4A1. Ketenanalyse beton en betonelementen

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

Download Report