. Dit document is opgesteld door Dhr. G. van den Hoed in samenwerking met Dhr. J. Smit, KAM coördinator. Met Knipscheer wordt in dit document de organisatorische eenheid van de volgende vennootschappen bedoeld:
Knipscheer Infrastructuur B.V. Knipscheer Rail-Infra B.V. Knipscheer Infra-Clean B.V.
1.2 Leeswijzer In het volgende hoofdstuk wordt eerst een samenvatting gegeven van de CO2 prestatieladder. Hoofdstuk 3 gaat in op de afweging welke ketens binnen Knipscheer geanalyseerd zullen worden. In dit hoofdstuk worden de gemaakte keuzes gemotiveerd. Hoofdstuk 4 beschrijft de waardeketen van beton en prefab betonelementen. Geprefabriceerde betonelementen bestaan in allerlei soorten en maten. Er zijn veel standaard producten zoals betonstraatstenen, betonbuizen, maar ook maatwerk als brugliggers. In hoofdstuk 5 wordt ingegaan op de relevante emissiebronnen in de keten. Welke bronnen dragen aanzienlijk bij aan de totale CO2-emissie van de waardeketen. Daarbij wordt tevens stilgestaan bij mate van beïnvloeding door Knipscheer op de CO2 emissies van derden.
2
In hoofdstuk 6 conclusies worden getrokken uit de uitgevoerde ketenanalyse. De in deze rapportage gebruikte gegevens zijn ontleend aan een model gemaakt door Cementbouw voor het effect van het bijmengen van betongranulaat in het productieproces van beton, websites van cement/beton producenten, Greeve&Seventer, “CO2 footprint Xiriton (2008) en eigen data uit de projectadministratie van Knipscheer Infrastructuur.
2
De CO2 prestatieladder
2.1 Scopes De CO2 prestatieladder is grotendeels gebaseerd op het Greenhouse Gas (GHG) Protocol van de World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) en de World Resources Institute (WRI). Het GHG protocol verdeelt de uitstoot van broeikasgassen in een drietal scopes op basis waar de gassen worden uitgestoten. De CO2 prestatieladder heeft de scopes overgenomen, maar heeft de invulling ervan enigszins aangepast. Scope 1: Directe emissies Emissies die binnen de eigen organisatie ontstaan als gevolg van haar eigen activiteiten, zoals emissies door verbranding van brandstoffen in installaties, machines en eigen vervoermiddelen. Scope 2: Indirecte emissies Emissies die ontstaan door de opwekking van elektriciteit die de organisatie gebruikt zoals emissies door centrales die deze elektriciteit leveren. In tegenstelling tot het GHG protocol rekent de CO2 prestatieladder “zakelijke vliegreizen” business air travel en “gebruik van privé auto’s voor zakelijke reizen” (personal cars for business) tot scope 2. Scope 3: Indirecte emissies Emissies die het gevolg zijn van de activiteiten van de organisatie, maar die voortkomen uit bronnen waarvan de organisatie noch eigenaar, nog beheerder is. Voorbeelden zijn emissies bij de productie van ingekochte materialen de verwerking van het bedrijfsafval en het gebruik van het door de organisatie geleverde product, dienst of levering.
