Miljövärdering av utvändiga byggmaterial i ett europeiskt perspektiv

116 Pages·2014·2.49 MB·Swedish

by  Hans Gustafsson

Hans Gustafsson

Miljövärdering av utvändiga
byggmaterial i ett europeiskt
perspektiv - praktikfall,
laboratorieundersökningar
och regelverk

SP Rapport 2004:20
Kemi och Materialteknik
Borås 2004
2

Abstract

Environmental evaluation of exterior building materials
in a European perspective - case history studies,
laboratory investigations and regulations

An international review has been performed focused on the release of environmentally
relevant substances to the ambient outdoor environment from building materials during
their working life. The number of technically well-documented case history studies
covering leaching of chemical substances from building and construction seems to be
rare. In contrast, there are several laboratory investigations where the potential for
leaching of substances is estimated. However, such investigations are more seldom
performed under experimental conditions corresponding to actual release scenarios.
Generally, the lack of applied scenarios makes the environmental impact of building
products difficult to interpret. The case studies and laboratory investigations are reviewed
in main chapters covering metals, cementitious materials and polymer materials, but also
in substance specific chapters focusing on polycyclic aromatic compounds and functional
chemicals such as flame retardants and biocides. The potential for leaching or emission of
dangerous and regulated substances from building products to the ambient environment is
considered in the EC construction products directive, CPD [1989/106/EEG]. The report
therefore gives an introduction to the essential requirements regarding hygiene, health
and environment as outlined in CPD with focus on the prerequisites for CE-marking of
building products based on harmonised and horizontal European standards. The
introduction also includes an overview of the EC legislation with focus on risk
assessment of substances with potential for leaching from building materials. Some
notified national regulations for building materials are reviewed with focus on experience
from Germany and especially the Netherlands. Based on current EC- regulations and
existing qualified European voluntarily schemes for the environmental assessment of
building materials, a condensed risk oriented checklist for the procurement and use of
building materials is presented.

The report contains 190 literature references and several references to current EC-
directives and European standards related to building materials and environment.

Key words: chemical substances, release, leaching, exterior building materials,
construction products directive (cpd)

SP Sveriges Provnings- och SP Swedish National Testing and
Forskningsinstitut Research Institute
SP Rapport 2004:20 SP Report 2004:20
ISBN 91-7848-993-8
ISSN 0284-5172
Borås 2004
Postal address:
Box 857,
SE-501 15 BORÅS, Sweden
Telephone: [phone]
Telex: 36252 Testing S
Telefax: [phone]
E-mail: [email protected]
3

Innehållsförteckning
Abstract 2
Innehållsförteckning 3
Förord 5
Sammanfattning 6
1. INLEDNING 7
1.1 Syftet med rapporten 7
1.2 Bakgrund 7
1.2.1 Allmänna utgångspunkter för rapporten 8
1.2.1.1 Väsentliga säkerhetskrav i lagstiftningen 8
1.2.1.2 Utgångspunkter för urval av undersökningar 9
1.2.1.3 Avgränsningar 9
2. PRAKTIKFALL - YTTRE MILJÖ 10
2.1 Takmaterial 11
2.2 Tunnelarbeten 16
2.3 Blyhaltiga färger 22
2.4 Material innehållande PCB 26
2.5 Träskyddsmedel innehållande arsenik 29
3. KOMMENTARER MED UTGÅNGSPUNKT FRÅN
PRAKTIKFALLEN 30
3.1 Metaller och metalliska material 31
3.1.1 Atmosfärisk korrosion 32
3.1.1.1 Avrinning av vattenlösliga metallföreningar från tak och fasader 32
3.1.2 Undersökningar i fält och laboratorium 33
3.1.2.1 Avrinning från koppar respektive zink 33
3.1.2.2 Avrinning från rostfritt stål och legeringsmetaller 34
3.1.3 Bly 35
3.1.3.1 Bly i kablar 37
3.2 Betong och andra cementbundna produkter 38
3.2.1 Tillsatsmedel 39
3.2.1.1 Utlakning av flytmedel och vattenreducerande medel 39
3.2.1.1.1 Förekomst av naftalensulfonater 40
3.2.1.2 Utlakning av luftporbildare resp. accelererande tillsatsmedel 41
3.3 Polymerer och polymera material 43
3.3.1 Härdplast 43
3.3.1.1 Användning av Bisfenol A 45
3.3.2 Termoplaster 46
3.3.3 Kort översikt av tillsatsämnen i plastmaterial 47
3.3.4 Gummi och andra elastiska polymerer 49
3.3.5 Kvalitetssäkring vid polymertillverkning 50
3.4 Grupper av ämnen med vissa egenskaper eller avsedd funktion 50
3.4.1 Flamskyddsmedel 50
3.4.1.1 Halogenerade organiska flamskyddsmedel 51
3.4.1.1.1 Utvändiga produkter med halogenerat flamskydd 52
3.4.1.1.2 Potential för exponering av flamskyddsmedel 52
3.4.2 Biocider 54
3.4.2.1 Ämnen med biocidverkan i utvändig målningsfärg 55
4

