Fín­malað mó­berg til að lækka kolefnisspor sements á Ís­landi og í Evrópu.

Við erum nú í þeirri einstöku stöðu að geta þróað og innleitt nýjar tegundir sements sem byggjast á hagnýtum rannsóknum sem upprunalega voru gerðar af íslenskum vísindamönnum á sjöunda áratugnum. Þessi nýja tegund sements, sem byggir að hluta til á náttúrulegu íslensku móbergi, mun hafa veruleg áhrif á kolefnisspor sem tengjast byggingariðnaði á Íslandi og víðar. Þetta verkefni mun skila verulegum virðisauka á Íslandi og staðfesta stöðu Íslands sem vettvangs áþreifanlegrar nýsköpunar á sviði vistvænnar mannvirkjagerðar.

Öll viljum við ferðast um fallega landið okkar og njóta ósnortinnar náttúru og fegurðar. En við búum einnig í nútíma samfélagi þar sem við þurfum fæði, orku, vegi, húsnæði og aðra innviði til þess að geta lifað góðu lífi. Því þurfum við að einhverju leyti að nýta landið sem best við getum, fiskimiðin, orkuna og efnin sem landið gefur. Hér gildir að vanda til verka og vinna af virðingu við náttúruna og þá sem landið byggja. Í þessari grein verður fjallað um nýtingu íslensks móbergs sem íauka í sement.

Steinsteypa, sement og póssolan-virkni

Steinsteypa hefur verið, og er til framtíðar, mjög mikilvægt byggingarefni á Íslandi, og víða um heim. Steinsteypa er aðalbyggingarefni í 70% bygginga á Íslandi, og samanstendur af sementi (brenndur kalksteinn), vatni og steinefnum. Steinefnin, sem notuð eru í steypu á Íslandi (og sem eru um 70-80% af rúmmáli steypu) eru íslensk, en sementið til að binda það saman, er nú flutt inn frá Noregi og Danmörku (eftir 2012 þótti ekki lengur hagkvæmt að halda úti innlendri sementsframleiðslu á Akranesi). Um það bil 90% af kolefnislosun vegna steinsteypuframleiðslu í heiminum, eru vegna sements. Almennt er talið að u.þ.b. 8% af allri kolefnislosun heims séu rakin til framleiðslu sements.

Á undanförnum áratugum hafa víðs vegar um heiminn í auknum mæli verið notaðir íaukar í sement. Þessir íaukar, einnig kallað possólan-efni, eru efni sem bætt er í sement til að lækka kolefnisspor og bæta tiltekna efniseiginleika steypunnar. Póssolanvirkni þýðir að efnið sjálft harðnar ekki í vatni, en öðlast styrk í steypu í gegnum efnahvarf með sementi. Rómverjar uppgötvuðu þetta fyrir meira en 2000 árum síðan, og dregur heitið „póssolan“ nafn sitt af þorpinu; Pozzuoli nær Napólí á Ítalíu, þar sem mikið er til af eldfjallaösku. Póssolan-efni eru sem dæmi kísilryk, móberg (eldfjallaaska), brenndur leir, slagg frá járnvinnslu og flugaska. Hátt glerinnihald gerir efnin póssolanvirk, en framboðið á þeim er að minnka, fyrir utan brenndan leir og móberg. Tilgangurinn er sem sagt bæði að lækka magn sements (lækkun kostnaðar og jákvæð umhverfisáhrif), enn einnig hafa rannsóknir sýnt fram á að slíkt possólan-sement gefur oft endingarbetri steypu, hindrar alkalívirkni o.s.fv.

Víða hefur náðst góður árangur með því að nota um 20% flugösku sem íauka í sement. Flugaska fellur til við það að brenna kol í orkuverum í Evrópu. Markmið Evrópusambandsins er hins vegar að hætta að brenna kol og því er fyrir fram vitað að flugaska er ekki lausn sem hægt er að treysta á til framtíðar. Nú þegar er að reynast erfitt að fá nægilegt magn af flugösku í Evrópu.

Vegna þess er sementsiðnaðinum í Evrópu mikið kappsmál að finna nýja og góða íauka í staðinn fyrir flugösku, og einnig reyna að hækka hlutfall íaukanna. Fínmalaður, brenndur leir hefur sýnt góða eiginleika, en vegna brennslu leirsins (kolefnisspor) hefur vaknað sífellt meiri áhugi á móbergi, sem þarf jú ekki að brenna og hefur því mun minni kolefnisfótspor.

VPI-verkefnið (Volcanic Pozzolan Iceland)

Móberg, sem til er víða á Íslandi, myndast við eldgos, undir jökli eða vatni. Kvikan snöggkólnar, og hluti af storknuðu bergi nær ekki að kristallast og verður glerkennt og þar með póssolanvirkt.

Árið 1959 kom út grein um possólan-virkni móbergs eftir Hörð Jónsson og Harald Ásgeirsson í tímaritinu Verkfræðingafélag Íslands. Þeir töldu að notkun possólan-efna gæti orðið mikil á næstu áratugum og því mikilvægt að hefja rannsóknir á þessum efnum. Nýlega hefur bandarískt fyrirtæki (Greencraft) fengið einkaleyfi á notkun móbergs sem íauka í sementi.