3
2.2 Niveaus en invalshoeken De CO2 prestatieladder heeft zes treden, opklimmend van 0 naar 5, welke niveaus worden genoemd. Per niveau is een vaste set van eisen gedefinieerd. Deze eisen komen voort uit vier invalshoeken, elk met een eigen weegfactor. De vier invalshoeken met bijbehorende weegfactor zijn: Invalshoek A B C D
Inzicht Reductie (ambitie) van CO2 emissie Transparantie (intern en extern) Participatie in CO2 initiatieven
Weegfactor 40% 30% 20% 10%
3 Keuze ketenanalyses Het CO2 projectteam van Knipscheer heeft een beoordeling gemaakt welke emissiebronnen geanalyseerd kunnen worden. In aanmerking komen emissiebronnen die producten leveren waarvan het bedrijf grote hoeveelheden inkoopt en verwerkt. Op basis van de vastgestelde jaarrekening 2012 en 2011 is er een specificatie gemaakt van de kosten voor grond- en hulpstoffen. Hierbij wordt veronderstelt dat de inkoopwaarde van de producten tevens de grootte van de CO2 emissie aangeeft. 47,6% van de inkoopwaarde van de omzet heeft betrekking op grond- en hulpstoffen. De andere 52,4% bestaat uit kosten uitbesteed werk en andere externe kosten, zoals ingekochte arbeid, uitbesteed straatwerk en dergelijke. Bij de beoordeling van de emissiebronnen is er alleen gekeken naar de categorie grond- en hulpstoffen en niet naar de externe kosten. De kosten voor grond- en hulpstoffen kunnen als volgt worden gespecificeerd: Diversen 6%
Grond- en hulpstoffen
Materieel 27% Materiaal 67%
4
67% van de kosten voor grond- en hulpstoffen bestaat uit de inkoop van materialen. Daarom is van de betreffende categorie een nadere specificatie opgesteld.
Materiaal Asfalt 1%
Zand 9%
Diversen 24%
Funderingsmateriaa l 4% Grond 1%
Beton/Pre-fab betonelementen 50% PvC/Kunststof 11%
Uit bovenstaande grafiek is af te leiden dat beton en pre-fab betonelementen een materiële post is voor wat betreft de inkoop van grond- en hulpstoffen. Asfalt heeft een relatief klein aandeel in de inkoopwaarde van de materialen. De keten van zand is relatief kort en bestaat met name uit logistiek. Mede door deze omstandigheid is het op eerste gezicht lastig om in de keten van zand reductiedoelstellingen te formuleren en te realiseren. Naar aanleiding van bovenstaande specificatie is er door Knipscheer gekozen om voor de inkoop van beton en prefab betonelementen en de inkoop van PVC een ketenanalyse te maken. Beide materialen zijn bouwproducten die in grote hoeveelheden door de GWW (Grond, Weg en Waterbouw) sector worden toegepast. Deze producten worden door Knipscheer niet zelf geproduceerd, echter worden zij wel in veel gevallen voorgeschreven door de klant in bestekken en specificaties en Knipscheer heeft als zodanig geen directe invloed op de CO2 footprint van deze bouwproducten.
4
Beschrijving van de waardeketen
4.1 Algemeen Beton is een kunstmatig steenachtig materiaal, dat als bouwmateriaal wordt gebruikt. Beton is een oneindig chemisch proces, het materiaal wordt naar verloop van tijd alleen maar sterker. Modern beton in Nederland is samengesteld uit het bindmiddel cement en uit één of meer toeslagmaterialen zoals zand, grind of steenslag. Cement heeft als eigenschap dat het door toevoeging van water verhardt. Goed beton is een mengsel waarin de korrelgroottes van de verschillende soorten zand en grind, in de juiste hoeveelheden, elkaar zodanig aanvullen dat het mengsel uithardt tot een steenachtig en duurzaam materiaal. In tegenstelling tot bijvoorbeeld gips lost uitgehard beton niet meer op in water. Door de relatief lage prijs van het materiaal, de relatieve inertie en door de vele toepassingsmogelijkheiden is beton een veelgebruikt bouwmateriaal. Jaarlijks wordt er door de
5
geïndustrialiseerde landen bijna een kubieke meter beton per persoon gebruikt, dit is ongeveer 2.300 kg per persoon per jaar. 4.2 Cement Cement is een snelhardend bindmiddel dat gebruikt wordt voor bouwwerken. Cement bestaat voornamelijk uit calciumwaterstofsilicaat, een fijngemalen materiaal dat na mengen met water een plastische massa vormt, die zowel onder water als in de buitenlucht verhardt. Met cement kunnen daartoe geschikte materialen aan een gekit worden tot een, ook in water, stabiele massa. Cement wordt voornamelijk gebruikt als grondstof voor beton en metselspecie. Er bestaan verschillende cementtypes. Voor de productie van beton wordt gebruikt gemaakt van de volgende cementtypes:
CEM I Portland cement: Portland cement met maximaal 5% andere stoffen CEM II Portlandvliegas cement: Allerlei mengvormen met portlandcement en bv leisteen, minimal 65% is portlandcement CEM III Hoogovencement: Hoogoven/Portlandcement mengsel in 3 klassen: A, B, C waarbij CEMIII/A de minste (40%) hoogovenslak bevat en CEMIII/C de meeste (90%) hoogovenslak bevat.
