Siltojen elinkaaripäästöjen vertailu siltatyypeittäin : tarkastelujaksona 100 vuoden käyttöikä

Abstract

Ilmastonmuutos muuttaa maapallon olosuhteita tulevaisuudessa, ja ilmastonmuutoksen hillitsemisellä on jo kova kiire. Euroopan Unioni on asettanut tavoitteekseen olla hiilineutraali vuonna 2050 ja Suomi jo tätä ennen, vuonna 2035. Tavoitteiden vuoksi jokaisella valtion toimintasektorilla on tarve vähentää ilmastopäästöjään merkittävästi. Opinnäytetyö tehtiin tukemaan Väyläviraston tavoitetta saavuttaa hiilineutraalius vuonna 2035. Tutkimuksen tavoite oli tuottaa tietoa siitä, millaisia hiilidioksidiekvivalenttipäästöjä tietynkokoisen sillan rakentamisesta aiheutuu sillan koko elinkaaren aikana. Tutkimuksessa pyrittiin myös vertailemaan keskenään siltojen rakentamispäästöjä ja suhteuttamaan ne koko elinkaaren aikana aiheutuviin päästöihin. Tutkimus toteutettiin kvantitatiivisena tutkimuksena elinkaarianalyysia hyödyntäen. Tutkimusta varten selvitettiin ensin sillanrakennusmateriaalien valmistuksen, kuljetuksen ja työstämisen aiheuttamat päästöt ja tämän jälkeen laskettiin siltojen määräluetteloiden perusteella siltojen ilmastopäästöt. Elinkaaripäästöihin arvioitiin kullekin siltatyypille tyypilliset korjaustoimenpiteet ja laskettiin näille päästöt.

Vertailtavat siltatyypit olivat liimapuinen palkkisilta, liimapuinen laattasilta, liittorakenteinen teräksinen palkkisilta ja teräsbetoninen laattasilta. Siltojen ilmastopäästöt olivat suurimmat, kun käytettiin päästöintensiivisiä rakennusmateriaaleja terästä ja betonia. Rakentamisvaiheessa suuripäästöisimmän betonisen laattasillan ilmastopäästöt olivat yli kolminkertaiset verrattuna vähäpäästöisimpään liimapuiseen palkkisiltaan. Toiseksi eniten päästöjä syntyi liittorakenteisen teräspalkkisillan ja kolmanneksi eniten liimapuisen laattasillan rakentamisesta. Kun tarkasteltiin sillan koko elinkaarta, ero suuripäästöisimmän ja vähäpäästöisimmän sillan välillä kapeni noin kaksinkertaiseksi, mutta siltojen keskinäinen järjestys pysyi kuitenkin samana.

Kun halutaan saada tarkka käsitys sillan todellisista ilmastopäästöistä kokonaisuudessaan, olisi elinkaaritarkastelu syytä ottaa mukaan laskentaan. Elinkaarianalyysin luotettavuutta heikentävät tulevaisuudessa tapahtuvat päästövähennystoimenpiteet joka sektorilla, sillä myös sillanrakennusmateriaalien päästöt tulevat tulevaisuudessa vähenemään erilaisten kehityshankkeiden myötä.

Climate change will affect the conditions all over the globe in the future and mitigating climate change is urgent. The European Union aims to be carbon neutral by year 2050 and Finland is even more ambitious with its target set in year 2035. Because of this ambition, every national sector must reduce their CO2 emissions quickly. This thesis was conducted to help the Finnish road agency (Väylävirasto) reach their goal in carbon neutrality. The aim for this research was to provide information on CO2 equivalence emissions of different bridge types during their whole life cycle. The research also aims to clarify which portion of the emissions are caused by building phase of the bridge and how considering the whole life cycle alters the results. The research was carried out as a quantitative study, using Life Cycle Analysis methodology. It was conducted as follows: First emission factors for typical building materials of a bridge were studied and then they were multiplied with list of quantities from certain bridge projects. For life cycle emissions, typical renovation procedures for each bridge were chosen and their emissions were then added to the calculation.

The researched bridge types were glued laminated timber (later GLT) girder bridge, GLT slab bridge, steel girder bridge with concrete deck and a cast-in-situ reinforced concrete slab bridge. The emissions were higher for bridges that were made of emission heavy materials: steel and concrete. In the building phase, a concrete slab bridge was found out to produce more than three times the amount of emissions than a GLT girder bridge, which had the lowest emissions. The steel girder bridge was found out to produce second largest emissions and the GLT slab bridge was number three in the standings. When taking the whole life cycle into account, the difference between concrete slab bridge and GLT girder bridge narrowed down to be about twofold rather than threefold as calculated in the building phase. The standings however remained the same between different bridge types.

When the target is to achieve an accurate estimation for emissions of a bridge project, taking life cycle emissions into account is justified. However, there are uncertainties when trying to predict what the emissions for different products or materials will be in the future. It is highly likely that, thanks to product development and research, typical bridge building materials will be less carbon intensive in future.