3.4.2.2 Träskyddsmedel 56
3.4.2.2.1 Långtidsundersökningar av trä med rötskydd utan arsenik 59
3.4.3 PAH - Polycykliska aromatiska kolväten 61
3.4.3.1 Kreosot som impregeringsmedel i rötskyddat virke 62
3.4.3.2 Bitumen 63
3.5 Utlakningsundersökningar i laboratorium 65
3.5.1 Internationell harmonisering av miljömätmetoder 66
3.5.1.1 Europanormer för att bedöma utlakning från bl a byggprodukter 66
3.5.1.1.1 Reglerade ämnen och byggprodukter 67
3.6 Avslutande kommentarer till undersökningarna 68
4. SYSTEM FÖR ATT VÄRDERA BYGGPRODUKTER OCH
ANDRA VAROR INOM EU 70
4.1 Grundläggande säkerhetskrav 70
4.1.1 Byggproduktdirektivet (CPD) 71
4.1.1.1 CPD och dess krav på hygien, hälsa och miljö 72
4.1.1.2 CE-märkning i anslutning till Byggproduktdirektivet 73
4.1.1.2.1 Introduktion av miljöegenskaper i standarder för byggprodukter 74
4.1.1.3 EAS-märkning i anslutning till Dricksvattendirektivet 75
4.1.2 Kemikalielagstiftning 76
4.1.2.1 Ämnesdirektivet och preparatdirektivet 77
4.1.2.2 Biociddirektivet 79
4.1.2.3 REACH 79
4.1.2.4 Bedömning av risker och nytta med kemiska ämnen 80
4.1.2.4.1 Uppskattning av exponering för kemiska ämnen 82
4.2 Nationella regler för byggmaterials miljöegenskaper 83
4.2.1 Tyska regler om byggmaterial 83
4.2.2 Nederländska regler om byggmaterial - Bouwstoffenbesluit 84
4.2.2.1 Inledning 84
4.2.2.1.1 Klassificering av material och förutsättningar för användning 85
4.3 Frivilliga redovisningsystem 89
4.3.1 Europeiska Unionens miljömärke 90
4.3.2 EFCA-systemet för betongtillsatsmedel 91
4.3.3 BASTA 92
5. VÄRDERING AV MILJÖEGENSKAPER FÖR
UTVÄNDIGA BYGGMATERIAL 94
5.1 Allmänna utgångspunkter för val av miljöanpassade byggmaterial 94
5.1.1 Kvalificerade kemikalierelaterade värderingssystem 95
5.1.1.1 Riskbaserade värderingssystem 95
5.1.1.2 Andra kvalificerade värderingssystem 96
5.2 Val av byggmaterial med särskild hänsyn till yttre miljö 96
5.3 Framtiden 97
6 LITTERATURHÄNVISNINGAR 98
7. BIBLIOGRAFI 112
8. BILAGOR 113
Projektet ”Miljövärderingsmetodik för byggprodukter” inkl. bildkällor 114
Mall för inledande miljövärdering av utvändiga byggmaterial 115
5

