Smart bruk av tre kan kutte store utslipp

Bedre bruk av skogens ressurser kan bidra til å nå lavutslippsmålene. Men da må vi utvikle nye måter å bruke råmaterialet på, og vi må ha mer nøyaktige målinger av effektene. Tre forskningsprosjekter skal sørge for dette.

Tre kan i mange tilfeller erstatte byggematerialer som stål eller betong. Tre kan også brukes som brensel istedenfor fossilt kull. I tillegg står skogen sentralt i lagring av CO2, i både trevirke og jordsmonn.

Hvis vi skal få til alt dette, må bruken av tre moderniseres. Og vi må vite hvordan vi kan bruke skogen på riktig måte for at den kan motvirke effekten av klimagassutslippene. Tre forskningsprosjekter støttet av Forskningsrådet bidrar til dette.

Kjell Arne Malo er prosjektleder for NTNU-prosjektet WoodSol.

Klimavennlig byggemateriale

Flere og flere bor i byer, og vi trenger å bygge høyere. Bygninger kan ikke legge beslag på for mye areal, og transportbehovet må ikke bli for stort. Dagens byggematerialer, spesielt stål og betong, er lite bærekraftige og fører til store klimagassutslipp.

Tre er et klimavennlig byggemateriale som kan erstatte stål og betong i en bransje som står for 40 prosent av alle utslipp. Men da må bruken av tre videreutvikles.

– Utviklingen av tre som byggemateriale har stått stille i over hundre år, forteller Kjell Arne Malo. Han er prosjektleder for NTNU-prosjektet WoodSol. Prosjektet har fått 30 millioner kroner til å løfte bruken av tre til samme høyteknologiske nivå som stål og betong.

Umiddelbar klimaeffekt

Etter bybrannen i Ålesund i 1904 ble det innført murtvang når det skulle bygges i byer. Det var bare eneboliger og gårder som var tillatt å bygge i tre. Etter hvert som utviklingen av byggematerialer gikk framover, utviklet bruken av stål og betong seg. Mens tre sto stille.

Det er spesielt to grunner til at tre bør erstatte stål og betong som byggemateriale, forteller Malo.

Det første er klima. Tre er mer klimavennlig. Trær som vokser binder CO2, og når treverket brukes i bygninger, slippes ikke dette ut igjen.

Ikke minst er å bygge med tre et tiltak som virker hurtig.

– Klimaeffekten av å bygge i tre er nesten umiddelbar, sier Malo. – Trær binder CO2 raskt. Skal du få til den samme effekten gjennom utslippsreduksjon når du bruker bygget, må du holder på i mange år. Men det sier seg selv at treet da må være kortreist.

Mjøstårnet i Brummundal er verdens høyeste trebygning. Norges kanskje mest kjente trebygg inngår i et annet av Malos forskningsprosjekter, DynaTTB. (Foto: Nina Rundsveen/Wikimedia commons)

Mer behagelige bygg

Den andre grunnen Malo fremhever er estetikk. Tre i bygg oppfattes som vakkert, vennlig og behagelig. Men tre (og stål) er et lett materiale som raskere kan settes i svingninger enn for eksempel betong. Alle bygg beveger seg, og i bygg av lette materialer kan bevegelsene bli mere merkbare. Det kan gå ut over komforten. En forutsetning for å lage gode trebygg er dermed at de blir bygget på riktig måte.

Malo og forskningsgruppen ser spesielt på to områder når de nå moderniserer bruken av tre. Det første er spennvidde på gulv. I dag er det vanskelig å bygge gode tregulv som er bredere enn 6 meter. Målet er å øke dette til 10 meter.

Det andre området er såkalte stive rammehjørner. Slike hjørner stabiliserer høye bygg, sånn at de ikke svinger for mye fra side til side. I dag blir stabiliseringen ofte i veien for trappeganger eller vindusflater om de bygges i tre.

– Får vi dette til, blir det mulig å erstatte mer av betongen med tre. Da blir det aktuelt å bruke tre i typiske bybygg, som skoler, sykehus, kontorer og lignende, sier Malo.

