CO2 -päästöjen vähentäminen asfaltointiprosessissa, toimenpiteet ja niiden vaikutukset

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Date

2018-12-10

Department

Major/Subject

Highway Engineering

Mcode

ENG23

Degree programme

Master's Programme in Geoengineering (GEO)

Language

fi

Pages

86+4

Series

Abstract

Tietoisuus hiilidioksidipäästöistä ja niiden vähentämisen tarpeista on kasvanut kansainvälisten ilmastosopimuksien myötä. Valtioilla, kaupungeilla ja yrityksillä on tavoitteita hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on ajankohtaista asfalttialalla, koska Liikennevirasto ja Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus tulevat huomiomaan päästöt tulevaisuudessa hankinnoissaan. Tämä diplomityö tehtiin, koska asfaltoinnin hiilidioksidipäästöistä ei ole tehty riittävästi pohjoismaihin soveltuvaa tutkimusta. Diplomityö koostuu kirjallisuusosiosta ja tutkimusosiosta. Kirjallisuusosiossa tutkittiin hiilidioksidipäästöjen vähennysmenetelmiä ja tutkimusosiossa laskettiin asfaltoinnin hiilidioksidipäästöt esimerkkiasfalttiasemalle panospohjaisella laskentatavalla. Kolme esimerkkiasfalttiasemaa kuvattiin lämpökameralla. Tutkimusosiossa analysoitiin kirjallisuusosiossa löydettyjen hiilidioksidipäästöjen vähennysmenetelmien vaikutusta prosessin kokonaishiilidioksidipäästöihin. Asfaltointiprosessin keskimääräiset kokonaishiilidioksidipäästöt ovat asfaltointiprosessissa 30,7 kg CO2/asfalttitonni. Laskentatulos on 2017 käyttöönotetulle asfalttiasemalle, joka on hyvin eristetetty ja, joka käyttää polttoaineena raskasta polttoöljyä. Asfaltointiprosessin hiilidioksidipäästöistä 56 % aiheutuu asfalttiaseman polttoaineenkulutuksesta. Toiseksi suurin hiilidioksidipäästöjen aiheuttaja on raaka-aineiden kuljetukset ja valmistaminen, joka muodostaa 38 % hiilidioksidipäästöistä. Loppu 6 % jakautuu tasan asfaltin levityksen, pyöräkuormaajan käytön ja asfalttimassan kuljetuksen kesken. Kuljetusmatkan on arvioitu tällä prosenttijakaumalla olevan 6,5 kilometriä. Tutkimuksen tuloksena löydettiin eri menetelmiä vähentää asfaltoinnin hiilidioksidipäästöjä. Korvaamalla raskas polttoöljy biopolttoaineella asfaltointiprosessin laskennalliset hiilidioksidipäästöt pienenevät 56 %. Raskas polttoöljy voidaan korvata myös esimerkiksi nesteytetyllä maakaasulla tai nestekaasulla. Nesteytetyllä maakaasulla asfaltointiprosessin hiilidioksidipäästöt pienenevät 16 % ja nestekaasulla 9 %. Jos asfaltointiprosessissa hyödynnetään kierrätysasfalttia 40 % sekoitussuhteella, asfaltoinnin kokonaispäästöt vähenevät 12 %. Lisäksi kiviaineksen kosteusprosentin pienentäminen yhdellä prosentilla mahdollistaa 6 % pienemmät hiilidioksidipäästöt. 6 % pienennys hiilidioksidipäästöissä on myös mahdollista saavuttaa laskemalla asfalttimassan lämpötilaa 30 celsiuksella. Suurimmat asfalttiaseman lämpöhäviöt syntyvät asfalttiaseman rummussa, elevaattorissa, siiloissa ja sekoittajassa.

The knowledge about CO2 emissions and need for reducing CO2 emissions have increased strongly because of international climate change agreements. States, cities and companies have their own targets for reducing CO2 emissions. Reducing CO2 emissions of asphalting process is topical, because Finnish Transport Agency and Centre for Economic Development, Transport and the Environment are going to notice CO2 emissions when making public procurements. This master thesis was made because of the need for research from this field in the Nordic Countries. There are a literature review and a research part in this thesis. Methods for reduction of CO2 emissions are studied in the literature review and CO2 emissions of the asphalting process are calculated in the research part. Three asphalt plants were investigated with a thermal camera. Effects of every CO2 reduction method were studied in research part. Average total CO2 emissions have been 30,7 kg CO2/asphalt ton for an asphalting process. The calculation has made for a new asphalt plant which has good insulation and which uses heavy fuel oil. 56 % of total CO2 emissions are caused because of fuel consumption of asphalt plant. The second largest CO2 emitter in the asphalting process with 38 % share is manufacturing and delivering the raw materials. Remaining 6 % share is equally composed of paving, using the wheel loader and transportations from asphalt plant to the pavement sites. It is assumed with this distribution of percentages that distance from asphalt plant to pavement site is 6,5 kilometers. As a result of this study, different methods to reduce CO2 emissions of asphalting process were found. By replacing heavy fuel oil with some biofuel, CO2 emissions of the asphalting process will be decreased by 56 %. Heavy fuel oil can be also replaced with liquefied natural gas (LNG) or liquefied petroleum gas (LPG). CO2 emissions can be cut down by 16 % if LNG is used and 9 % reduction is achieved if LPG is used. If reclaimed asphalt is used in the asphalting process with 40 % share, CO2 emissions are reduced by 12 %. By reducing a moisture content of aggregates by 1 %, CO2 emissions would be reduced by 6 %. Same 6 % reduction in CO2 emissions can be also achieved by reducing the temperature of the asphalt mass by 30 Celsius degrees. The most significant part of the heat losses are released from the asphalt drum, the elevator, the silos and the mixer.

Description

Supervisor

Leveinen, Jussi

Thesis advisor

Makowska, Michalina

Keywords

asfaltointiprosessi, hiilidioksidipäästöt, kierrätysasfaltti, matalalämpöasfaltti, asfalttiaseman hiilidioksidipäästöt

Other note

Citation