Förord

Bygg- och anläggningssektorn svarar för cirka en tiondel av den totala ekonomin i
Europa. Av denna andel utgör byggmaterialen en tredjedel. Beslut om att använda eller
att avstå från att använda en viss typ av byggmaterial, t ex av olika slag av miljöskäl,
får därför stora ekonomiska konsekvenser.
En ensidig fokusering på innehåll av kemiska ämnen skulle kunna leda till att beprövade
byggmaterial väljs bort på oklara grunder. Att begrepp som "förnybara material",
"sunda material" och diverse livscykeltermer etc. ofta används utan närmare definitioner
förenklar inte upphandling av byggmaterial. Andra komplikationer är att lokala och
regionala krav kan komma att betraktas som handelshinder på EUs inre marknad.
Det antas ibland att olika byggmaterial och andra varors miljöpåverkan till stor del sker
under användningstiden. Föreliggande arbete har därför inneburit att granska uppgifter
om byggmaterials miljöpåverkan under den tid materialet är på plats. Rapporten inleds
med en översikt av praktikfall där kemiska ämnen har avgivits till yttre miljö. Med denna
utgångspunkt värderas olika slag av laboratoriemätningar där byggmaterials potential för
att avge ämnen har undersökts. Det har därvid även ansetts angeläget att återge sådana
undersökningar där avgivningen bedömts som minimal eller obefintlig.
Trots det mycket stora antalet byggmaterial synes antalet tekniskt väldokumenterade
undersökningar om avgivning från byggmaterial till yttre miljö vara begränsat.
Förhoppningen är dock att de redovisade praktikfallen skall kunna tjäna som
illustrativa om än inte alltid helt representativa exempel. Flera av de ämnen som
har uppmärksammats genom att de påvisats i den yttre miljön och som tidigare använts
bl a i byggmaterial har förbjudits eller avvecklats på annat sätt.
I den praxis för bedömning av material som nu växer fram i Europa är potentialen för
avgivning till omgivningen en hörnsten. Utöver eventuell avgivning bör även vägas in
om materialet eller ingående tillsatsämnen fyller en viktig funktion och om det finns
fungerande system för återvinning och återanvändning. Förhoppningsvis kan ett sådant
betraktelsesätt underlätta val av byggmaterial. För detta ändamål avslutas rapporten med
en värderingsmall, vilken utarbetats efter samråd med byggentreprenörer. Det måste
betonas att optimala val förutsätter en helhetssyn som också innefattar traditionella
tekniska och inte minst ekonomiska faktorer.
Arbetet med rapporten har möjliggjorts genom projektanslag till enheten för Kemi och
Materialteknik vid SP från FORMAS (2001-0299) samt medfinansiering från Vägverket,
Industrins Byggmaterialgrupp och Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond.
Anslagsgivarna har representerats i referensgruppen liksom även Kemikalieinspektionen
och Naturvårdsverket. I referensgruppen har diskuterats de avgränsningar av arbetet som
framgår av rapportens inledning.
Arbetet har inneburit internationella kontakter med bl a olika institut, myndigheter,
tekniska högskolor, byggentreprenörer och tillverkare av byggmaterial respektive
funktionskemikalier. Flera kollegor på SP har vänligen lämnat synpunkter under
arbetets gång. Kvarstående brister i framställningen faller dock helt på min lott.
Detta översiktsarbete baseras på undersökningar som genomförts i fält och på
laboratorier. Rapporten tillägnas dem som genom tålmodigt experimentellt arbete
bidragit till att bringa klarhet i frågor om byggmaterials miljöpåverkan.