Malos gruppe ser ikke bare på tre som materiale, men også hva som skal til for at tre kan brukes. For eksempel har de utviklet spesielle store skruer. Skruene fungerer på samme måte som armeringer i betong. Forbindelser av tre, som holdes sammen av slike skruer, brukes allerede i broer.

Tre erstatter fossilt kull i smelteovner

Elkem slipper årlig ut omtrent 1,5 millioner tonn CO2 i den norske produksjonen av silisium og ferrosilisium. Cirka 1,2 millioner av dette kommer fra fossile kilder, tilsvarende ca. 2,4 prosent av totale norske CO2-utslipp.

Produksjonen av silisium, som blant annet brukes i mobiltelefoner, datamaskiner og solcellepaneler, krever store mengder karbon. Ved å bruke fossilt kull som reduksjonsmateriale produseres silisium i store elektriske smelteovner.

Nå har de fått 6,5 millioner kroner i støtte fra Forskningsrådet for å utvikle en mer effektiv måte å fremstille biokarbon. Målet er at biokarbonet skal erstatte fossilt kull, og dermed redusere fossile CO2-utslipp betydelig.

– Verden blir stadig grønnere, og det gjelder også våre kunder, sier Geir Johan Andersen. Han er prosjektleder for OptBioCar-prosjektet. – Grønnere produkter blir mer og mer etterspurt. Hvis vi kan utvikle grønnere måter å drive smelteovnene våre, blir vi mer attraktive, også for dem som vil investere i selskapet.

Elkem slipper årlig ut omtrent 1,5 millioner tonn CO2 i den norske produksjonen av silisium og ferrosilisium. Nå skal et nytt forskningsprosjekt utvikle en mer effektiv måte å fremstille biokarbon, som skal erstatte fossilt kull som reduksjonsmateriale. (Foto: Elkem)

Grønne produkter

– Et lavere miljøfotavtrykk er bra – ikke bare for Elkem, men også for forbrukeren, fortsetter han. – Vårt silisium brukes av industrier verden over. Hvis vi klarer å lage "grønt" silisium, vil forbrukeren til slutt kunne kjøpe "grønt" bakepapir eller "grønne" grytekluter.

Biokarbon er kull laget av tre og er en del av det biologiske kretsløpet, som gjør det til et mer miljøvennlig alternativ til fossilt kull. I dag bruker Elkem 20 prosent biokarbon i Norge. Dette tilsvarer omtrent 35 000 tonn trekull pr år.

Fordelene med biokarbon er flere, forteller Andersen. Råvaren er fornybar, og det finnes nok tre i verden til å dekke behovet som industrien har. Når biokarbon brukes i smelteovner, slipper det i tillegg ut mindre CO2 enn fossilt kull.

Geir Johan Andersen er prosjektkleder for OptBioCar. (Foto: privat)

Ny type biokarbon er like effektivt som kull

Utfordringen med biokarbon slik det lages i dag, er at det tar mye plass å frakte og oppbevare, og at det gir mye støv når det brukes. Dannelse av støv utgjør både en sikkerhetsrisiko og et tap i prosessen.

I OptBioCar-prosjektet skal Elkem utvikle en ny type biokarbon med mindre volum og større tetthet, og som gir mindre støv, men som likevel kan brukes i smelteovnene og være like effektivt som fossilt kull.

Andersen forklarer at råvaren, det vil si tre, i første trinn forkulles ved temperaturer mellom 450 og 600 grader celsius. Da blir det til trekull. Neste steg, som Elkem nå skal effektivisere, er såkalt agglomerering. I denne prosessen blir de små delene presset sammen til større biter som ligner pellets.

Jobbet lenge med biokarbon

Elkem har forsket på bedre biokarbon siden 2015. De har tidligere fått støtte til å utvikle og teste produkter i liten skala. Resultatene har vært såpass lovende at de nå er i gang med å bygge et pilotanlegg i Canada hvor de skal verifisere fremstillingsprosessen, teste produkter og utvikle utstyr for fullskalaproduksjon. Dette pilotanlegget skal være i drift i løpet av 2021 og vil gi viktig læring for den videre utviklingen av et fullskala industrianlegg.