Er zijn nog een tweetal cementklassen, echter worden deze voor wat betreft de ketenanalyse buiten beschouwing gelaten. De bovenvermelde soorten zijn voor Knipscheer het belangrijkste. Portland cement wordt verkregen door het verbranden van kalksteen en klei. Het productieproces kan als volgt worden weergegeven: Kalkwinning: -Bij bijvoorbeeld de Nederlandse cementfabriek bij Maastricht wordt kalksteen met groot materieel gewonnen uit een dagbouwgroeve, de zogenaamde ENCI-groeve. Breken en zeven: -De kalksteen wordt gebroken en gezeefd. In deze stap scheidt men ook het vuursteen (silex) van de kalk. Drogen: In de volgende stap wordt de kalk gedroogd in een droger. Voor de droge lucht kan de opgewarmde lucht uit de klinkerkoeling gebruikt worden. Dosering: De kalk wordt hierna vermengd met silicum-, ijzer- en aluminiumoxides. Het geheel wordt gezeefd en opnieuw gemalen. Voorverwarming: Met behulp van cyclonen wordt het gezeefd mengsel voorverwarmd. Verhitting: Met behulp van een oven waarvan de vlam een temperatuur van circa 2.000 graden heeft, wordt het mengsel tot 1.450 graden verhit, waarna het mengsel de oven als klinker verlaat. Afkoelen en opslaan: De klinker wordt vervolgens afgekoeld tot 100 graden en in klinkersilo’s opgeslagen. Tweede dosering: De klinker, kalksteen, calciumsulfaat en hoogovenslak worden opnieuw gemengd in de juiste verhouding. Malen: Met een rollenpers of kogelmolen wordt het mengsel gemalen. Zeven: De kleine delen passeren de zeef en de grote komen terug in de maalinstallatie. Drogen: Het gezeefde deel wordt gedroogd en opgeslagen in silo’s.
6
Het productieproces kan als volgt schematisch worden weergegeven:
In Europa zijn er de volgende cement productenten:
Heidelbergcement Group ENCI maakt onderdeel uit van deze wereldwijde groep en is een producent en leverancier van Nederlands cement. Holcim Holcim België maakt onderdeel uit van de Zwitsere groep Holcim Ltd, een producent van cement en granulaten, alsook met activiteiten in stortklaar beton, asfalt en samenhangende diensten. Buzzi Onderdeel van Buzzi is o.a. Dyckerhoff AG, met op haar beurt dochters als Basal Dyckerhoff in Nederland. Lafarge, een Franse productent van cement Italicement, een Italiaanse producent van cement
4.3 Beton Het productieproces van beton is in grote lijnen als volgt:
Bestanddelen bepalen in de juiste verhoudingen (de mengverhouding en samenstelling van de te vermengen producten bepalen het soort beton). In de bouw wordt veelal gebruikt gemaakt van vaste type samenstellingen. Zoals al reeds aangegeven beton een mengsel van: o Cement o Eén of meer toeslagmaterialen (granulaten) zoals zand, grind, gips of steenslag Mengen o Betonmolen starten o De helft van de granulaten en een deel van het water toevoegen o Al het cement toevoegen o Het zand en de rest van het granulaat toevoegen o Water toevoegen totdat de plasticiteit in orde is o Enkele minuten mengen Gieten of storten in de bekisting
7
Verdichten Beschermen tegen uitdroging/vorst of overhitting/ontmenging
Het produceren van het beton voor in situ bouw gebeurt overal in Nederland. Er zijn een aantal grote producenten van betonmortel die verdeelt over het land fabrieken hebben staan. Daarnaast zijn er tevens veel kleine betoncentrales in het hele land. Een andere manier van betonproductie is het prefabriceren van betonelementen, dit gebeurt in een fabriek. Ook deze fabrieken zijn over heel Nederland verspreidt. Per betonfabrikant zal de CO2 uitstoot verschillend kunnen zijn, als gevolg van met name het gebruik in energie. Onder de term “verwerken van beton” wordt het verwerken verstaan van vloeibaar beton op de bouwplaats dat plaats vindt bij het in situ bouwen. Bij het prefabriceren wordt het vloeibaar beton in de prefabfabriek verwerkt direct nadat het gemengd is. Bij het prefabriceren wordt het vloeibare beton in een mal of bekisting gegoten waarna het kan uitharden. Het uithardingsproces kan worden versneld door het toevoegen van hulpstoffen, het verwarmen en/of verkoelen van het beton. Eenmaal uitgehard kan een element worden getransporteerd worden naar de bouwplaats en daar verwerkt worden. Bij het in situ bouwen gebeurt het storten en uitharden op de bouwplaats. Verwerking van het vloeibare beton vindt dus ter plaatse plaats.