Borås i september 2004

Hans Gustafsson
6

Sammanfattning

Rapporten är en internationell översikt av ett stort antal undersökningar om
avgivning av kemiska ämnen från byggmaterial. Översikten har inriktats på
avgivning till yttre miljö under den del av livscykeln som motsvarar att materialet
är infogat i byggnad eller annan anläggning. Huvuddelen av avgivningen sker
genom utlakning med vatten till närmiljön, men kemiska ämnen kan även avges
till luften. Antalet tekniskt väldokumenterade typfall där ämnen har avgivits till
miljön kring en byggnad eller anläggning är få. Det finns dock ett stort antal
laboratorieundersökningar som visar på byggmaterials potential för att avge
ämnen genom utlakning.

I avsnitt om metaller, polymera material respektive betong och andra
cementbundna material samt i substansinriktade avsnitt om flamskyddsmedel,
biocider och polycykliska aromatiska kolväten kommenteras de olika
praktikfallen och laboratorieundersökningarna. Vid miljövärdering av
ett material är potentialen för att avge kemiska ämnen till omgivningen
en betydelsefull faktor.

Potentialen för avgivning till närmiljön är en av flera centrala delar i EGs
regelverk för byggprodukter. Rapporten behandlar därför direktivet om
byggprodukter [1989/106/EEG] med inriktning på CE-märkning och det
anslutande pågående arbetet med att utveckla harmoniserade och horisontella
standarder för bl a utlakning av reglerade ämnen. En översikt ges också av
EGs kemikalielagstiftning med inriktning på riskbedömning. Rapporten behandlar
även nationella notifierade tyska och främst nederländska bestämmelser vilka
detaljerat beaktar miljöaspekter för byggmaterial.

Med utgångspunkt från officiella regelverk och frivilliga kvalificerade
miljömärkningsordningar har en översiktlig och riskorienterad värderingsmall
för inledande miljöbedömning av utvändiga byggmaterial utarbetats.

Rapporten innehåller 190 litteraturreferenser samt hänvisningar till ett stort antal
EG-direktiv och internationella standarder med anknytning till området
byggmaterial och miljö.
7

1. INLEDNING

1.1 Syftet med rapporten

Rapporten ger en översikt av i vilken utsträckning kemiska ämnen i utvändiga
byggmaterial kan lakas ut eller på annat sätt kan avges till omgivande mark,
vatten eller utomhusluft. Det har därvid eftersträvats att ge en internationell
bakgrund till några av de aspekter som bör beaktas vid val av byggmaterial.
Förhoppningen är att översikten skall vara av intresse för bl a materialtillverkare,
projektörer, arkitekter, inköpare, handläggare vid miljöförvaltningar och
miljöansvariga inom bygg- och anläggningssektorn.

1.2 Bakgrund

En byggnads förmåga att stå emot olika typer av påfrestningar beror i
hög grad på byggmaterialen. Hållfasthetskrav på byggnader och därmed
också på byggmaterial har funnits under lång tid. Efterhand har tillkommit normer
främst för brandsäkerhet och i det moderna samhället även på t ex bullerskydd,
värmeisolering och miljöegenskaper.

Många av dessa krav på byggnader och material, som i det moderna Europa
anses för självklara, har vuxit fram ur olika traditioner, ofta betingade av klimat
och tillgång till lokala råmaterial. Kraven har därför kunnat vara formulerade på
olika sätt. Dessutom har kontrollen av att kraven uppfylls i hög grad organiserats
genom nationella typgodkännandesystem. I takt med att byggandet har
internationaliserats har det blivit nödvändigt att kraven får en allt större
likformighet. Inom Europeiska Unionen (EU) har därför etablerats
ett gemensamt regelverk om byggprodukter.

Figur 1. St Vituskatedralen i Prag. Vid katedralen har inom projektet EUREKA EU-640
undersökts hur den moderna stadsatmosfären påverkar olika utvändiga byggmaterial.
8

Moderna byggmaterial skall samtidigt uppfylla ett stort antal olika officiella
och grundläggande krav. Dessutom tillkommer ofta särskilda önskemål från
beställaren, t ex av mer arkitektonisk eller estetisk art. Genom produktutveckling
skall alltså, i en och samma produkt, flera betydelsefulla egenskaper förenas.

