Alternativa bindemedel är en ödesfråga för betongbranschen

Alternativa bindemedel är en ödesfråga för betongbranschen. I en tid då miljö- och klimataspekter väger allt tyngre är det avgörande att betongen, som i många fall är ett oundgängligt byggnadsmaterial, blir så hållbar som möjligt – och då är det inblandningen av traditionell cement som måste minimeras.

– Cement är som bekant den stora klimatboven i betongdramat. Ju mindre cement vi blandar i vår betong, desto bättre för klimatet. Det säger Oskar Linderoth, ansvarig för forskning och utveckling på Swerocks betonglaboratorium i Enebyberg norr om Stockholm. Här berättar han om några av de alternativa bindemedel som är på gång.

Det har sagts att om cementindustrin hade varit ett land skulle den vara världens tredje eller fjärde största utsläppare av koldioxid. 2022, det senaste året som det finns data för, genererade cementindustrin 1,6 miljarder ton koldioxid – det är ungefär 8 procent av världens totala CO₂-utsläpp

Det är mot den bakgrunden som trycket på att hitta alternativa bindemedel ökat så snabbt.

– Vi på Swerock har det väl förspänt jämfört med branschen i allmänhet, säger Oskar Linderoth. Vårt systerbolag Swecem förser oss med Merit, en så kallad GGBS*, som släpper ut mindre än 40 kg CO₂ per producerat ton. Tack vare detta kan vi reducera klimatpåverkan vid betonganvändning med upp till ett halvt ton för varje ton cement som ersätts.

[*GGBS är en förkortning för Ground Granulated Blast Furnace Slag, alltså finmald, granulerad masugnsslagg.]

Men samtidigt som efterfrågan på ECO-betong med Merit bara ökar är den framtida tillgången på masugnsslagg osäker.

– Swecem har ett avtal om inköp av masugnsslagg från SSAB som tryggar försörjningen av råmaterial ytterligare ett antal år, men redan nu måste vi arbeta med att bredda vår arsenal av bindemedel.

Alternativa bindemedel, eller Supplementary Cementitious Materials (SCM), har länge använts för att minska cementandelen i betong, men tillgången på traditionella material som masugnsslagg och flygaska från koleldade kraftverk minskar i takt med att stål- och kolindustrin ställer om. Därför pågår en intensiv global jakt på nästa generations SCM – men vilka alternativ finns, och hur påverkar de klimatet? Oskar Linderoth listar några av de mest intressanta.

Vulkaniska och naturliga puzzolaner

Naturliga puzzolaner, som pimpsten och vulkanisk aska, har använts i betong sedan romartiden. De har goda reaktiva egenskaper och kan ersätta en betydande del av cementen.

• Fördelar: Låg bearbetningskostnad, relativt god beständighet i kemiskt aggressiva miljöer – om än inte tillnärmelsevis så bra som Merit.
• Nackdelar: Begränsad geografisk tillgång, kräver malning för att uppnå optimal reaktivitet.
• Klimatpåverkan: Låg energiförbrukning vid utvinning och bearbetning, men skulle kräva långa transporter om vi skulle använda det i Sverige.

Aktiverad lera

Lera kan aktiveras på olika sätt för att uppnå den nödvändiga reaktiviteten. En beprövad metod är kalcinering, vilket innebär att lermaterialet värms till hög temperatur. En annan är mekanisk aktivering genom malning, och en tredje kemisk aktivering då man tillsätter alkalier eller andra kemiska aktivatorer.

• Fördelar: Leror finns globalt, ingen bristproblematik.
• Nackdelar: Kalcinering är mycket energikrävande medan kemisk aktivering kräver optimering för att undvika negativa effekter på betongens hållbarhet. Det finns också vissa frågetecken kring betongens initiala styrka.
• Klimatpåverkan: Beroende på aktiveringsmetod kan lera ge upp till 40 procent lägre CO₂-utsläpp än traditionell cement.

Andra slaggprodukter från metallindustrin

Masugnsslagg är inte den enda biprodukten från metallindustrin med potential att fungera som cementersättning. Det gäller även SAF-slagg (SAF = Submerged Arc Furnace), en biprodukt från vissa metallurgiska processer, särskilt i ferrolegeringsindustrin. 

• Fördelar: Kan ha både hydrauliska och puzzolanska egenskaper, beroende på råmaterial och processparametrar.
• Nackdelar: Den kemiska sammansättningen kan variera beroende på råmaterial och smältprocess, vilket kan påverka reaktiviteten. Kan innehålla höga halter av svavel eller fosfor, vilket kan påverka betongens långsiktiga hållbarhet.
• Klimatpåverkan: Det krävs ytterligare forskning för att optimera SAF-slaggens bearbetning och aktivering, vilket kan påverka dess miljönytta.

– Det här är bara ett axplock, säger Oskar Linderoth. Andra möjliga material är gruvavfall, aska från förbränning av risskal eller avfall och återvunnet finmaterial från gammal betong – så det finns en hel del att testa och utvärdera.

Och även om flera av dessa bindemedel skulle fungera väl återstår ett antal utmaningar.

– En av flera sådana är standardisering. Materialens kemiska sammansättning varierar, vilket gör det svårt att uppnå enhetliga tekniska specifikationer.

Det är knappast troligt att det finns en enda lösning som kan ersätta cement i varje tillämpning, utan framtidens betong kommer sannolikt att bestå av en mix av SCM-material beroende på lokala förutsättningar. För att påskynda omställningen krävs fortsatta investeringar i forskning och en vilja att testa och implementera nya material i praktiken.

–  Alltså precis det som vi på Swerock ägnar oss åt!