– Vi er en industri hvor slik utvikling tar tid, sier Andersen. Det er ikke gjort over natta å bytte ut noe i en smelteovn. Samtidig har Elkem høy innovasjonsgrad, og når vi får ny teknologi på plass, vil det ha stor effekt både på selskapet vårt og for å redusere fossile CO2-utslipp fra metallurgisk industri globalt.

Johannes Breidenbach deltok i forskningsprosjekt INVENT og jobbet med å undersøke CO2-opptaket i trær. (Foto: NIBIO)

Bærekraftig bruk av skogen som klimatiltak

Skogen er en viktig brikke i kretsløpet av klimagasser. Skogen i Europa tar opp like mye CO2 som det landbruket eller industrien slipper ut. I Norge tar skogen opp omtrent 50 prosent av alle CO2-utslippene nasjonalt. Å bruke skogen riktig kan dermed være et virkningsfullt klimatiltak.

Karbon lagres i ulike deler av skogen. Trær, jord og annen biomasse står for hovedopptaket av CO2. Men for å vite hvordan vi kan øke opptaket av klimagasser i skogen, er det viktig å vite hvordan de ulike delene av skogen lagrer dem.

Prosjektet INVENT fikk 2,8 millioner kroner gjennom Forskningsrådet for å undersøke hvordan trær og jord tar opp CO2, og hvordan vi med denne informasjon kan bruke skogen på en mer bærekraftig måte. Prosjektet ble ledet av Norsk institutt for bioøkonomi (NIBIO) og samarbeidet med forskere i Sverige, Danmark og Latvia.

Vet ikke nok om lokale effekter

Johannes Breidenbach fra NIBIO deltok i forskningsprosjekt og jobbet med å undersøke CO2-opptaket i trær.

– Vi vet ganske godt hvor mye CO2 skogen klarer å ta opp nasjonalt. Verre er det å måle dette lokalt. Hvis vi ikke vet hvordan opptaket foregår lokalt, klarer vi heller ikke å komme med gode anbefalinger på lokale tiltak, sier han.

I prosjektet har Breidenbach og kollegaene hans utviklet målemetoder for å kartlegge den lokale lagringen av CO2 i trær og jord. De har også klart å oppskalere målingen til et nasjonalt nivå.

– Vi har fått en bedre oversikt over hvordan trær lagrer karbon, sier han.

– Nå vet vi bedre hvor mye karbon tas opp, hvordan det går videre i kretsløpet og hva vi kan gjøre for å påvirke opptaket og lagringen.

Breidenbach nevner flere tiltak for å øke opptaket av CO2 i skogen. Trær kan plantes tettere, skogbunnen kan gjødsles, materialer av tre kan erstatte stål og aluminium, og vi kan sørge for at deler av skogen som inneholder mye CO2, for eksempel myra, ikke blir forstyrret. Da slippes ikke den lagrede CO2-en fri.

Myra inneholder mye CO2. Å sørge for at myra blir uforstyrret, slik at lagret CO2 ikke slippes fri, er et godt klimatiltak. (Foto: Shutterstock)

Bedre internasjonal posisjon

INVENT-prosjektet fikk midler fra EUs Joint Programme Initiative (JPI), en felles europeisk finansieringsordning som Forskningsrådet forvalter i Norge. Arbeidet med søknaden gjorde at de lett fikk kontakt med internasjonale fagmiljøer.

– Å jobbe internasjonalt med INVENT-prosjektet har satt oss i en posisjon til å kunne søke om midler i EUs nye rammeprogram Horisont Europa, sammen med veldig mange forskere i Europa.

– Vi har også kunnet bidra til å korrigere forskningsresultater publisert i Nature. Den publiserte forskningen brukte feil metode, og metoden vi utviklet i INVENT kunne rette på dette. Artikkelen vi skrev på bakgrunn av korrigeringen førte til et spennende samarbeid med en stor internasjonal forskergruppe.

Les også: Hvordan kan maritim sektor bli utslippsfri?