Circular economy strategies for reducing carbon emissions in construction: A case study of reused materials in the design and construction of a storage in Granåsen

Abstract

Overgangen fra en lineær til en sirkulær økonomi er avgjørende for å redusere globale klima- gassutslipp. Denne masteroppgaven undersøker potensialet og miljøpåvirkningen av ombruk av bygningskomponenter i den norske bygge- og anleggssektoren. Det har blitt utført en evaluering av miljøpåvirkningen av ombruk av bygningskomponenter, med spesielt fokus på ombruk av materialer i design og konstruksjon av lagerbygget i Granåsen idrettspark, som ble bygget høsten 2023. Studien inkluderer en grundig litteraturgjennomgang og en detaljert beskrivelse av casestudien, etterfulgt av en livssyklusanalyse (LCA) for å evaluere miljøeffektene av fire ulike bygningsscenarier. Scenario 0 gjenspeiler et lagerbygg med bjelker og søyler laget av stål. Scenario 1 gjenspeiler et lagerbygg med bjelker og søyler laget av limtre. Både Scenario 0 og 1 er bygget av kun nytt materiale. Scenario 2 gjenspeiler lagerbygget i Granåsen slik det ble bygget, og består av en blanding av ombrukt og nytt materiale. Scenario 3 gjenspeiler et lagerbygg primært laget av ombrukt materiale. I likhet med Scenario 1 er også Scenarioene 2 og 3 laget av bjelker og søyler av limtre.

LCA i denne studien vurderer primært indicatoren "Climate Change (GWP)" i kg CO2 ekv. Resultatene viser at det er en reduksjon på 83% i CO2-utslipp fra A1-A3 når bjelker og søyler av limtre ble valgt i stedet for stål (sammenligning av Scenarioene 0 og 1). Videre viser resultatene at de totale CO2-utslippene fra Scenarioene 1 og 2 var ganske like, på grunn av lite ombrukte materialer i Scenario 2. I Scenario 3, der en betydelig mengde ombrukte materialer ble brukt, viser resultatene av CO2-utslippene fra produksjonsfasen (A1’-A3’) ble redusert med nesten 75% sammenlignet med Scenario 1, der kun nytt materiale brukes.

Resultatene viser også betydelige forskjeller i CO2-utslipp fra transport av materialene ved bruk av lastebiler med forbrenningsmotor sammenlignet med elektriske lastebiler. Til slutt vises det i resultatene at det er andre miljøaspekter enn CO2-utslipp, som for eksempel materialknapphet, som bør vurderes i ombruksprosjekter.

Oppgaven har som mål å gi innsikt i dagens tilstand for ombruk i den norske bygg- og anleggssek- toren. Videre har den som mål å vurdere de miljømessige fordelene ved å inkludere ombrukte bygningskomponenter i byggeprosjekter. Resultatene fra forskningen undersøker potensialet for å redusere karbonutslipp gjennom gjenbruk av bygningskomponenter. Funnene fra denne studien bidrar til å utvikle kunnskapen om sirkulære økonomistrategier og kan bli brukt som grunnlag for videre utvikling. iii

Transitioning from a linear economy to a circular economy is crucial to reducing global greenhouse gas (GHG) emissions. This Master Thesis investigates the potential and environmental impact of reusing building components in the Norwegian buildings and construction sector. The environmental impact of reusing building components has been evaluated, with a specific focus on the reuse of materials in the design and construction of the storage built in Granåsen Sports Park fall of 2023. The study includes a comprehensive literature review and a detailed case study description, followed by a Life Cycle Assessment (LCA) to evaluate the environmental effects of four different construction scenarios. Scenario 0 reflects a storage built with beams and columns made of steel. Scenario 1 reflects a storage built with beams and columns made of glulam. Both Scenarios 0 and 1 are built entirely from virgin materials. Scenario 2 reflects the storage built in Granåsen and consists of a mix of reused and virgin materials. Scenario 3 reflects a storage built primarily from reused materials. Both Scenarios 2 and 3 are also made with beams and columns made of glulam.

The LCA in this study primarily considers the Climate Change indicator (GWP) in kg CO2 eq. The results show that there is a decrease of 83% in CO2 emissions from A1-A3 when glulam beams and columns were chosen instead of steel beams and columns (comparing Scenarios 0 and 1). Further, the results show that the total CO2 emissions from Scenarios 1 and 2 were quite similar, due to a small use of reused materials in Scenario 2. In Scenario 3, when a considerable amount of reused materials are used, the results show that the CO2 emissions from the production phase (A1’-A3’) were reduced by almost 75% compared to Scenario 1, where virgin materials are considered.

The results also show that there are significant differences in CO2 emissions from using combustion engine trucks to transport all the materials, compared to using electric trucks. Lastly, it is presented in the results that there are other environmental aspects than CO2 emissions, such as material scarcity, which should be considered in reuse cases.

The thesis aims to provide insights into the current state of reuse in the Norwegian buildings and construction sector. Further, it aims to assess the environmental benefits of incorporating reused building components in construction projects. The results from the research examine the potential for reducing carbon emissions through the reuse of building components. The findings from this study contribute to developing the knowledge of circular economy strategies and provide a foundation for further development.