För att kunna uppfylla många av dessa egenskaper krävs ofta att byggmaterial
baseras på produkter från den kemiska industrin, inklusive olika funktions-
kemikalier. Då funktionskemikalier kan ha stor betydelse för byggmaterials
beständighet är det viktigt dessa ämnen finns kvar i materialet under hela dess
användningstid. Inom EU regleras användningen av olika kemikalier i omfattande
regelverk i syfte att skydda människa och miljö. Under senare tid har det
dessutom formulerats olika typer av frivilliga miljökrav för byggmaterial,
liksom för en rad andra volymprodukter som t ex förpackningsmaterial,
fordonskomponenter och elektronikprodukter.

1.2.1 Allmänna utgångspunkter för rapporten

Det är angeläget att utröna om byggmaterial och de kemiska ämnen som dessa
innehåller kan befaras medföra risker för den yttre miljön. Rapporten är därför
inriktad på att klarlägga om t ex funktionskemikalier kan spridas från olika
material under den förhållandevis långa tidsrymd som byggmaterialen ingår
i en byggnad eller anläggning. Framställningen präglas av ett traditionellt
riskorienterat synsätt på kemiska ämnen, där fokus har lagts vid exponering för
miljön. Utgångspunkten är då främst system och principer som officiellt etablerats
inom EU för värdering av hälso- och miljöaspekter på olika typer av produkter.
En del av den gemensamma lagstiftningen inom unionen bygger på
produktdirektiv i vilka säkerhetskrav regleras.

1.2.1.1 Väsentliga säkerhetskrav i lagstiftningen

Rapporten har särskilt inriktats på de väsentliga säkerhetskrav om yttre miljö
som anges i direktivet om byggprodukter [1989/106/EEG]. Detta direktiv omfattar
i princip alla byggprodukter som varaktigt ingår i byggnadsverk (byggnader eller
andra anläggningar). Några exempel på byggnadsverk är hus, broar, tunnlar,
vägar, järnvägar, telemaster, hamnanläggningar, slussar, dammar, bassänger
och vattenledningsnät.

För byggnadsverk ställer byggproduktdirektivet väsentliga säkerhetskrav
(Essential requirements) på bl a hygien, hälsa och miljö. Byggnadsverket skall
vara konstruerat och utfört på ett sådant sätt att det inte medför risk för de boendes
eller grannarnas hygien eller hälsa, särskilt inte som en följd av t ex förorening
eller förgiftning av vatten eller mark. Det förutsätts alltså att farliga ämnen inte
avges från byggprodukter till bl a utomhusluft, mark och vatten i sådan
omfattning att ämnena orsakar skada på människa eller närmiljö vid normal
användning av byggprodukten.
9

Med byggprodukt avses "varje produkt som tillverkats för att infogas varaktigt
i byggnadsverk, såväl i byggnader som i andra anläggningar." Direktivet lägger
grunden till att byggprodukter skall kunna marknadsföras och säljas fritt inom
EUs gemensamma marknad genom s k CE-märkning. Armaturer, tankar,
rörledningar och andra byggprodukter som kommer i kontakt med dricksvatten
omfattas, utöver av byggproduktdirektivet, även av direktivet om dricksvatten.

I kapitel 4 ges en översikt av byggproduktdirektivet samt av kemikalie-
lagstiftningen. I det följande har eftersträvats att reservera begreppet
"byggprodukt" till direktivets mening. Byggmaterial används däremot
som en samlingsbeteckning för olika typer av material och produkter
som används i byggande.

1.2.1.2 Utgångspunkter för urval av undersökningar

Översikten utgår från olika praktikfall där kemiska ämnen, i större eller
mindre omfattning, har avgivits från byggmaterial till den yttre miljön.
Även laboratorieundersökningar redovisas, särskilt om de anknyter till
praktikfallen eller är utförda under verklighetsnära förhållanden. Några fall
omfattar produkter som inte är byggprodukter men som ändå bedömts ha en
koppling till främst anläggningsbyggande.

