Multi-criteria analysis of lightweight fill material in roads : A case study of Stadsgårdsleden

Bygg-och fastighetssektorn står för en stor del av Sveriges klimatpåverkan. Av de material som används inom bygg-och anläggningssektorn utvinns en stor del från ändliga naturresurser, till exempel olja och berg. Vilken typ av material som används och hur det används är viktiga faktorer i att minska både mängden utsläpp av växthusgaser och mängden avfall (Boverket, 2021). Syftet med detta examenarbete är att undersöka vad det finns för material och lösningar med låg klimatpåverkan som kan ersätta cellplast som lättfyllnadsmaterial. Produktionen av cellplast medför höga utsläpp av växthusgaser. För att undersöka alternativen till cellplast utförs en fallstudie på en vägramp i Stadsgårdsleden i Stockholm. Vägrampen ska fyllas med en stor mängd cellplast. Ett material med mindre utsläpp av växthusgaser skulle därför medföra en drastisk minskning av vägrampens klimatpåverkan. Anledningen till att fallstudien av Stadsgårdsleden är intressant att titta på är att vägrampen har höga tekniska krav och kräver specifika anpassningar på grund av att den byggs inom ett stort infrastrukturprojekt i innerstadsmiljö. För att undersöka möjliga alternativ till cellplast i fallstudien har en multikriterieanalys konstruerats. Analysen har i uppdrag att ta fram lämpliga alternativ och utvärdera dem på ett strukturerat och objektivt sätt. Multikriterieanalysen baseras på linjär additiv metod och innebär att ett antal alternativ tas fram som sedan utvärderas utifrån ett antal framtagna kriterier. Alternativen poängsätts för varje kriterium och kriterierna viktas. Poängsättningen och vikterna vägs sedan samman i ett slutbetyg. I multikriterieanalysen togs det fram fyra möjliga alternativ. Alternativ 1, ett nollalternativ som följer projekteringen där cellplast av typen XPS används. I alternativ 2 används en återvunnen cellplast av typen EPS. I det tredje alternativet fylls vägrampen med skumglas och i alternativ 4 används materialet lättklinker. Fem kriterier togs fram för att utvärdera alternativen: emission, återvunnet material, tid, kostnad och risk. Emission utvärderades utifrån utsläpp från materialet förväntade utsläpp av transporter från fabrik till arbetsplats. Återvunnet material baseras på den mängd råvara som består av återvunnet material. Tidkriteriet uppskattar tiden för utläggning av materialet och kostnadskriteriet jämför kostnaden för material och transport för de olika alternativen. Multikriterieanalysens resultat visar att alternativ 3 med skumglas är det mest optimala alternativet och materialet för vägrampen i fallstudien. Alternativet presterar bäst i kriterierna emission, återvunnet material och tid samt näst bäst i kostnadskriteriet. Gällande risk finns det en oro för arbetsmiljön på grund av det kvartsdamm som skumglaset ger ifrån sig. Risken som kvartsdammet medför bör dock kunna åtgärdas genom bevattning av materialet och användning av friskluftsutrustning. The construction industry contributes to a large part of Sweden’s climate impact and emission of greenhouse gases. Among the materials used within the sector a considerable part is extracted from natural resources such as oil and rock. The type of material and the way it is used are important factors in reducing both the amount of waste and the amount of greenhouse gas emissions (Boverket, 2021). The purpose of this thesis is to investigate what type of materials and solutions with low climate impact can replace cellular plastic as light weight fill material. Parts of the road in Stadsgårdsleden will be filled with a large volume of the material. A material with less emission of greenhouse gas would entail a significant reduction in the climate impact of the road. The justifcation for placing the case study at Stadsgårdsleden is due to the high technical requirements on the construction. Furthermore, it requires specific adjustments because of the location in the inner city of Stockholm and because it is a part of a large and complex infrastructure project. Four possible alternatives were created. Alternative 1 which follow the original plan of cellular plastic. The second alternative consist of a recycled cellular plastic of another type. The third alternative consist of foam glass and the fourth of lightweight clay aggregate. Five types of criteria were decided upon: emission, recycled material, time, cost and risk. Emission evaluates the emission of greenhouse gases originating from the material as well as the transport of the material, from the manufacturing plant to the construction site. Recycled material evaluated how much of the raw material of the product consist of recycled material. The time criteria estimate the time for putting the material into place and the cost criteria evaluate the cost of material and transport of the alternatives compared to each other. The multi-criteria analysis estimated that alternative 3 with the use of foam glass is the most optimal alternative for the case study. The alternative performs the best for the criteria emission, recycled material and time. Furthermore, it is the second-best option in regard to cost. There is a concern regarding the quartz dust being an issue for the workplace environment. The risk which the dust entail is however possible to adjust by watering the material and using fresh-air equipment.