5
Emissiebronnen in de keten
5.1 Samenstelling beton Om de uitstoot te bepalen van 1m3 beton dienen aannames te worden gemaakt over o.a. de samenstelling van het mengsel. De samenstelling van het betonmengsel verschilt per toepassing en wordt o.a. bepaald door eisen ten aanzien van uiterlijk, milieuklasse, vloeibaarheid en sterkteklasse. Omdat er binnen projecten veel verschillende mengselsamenstellingen worden gehanteerd, wordt er voor deze rapportage uitgegaan van een standaard samenstelling. Deze samenstelling is ontleend aan een model dat is verkregen van Cementbouw, een dochteronderneming van CRH met 25 betoncentrales in Nederland. De aangenomen samenstelling van 1 m3 kan als volgt worden weergegeven: Bestanddelen Cement Zand Grind Water Volumieke massa Exclusief water
Benodigde hoeveelheid 300 kg 1.250 kg 750 kg 150 ltr 2.450 kg 2.300 kg
8
5.2 Cement Zoals aangegeven in 4.2. is deze rapportage beperkt tot portlandcement (CEM I), portlandvliegascement (CEM II) en hoogovencement (CEM III). Daar de samenstelling van deze soorten wel degelijk kan verschillen, wordt er ter vereenvoudiging uitgegaan van de volgende verhoudingen in het cement: CEM I Klinker Vliegas Hoogovenslak Gips
CEM II
CEM III
95% 0% 0% 5%
75% 25% 0% 0%
30% 0% 65% 5%
De combinatie van bovenstaande tabellen, uit de literatuur en het model van Cementbouw afkomstige getallen levert de volgende uitstootberekening op per m3 cement, uitgaande van de bovenvermelde samenstellingen van cement.
Klinker Vliegas Hoogovenslak Gips
Dichtheid 3 (ton/m ) 1,4 0,9 1,89 1,12
CO2 (tCO2/ton) 0,82 0,027 0,143 0,01
Totaal
CEM I CO2 per 3 m 1,33 1,09 0,06 0,00
Ton/m
3
1,39
1,09 0,79 ton CO2/ton
CEM II CO2 per 3 m 1,05 0,86 0,23 0,01 -
Ton/m
3
1,28
0,87 0,68 ton CO2/ton
CEM III CO2 per 3 m 0,42 0,34 1,23 0,18 0,06 0,00
Ton/m
3
1,70
0,52 0,31 ton CO2/ton
De grondstoffen die noodzakelijk zijn voor het maken van het betonmengsel leveren onderstaande CO2 uitstoot in kg per m3: 3
Grind Zand Cement Water
1.250 kg 750 kg 300 kg 150 ltr
Volumieke massa Excl water
2.450 kg 2.300 kg
CO2 uitstoot in kg per m betonmengsel CEM I CEM II CEM III 11,58 11,58 11,58 4,20 4,20 4,20 236,18 204,02 91,63 0,05 0,05 0,05
252,0 kg/m
3
219,8 kg/m
3
107,4 kg/m
3
Opvallend is dat de uitstoot voor de grondstoffen van het betonmengsel voor 85%-93% wordt bepaald door het cement. 5.3 Produceren van beton Het produceren van beton vindt plaats in de betoncentrale of in de prefab fabriek. Voor het productieproces in de betoncentrale (met name mengen van het betonmengsel) wordt uitgegaan van een uitstoot-factor van 11 kg CO2 per m3 beton. Voor wat betreft het produceren van prefab betonelementen wordt gerekend met een factor van 18 kg CO2 per m3.
