Integrering av BIM och LCA för att nå hållbarhetsmål

Vad är en livscykelanalys?

Livscykelanalys, som vanligtvis förkortas LCA (Life Cycle Assessment), är en metodik som syftar till att kvantifiera miljöpåverkan från produkter genom att ta hänsyn till hela livscykeln – från utvinning av råvaror, tillverkning och transport till byggplatsen, byggskede, drift och underhåll, till sluthantering och återvinning eller rivning.

Enligt ISO 14040 är LCA en metod för att utvärdera de miljöaspekter och den potentiella miljöpåverkan som är förknippad med en produkt, process eller tjänst genom att:

• Sammanställa ett inventarium över relevanta energi- och materialflöden samt miljöutsläpp

• Utvärdera den potentiella miljöpåverkan som är kopplad till identifierade flöden och utsläpp

• Tolka resultaten för att hjälpa beslutsfattare att fatta mer välinformerade beslut.  

‍

LCA är en systematisk process som består av fyra huvudsteg: syfte och omfattning (Goal and Scope), inventeringsanalys (LCI), miljöpåverkanbedömning (LCIA) och tolkning. Inom syfte och omfattning beskrivs produkten, processen eller aktiviteten, och systemgränser definieras för att undvika överskattningar som ligger utanför analysens omfattning. Inventeringsanalysen identifierar och kvantifierar resursförbrukning (vatten- och materialanvändning) samt miljöutsläpp (luftemissioner, avfallshantering). Miljöpåverkanbedömningen undersöker de potentiella effekterna på ekologi och hälsa från resursanvändning och utsläpp. Enkelt uttryckt kan inventeringsanalysen (LCI) ses som en ”INPUT” och miljöpåverkanbedömningen som en resulterande ”OUTPUT”. Att ta fram resultat är dock meningslöst om de inte tolkas till värdefull information. Tolkningen är det sista steget i en LCA, där informationen från LCI och miljöpåverkanbedömningen utvärderas för att välja den mest fördelaktiga produkten, processen eller tjänsten.

För att kunna utvärdera resultaten och fatta välinformerade beslut om att välja en produkt, tjänst eller process framför en annan är det nödvändigt att koppla dem till deras potentiella miljöpåverkan. Därför delas livscykelanalyser in i olika påverkanskategorier för att studera vilken potentiell miljöeffekt en viss produkt, tjänst eller process kan ha. Vanliga påverkanskategorier listas nedan:

• Global uppvärmning (växthuseffekt)

• Nedbrytning av stratosfäriskt ozon

• Försurning

• Övergödning

• Fotokemisk ozonbildning (smog)

• Marktoxicitet

• Akvatisk toxicitet

• Resursutarmning

• Markanvändning

• Vattenanvändning

De listade påverkanskategorierna omfattar utsläpp till atmosfären, energianvändning, fast avfall och resursförbrukning. För beslutsfattande är det nödvändigt att kvantifiera dessa kategorier, och därför mäts varje påverkanskategori i kvantitativa enheter. Till exempel mäts atmosfäriska utsläpp i kg CO2-ekvivalenter (koldioxidekvivalenter), energi i kilowattimmar (kWh) och vattenanvändning i gallon eller kubikmeter. Utmaningen är att veta vad som har störst potentiell påverkan om exempelvis 9 ton metan och 2 ton kväveoxid släpps ut i atmosfären. För att lösa detta används karaktäriseringsfaktorer för att räkna om de olika ämnena inom en påverkanskategori till en gemensam enhet, vilket underlättar beslutsfattandet. För att besvara frågan ovan krävs en enkel beräkning:

Mängd metan – 9 000 kg

Mängd kväveoxid – 2 000 kg

Karaktäriseringsfaktor för metan (GWP – Global Warming Potential) – 26

Karaktäriseringsfaktor för kväveoxid (GWP – Global Warming Potential) – 265

Miljöpåverkan för metan (GWP) – 9 000 * 26 = 234 000 kg CO2-ekv.

Miljöpåverkan för kväveoxid (GWP) – 2 000 * 265 = 530 000 kg CO2-ekv.

I exemplet ovan ser vi att även om mängden kväveoxid som släpps ut är mindre, har den en större potential att bidra till den globala uppvärmningen än metan, som släpps ut i betydligt större mängd.

På så sätt kan LCA hjälpa projektörer, arkitekter och ingenjörer att välja den produkt eller process som ger minsta möjliga miljöpåverkan.

Att integrera LCA med BIM

BIM och LCA kan ses som två sidor av samma mynt. Å ena sidan stödjer BIM integrerad projektering och förbättrar informationshantering och samordning mellan olika aktörer under byggnadens hela livscykel.

Å andra sidan är LCA en effektiv metod för att utvärdera miljöprestandan hos byggnaden och byggmaterialen. Både LCA och BIM bör integreras i beslutsprocessen i ett tidigt skede för att få en helhetsbild av projektet från start. LCA kan förenkla inmatningen av data i BIM-modellen för olika byggmaterial för att göra en detaljerad studie av byggnadens hållbarhet. Kvaliteten på energianalyser och miljökonsekvensstudier kan förbättras avsevärt med den stora mängd data som fås från LCA och BIM-modellens förmåga att hantera denna data på ett strukturerat sätt.

‍

Även om en miljöcertifiering av en byggnad är ett steg mot hållbarhet, menar många miljöexperter att dessa certifieringssystem har flera brister. Ta till exempel LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), som är ett välkänt miljöcertifieringssystem. Inom LEED kan man få poäng för att installera cykelställ på anläggningens parkering. Argumentet mot detta är att om cykelställen endast installeras för att få extra LEED-poäng så att fastighetsvärdet ökar, utan att de faktiskt används, går själva syftet med certifieringen förlorat. I ett sådant fall skulle en LCA av cykelställen i en BIM-modell direkt kunna visa på den extra miljöpåverkan de orsakar under sin livscykel.

Att utföra LCA direkt i BIM-verktyg ger många fördelar. När projektörer ritar sina byggnader i ett BIM-verktyg tilldelar de byggmaterial och mängder för att skapa en mängdförteckning (BOM - Bill of Materials) för hela byggnaden eller dess delar. Denna mängdförteckning uppdateras automatiskt när designen ändras, vilket gör att ingenjörer och arkitekter i realtid kan utvärdera hur deras designval påverkar projektets totala hållbarhet. Denna flexibilitet att göra LCA i samma takt som projekteringen fortskrider är anledningen till att integrationen av BIM och LCA har blivit ett mycket aktuellt ämne i branschen.

Det finns flera verktyg som integrerar LCA i BIM-miljön, både som insticksprogram (plugins) till befintliga BIM-programvaror och som fristående webbapplikationer. Dessa verktyg innehåller information om de byggmaterial som krävs för att utföra en LCA. Genom att koppla materialen från BIM-modellen till en LCA-databas skapas ett informationsflöde från BIM-modellen till LCA-insticksprogrammet eller webbapplikationen. Därefter görs beräkningar i LCA-verktyget för att kvantifiera byggnadens eller materialets bundna miljöpåverkan på mark-, luft- och vattensystem.