Undanfarin ár hefur íslenskt móberg verið rannsakað á vegum Hornsteins (Björgun og BM Vallá) og móðurfélagsins Heidelberg Materials. Hornsteinn, í gegnum dótturfyrirtækið Sementsverksmiðjuna, flytur inn sement frá norska framleiðandanum Heidelberg Materials Sement Norge. Heidelberg Materials er einn stærsti framleiðandi byggingarefna í heiminum og eru vörur fyrirtækisins notaðar við byggingu húsa, vega og verslunar- og iðnaðarmannvirkja. Fyrirtækið, sem upphaflega var þýskt, er nú fjölþjóðlegt með starfsemi í mörgum löndum. Það er einnig meirihlutaeigandi Hornsteins, sem er íslenskt eignarhaldsfélag, sem á og rekur þrjú dótturfélög; BM Vallá, Sementsverksmiðjuna og Björgun, en þau eiga öll rótgróna sögu á Íslandi.

Sýni hafa verið tekin víðsvegar á landinu, en aðallega er um að ræða efni úr námunum í Lambafelli í Þrengslunum, í fjallinu Litla Sandfelli, og úr sjó nálægt Landeyjarhöfn Jarðfræðirannsóknir hafa verið unnar í góðu samstarfi við Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands undir stjórn prófessors Ármanns Höskuldssonar. Jarðfræði fjallanna og hugsanlegt hlutfall nýtanlegs móbergs hefur verið metið út frá kortlagningu í mörkinni, mismunandi mælingum úr dróna, svarf-sýnum úr borholum, og ekki síst mælingum með GPR-búnaði (Ground Penetration Radar). Jarðfræðinemendur hafa tekið virkan þátt í verkefninu og eitt B.Sc. verkefni hefur verið ritað um jarðfræðikortlagninu á Litla Sandfelli.

Verkefnið hefur hlotið styrk frá Tækniþróunarsjóði Rannís. Að verkefninu koma Raunvísindastofnun Háskóla Íslands, Umhverfis og byggingarverkfræðideild Háskóla Íslands, Heidelberg Materials og Eignarhaldsfélagið Hornsteinn ehf/BM Vallá. Í verkefninu hefur verið rituð meistararitgerð sem rannsakar kolefnisspor við framleiðslu á móbergi. Einnig er í gangi doktorsverkefni þar sem m.a. er fjallað um hvernig eiginleikar mismunandi gerða af móbergi virka þegar það er notað sem íaukar í sement.

Fjölmargar prófanir bæði hérlendis og erlendis sýna mjög jákvæðar niðurstöður, með móberg sem íauka í sement, svipað því sem áratuga reynsla hefur áður sýnt með flugösku.

Framleiðsla og umhverfislegur ávinningur

Heidelberg Materials áformar að reisa mölunarverksmiðju sem malar íslenskt móberg til notkunar í sementsframleiðslu á landsvæði vestan við Þorlákshöfn. Áætlanir gera ráð fyrir að efnið verði að mestu sótt í sjávarnámur úti fyrir landi en einnig í námu í Litla-Sandfelli í Þrengslum. Efnið verður malað í lokuðum rýmum til útflutnings og íblöndunar við sement í þeim tilgangi að minnka verulega kolefnisspor sementsframleiðslu á heimsvísu. Vinnslunni fylgja engin teljandi hljóð-, lyktar eða umhverfismengun en henni munu fylgja um 60-80 störf auk aðkeyptrar þjónustu og tekna fyrir sveitarfélagið.

Hvað nýtingu jarðefna Íslands varðar, hafa stjórnvöld haft þá stefnu að nýta starfræktar námur til fulls frekar en að raska jörð víða í náttúrinni. Námur eru þegar fyrir hendi í Litla-Sandfelli og Þrengslum og samræmist því stefnu stjórnvalda að nýta þær námur.

Vilji Heidelberg Materials er að verða leiðandi á heimsvísu varðandi sjálfbær byggingarefni. Vegna þessa er eitt af meginmarkmiðum Heidelberg Materials að minnka kolefnisspor sitt og neikvæð áhrif af sementsframleiðslu. Í Noregi verður sementsframleiðsla Heidelberg Materials á næstu ári fyrsta sementsverksmiðja í heimi sem mun fanga koltvísýring beint úr framleiðslunni. Verkefnið í Þorlákshöfn er að auki stór liður í áætlun fyrirtækisins um að draga verulega úr kolefnislosun í byggingariðnaði. Með notkun móbergs í sementsframleiðslu og vinnslu þess með endurnýjanlegri orku á Íslandi myndi draga úr loftslagsáhrifum sementsframleiðslunnar í magni sem fá fordæmi eru fyrir í greininni.

Markmiðið er að með því að nota móberg þurfi um 20% minna magn af sementi í steypuna. Með þessu minnka kolefnisspor sements verulega þar sem kolefnisspor móbergs (með allri vinnslu og flutningi til Evrópu), er aðeins um 4% af kolefnisspori sements. 1,5 milljónir tonn af móbergi myndu því spara um 1,2 milljónir tonna í losun kolvítsýrings út í andrúmsloftið á ári hverju. Það samsvarar liðlega 40% af árlegri losun hér á landi, að stóriðju og landnotkun undanskilinni, sem telst á beina ábyrgð Íslands á ári hverju. Áhrifin eru því umtalsverð.

Við hvetjum áhugasama eindregið til að kynna sér málið betur á heimasíðu verkefnisins, www.heidelberg.is. Þar er meðal annars að finna umhverfismatsskýrslur sem verkefninu tengjast, skipulagsuppdrátt þann sem kosið verður um í komandi íbúakosningum og ýmsan annan fróðleik um verkefnið.

Höfundar eru Dr Børge Johannes Wigum, jarðverkfræðingur hjá Hornsteini/Heidelberg Materials, og Dr Sigríður Ósk Bjarnadóttir framkvæmdastjóri umhverfis- og gæðasviðs hjá Hornsteini.