Circular economy in the built environment : a state-of-the-art study on methods for the reuse of building components

Abstract

Our planet is currently facing the biggest challenge in the history of mankind. Rapid and brutal environmental changes are threatening existence as we know it and the only solution to this problem is to turn our utmost attention to sustainability. The building and infrastructure sector should in no way be given a free pass in this turn-around, on the contrary it should lead the way. The industry is responsible for an enormous consumption of energy and raw materials, draining limiting resources.

Circular economy has across sciences been accepted as strategy with the potential to motivate a shift from a linear to a circular consumption of resources. A fundamental idea of circular economy is to close the material loop. In other words, produce less, minimize waste, and instead reuse. In the building sector reuse and recycling are considered important to secure a sustainable industry. Unlike recycling, reuse demand few resources to fill a new purpose, making it a valuable practice with a low carbon footprint. Therefore, the industry is looking at different ways to implement reuse as a part of modern structural design.

The structural system of a building represents a large share of the total mass, so this results in that the reuse of structural components should be a priority. Harvesting elements from existing buildings and demolition projects can remove the need for virgin production and by this reduce the environmental impact of a new project. Current work and research are trying to bridge the gap separating the potential and the practice of reuse. The first products of this work are recently published as the BREEAM-NOR v.6.0. Manual and Standard NS 3682:2022. These have already showed great value and importance.

Research reviewed in this study have revealed that limited documentation and uncertainties regarding materials and their properties are limiting the practice of reuse. To increase the value and efficiency of reuse in the future, the industry has started to consider the reuse potential already during the design phase. An important contribution is the implementation of design for deconstruction (DfD) and material passports (MP). Methods that provide more information and increases the transparency, yielding dynamic structures adaptable to future changes.

Kloden opplever for øyeblikket den største utfordringen i menneskenes historie hittil. Raske og brutale miljøendringer truer eksistensen som vi kjenner den og den eneste redningen er å rette vår fulle oppmerksomhet til bærekraftige løsninger. Bygg og infrastruktur-sektoren burde på ingen måte få slippe unna omveltningen, men burde heller gå foran som gode forbilder. Byggenæringen står ansvarlig for et enormt forbruk av energi og råvarer, dette tapper jorda for begrensede ressurser.

Sirkulærøkonomi har på tvers av flere vitenskaper blitt akseptert som en strategi med potensialet til å motivere et skifte fra et lineært til er sirkulært forbruk av ressurser. En fundamental tanke med sirkulærøkonomi er å lukke kretsløpet til materialene. Med andre ord, produsere mindre, minimere avfall og heller gjenbruke. I bygg- og anleggsektoren er gjenbruk og resirkulering vurdert til å være viktig for å sikre en bærekraftig byggenæring. I motsetning til resirkulering, så krever gjenbruk lite til ingen prosessering til å fylle et nytt formål. Det gjør gjenbruk til en verdifull metode med lavt karbonavtrykk. Bransjen undersøker derfor ulike metoder for å implementere gjenbruk som en del av moderne konstruksjonsteknikk.

Bæresystemet til et bygg representerer en stor del av den totale bygningsmassen. Dette tilsier at gjenbruk av strukturelle komponenter burde være en prioritet. Ved å innhente elementer fra eksisterende bygninger og rivingsprosjekter kan behovet for ny produksjon bli mindre og dermed redusere klimafotavtrykket til nye prosjekter. Moderne forskning forsøker nå å finne løsninger som kan knytte sammen potensialet og utførelsen av gjenbruk. De første produktene av dette arbeidet er to dokumenter som nylig ble publisert som henholdsvis BREEAM-NOR v.6.0 og Standard NS 3682:2022. Disse har allerede vist bemerkelsesverdig viktighet og potensiale.

Forskning studert i denne oppgaven har avdekket at begrenset dokumentasjon og usikkerhet knyttet til materialer og deres egenskaper begrenser praktiseringen av gjenbruk. For å øke verdien og effektiviteten av gjenbruk i fremtiden har byggenæringen nå begynt å vurdere gjenbrukspotensialet allerede i designfasen. Et viktig bidrag til dette er design for demontering (DfD) og digitale pass for materialer (material passports, MP). Metodene gir mer informasjon og øker transparentheten. Dette resulterer i dynamiske bygninger som er tilpasningsdyktige og rustet for fremtidige forandringer dersom de skulle oppstå.