Det har eftersträvats att kunna redovisa undersökningar från olika delar av främst
Europa. I de fall då det finns flera undersökningar med likartad uppläggning och
resultat har som regel de senast publicerade och tekniskt mest väldokumenterade
undersökningarna behandlats. Av tidigare översiktsarbete om olika varugrupper
har framgått att uppgifter om avgivning under brukstiden är både svåråtkomliga
och endast har redovisats i begränsad omfattning (Lighthardt, Korenromp &
Annokkée 2001).

1.2.1.3 Avgränsningar

Översikten omfattar endast den del av livscykeln som inleds med att ett material
varaktigt infogas i byggnad/anläggning och därefter exponeras mot den yttre
miljön.
Översikten har inte inriktats mot:
- material som till övervägande del innehåller industriella restprodukter
- stenmaterial eller liknande som används för byggnadsändamål
- byggprodukter som enbart ingår i vattenledningsnät
- radioaktiva ämnen
- ämnen som inte härrör från materialet i sig, såsom t ex deponerade föroreningar
- underhållsåtgärder eller byggnaders energiförbrukning
- byggandets arbetsmiljöfrågor
- byggmaterials miljöbelastning vid brand eller andra katastrofsituationer
- biotransformering av aktuella ämnen eller deras fördelning mellan olika
media/faser/compartments i den yttre miljön
Översikten omfattar inte inre miljö ("Indoor Air Quality") där det sedan tidigare
publicerats olika arbeten (t ex Gustafsson 1992). Avgränsningarna har beslutats i
samråd med en referensgrupp, vars sammansättning framgår av bilaga 1.
10

2. PRAKTIKFALL - YTTRE MILJÖ

Fallbeskrivningarna är inriktade på att redovisa i vilken omfattning och
under vilka förhållanden olika kemiska ämnen kan avges från byggmaterial.
Om möjligt anges också vilka halter som till följd därav påvisats i yttre miljö.
Haltangivelser är viktsprocent om inte annat anges. I beskrivningarna har
utelämnats uppgifter om kemisk analysmetodik och liknande om inte detta
på ett avgörande sätt har påverkat resultat eller slutsatser av undersökningen.

De olika fallbeskrivningarna har inget annat gemensamt än att de beskriver
utlakning av ämnen. De kemikalier och grundämnen som omnämns är inte
nödvändigtvis hälsofarliga o/e miljöfarliga. Flera ämnen som påvisats i
undersökningarna klassificeras inte i någon av de faroklasser som anvisas av
kemikalielagstiftningen. Avgivning av sådana oklassificerade och ibland harmlösa
ämnen har dock noterats i fall som bedömts vara av principiellt intresse. Om det
har befunnits lämpligt i sammanhanget har farokoder som ansluter till märkning
satts inom rak parentes direkt efter ämnet. En översikt av farokoder, farosymboler
och farobeteckningar ges i avsnitt 4.1.2.1. Ämnen som inte är märkningspliktiga
("ej faroklassade") har betecknas utan farokod [--]. I vissa fall har ämnets identitet
angivits med CASRN (Chemical Abstract Service Registry Number).

Angivna farokoder baseras på ämnets klassificering året 2004. Klassificeringen
kan dock ändras bl a till följd av det ständigt pågående arbetet med
riskbedömningar inom EU.

Farokoden avser det rena ämnet. Vid bedömning av risk för miljöskada skall
dock inte enbart ämnets farlighet vara utslagsgivande utan även den halt som
motsvarar faktisk exponering (avsnitt 4.1.2.4.1). I praktikfallen har,
med några undantag, aktuella ämnen påvisats i låga halter. Detsamma gäller
flera ämnen vars potential för avgivning har undersökts i laboratorium.

Fallbeskrivningarna följs av en kommenterande översikt baserad på materialens
huvudsakliga kemiska sammansättning (kapitel 3).