9
5.4 Transport Het kwantificeren van de emissies bij het transport wordt gedaan aan de hand van de conversiefactoren welke zijn weergegeven in het handboek CO2 prestatieladder van de SKAO. Er wordt gebruik gemaakt van de conversiefactor per tonkilometer. Zo is er voor elk te transporteren product de CO2 uitstoot vast te stellen. Echter zijn de transportafstanden en soort vervoer van met name de grondstoffen moeilijk te achterhalen. Uit het model van Cementbouw is echter een gedeelte van de afstanden en gebruikt transportmiddel te achterhalen. Er bestaat de indruk dat voor wat betreft transport van grondstoffen en het beton er rekening dient te worden gehouden met een uitstoot van 32,7 kg/m3. 5.5 Samenvattting Samenvattend kan de volgende verhouding worden weergegeven met betrekking tot de uitstoot:
Productie 7%
Transport grondstoffen 5%
Uitstoot CO2
Transport gereed product 9%
Grondstoffe n 79%
De uitstoot van beton in algemene zin wordt met name bepaald door de uitstoot van de grondstoffen welke worden gebruikt om het beton mengsel te maken. Op haar beurt wordt de uitstoot van de grondstoffen voor 85%-93% bepaald door het gebruik van cement. De grootste CO2 reductie is dan ook in te behalen in het gebruik van deze grondstof. Echter is de invloed van Knipscheer op het gebruik van het cement redelijk beperkt, daar het cement en het gebruik daarvan veelal is voorgeschreven. In overleg met de betonproducent kan er wel worden overlegd om een geschikt betonmengsel te kiezen dat gelijkwaardiger is aan een standaardmengsel, maar met cementvervangers. Daar waar Knipscheer wel degelijk een bijdrage kan leveren, is met Cementbau een keten-initiatief aangegaan. Cementbau heeft een zogenaamde Green Concrete ontwikkeld, voor o.a. toepassingen in-situ gestorte werken.
6 Conclusie Uit de projectadministratie 2012 valt te herleiden dat Knipscheer 5.182 m3 betonmortel heeft ingekocht ten behoeve van in situ stort, 3,9 miljoen beton straatstenen, 232.000 tegels en een kleine 44.000 banden. Uitgaand van een gewicht van 4 kg per straatsteen, 10,8 kg voor een tegel en 100 kg voor een band komen deze prefab beton elementen op een beton verbruik van 9.785 m3. In totaal heeft Knipscheer een kleine 15.000 m3 aan beton verwerkt in 2012. De CO2 uitstoot voor dit verbruik ligt tussen de 3.780 ton en 3.297 ton, afhankelijk van het gebruikte cement.
1 0
Zoals al reeds aangegeven is de invloed van Knipscheer op 80% van de CO2 uitstoot van de keten redelijk beperkt, daar het hier het verbruik van het soort en hoeveelheid cement die het standaard betonmengsel bevat. Invloed kan echter wel geschieden door overleg met de betonproducenten en opdrachtgevers om een geschikt betonmengsel te kiezen dat gelijkwaardig is aan de in dit rapport vermelde standaard betonmengsels, maar cement vervangers bevat. Daar waar invloed wel degelijk mogelijk is, bijmenging van recycled beton aan het betonmengsel is Knipscheer in samenwerking met Cementbouw een keten-initiatief gestart. Op dit moment wordt onderzocht of en in welke mate het mogelijk is om recycled beton, in de vorm van betongranulaat bij te mengen bij de productie van beton als vervanger voor o.a. grind. De eerste uitslagen uit het model laten een CO2 reductie zien van 2,7% ten opzichte van het referentiemengsel. Deze uitslag is afkomstig uit het milieu model dat vervaardigd is door Cementbouw.
1 1
