RAPPORT Samverkansplattform EKO-INNOVATIONER FÖR HÅLLBARA STADSDELAR Ulf E Andersson, Svensk Framtidsbevakning Östen Ekengren & Uwe Fortkamp, IVL Svenska Miljöinstitutet AB Slutversion April 2013 Arkivnummer: U4229 Box 21060, SE-100 31 Stockholm Box 53021, SE-400 14 Göteborg Valhallavägen 81, Stockholm Aschebergsgatan 44, Göteborg Tel: +46 (0)8 598 563 00 Tel: +46 (0)31 725 62 00 Fax: +46(0)8 598 563 90 Fax: + 46 (0)31 725 62 90 www.ivl.se
2
Innehåll INLEDNING... 4 BAKGRUND... 5 FRAMTIDSTEKNOLOGIERNA:... 7 IT, BIO-, RYMD- OCH NANOTEKNIK... 7 IT och byggd miljö... 7 Bioteknik och byggd miljö... 8 Rymdteknik och byggd miljö... 10 Nanoteknik och byggd miljö... 11 URVALET AV EXEMPEL... 13 A. FÖRNYBAR ENERGI... 1 B. VATTEN/VA:... 13 C. ENERGIEFFEKTIVISERING:... 23 D. INOMHUSMILJÖ... 30 E. BYGGMATERIAL/ BYGGANDE... 34 E.1 Byggmaterial - Produktionsmetoder... 34 E.2 Byggmaterial Isolering... 37 E.3 Byggmaterial Intelligenta material... 39 E.4 Byggmaterial Strukturmaterial... 45 E.5 Byggmaterial- Färg och täckmaterial... 56 E.6 Byggmaterial UV-skydd... 59 E.7 Byggmaterial korrosionshindrande ytor... 60 E.8 Byggmaterial fuktskydd... 60 E.9 Byggmaterial - limämnen... 61 E.10 Byggmaterial Bullerskydd... 61 F. BELYSNING:... 63 G. GRÖNSTRUKTUR OCH STADSODLING:... 66 H. BULLERBEKÄMPNING... 70 UTMANINGAR OCH MÖJLIGHETER... 72 EN SAMVERKANSPLATTFORM - MÅL OCH ORGANISATION... 74 3
INLEDNING Delegationen för Hållbara städer har beviljat IVL Svenska Miljöinstitutet ett planeringsbidrag för att utveckla projektet Samverkansplattform för eko-innovationer för hållbara stadsdelar. Projektets syfte och mål Bakgrunden till detta planeringsprojekt är att miljöinnovationer som utvecklas från IT-, bio-, rymd- och nanoteknik kan inte bara skapa nya miljötekniska produkter i sig, utan också komplettera, utveckla och värdeöka stadens befintliga miljötekniksystem, byggnader och infrastruktur. Syftet med projektet är att utveckla och spetsa hållbarhetsaspekterna i befintliga och nya hållbara stadsdelar, stärka svensk miljöteknikexport och påskynda upptaget av ny miljöteknik i urbana områden. Detta görs genom att: - Definiera och ge tydliga förslag för nya innovativa lösningar för hållbara stadsutveckling, - Beskriva miljönytta och ekonomi hos dessa eko-innovationer, - Skapa kännedom om och tillgång till ett bredare utbud av system, produkter och tjänster (ett smörgåsbord ) för beslutsfattare och andra verksamma inom utvecklingen av hållbara stadsdelar Projektet har under 2011-2013 genomfört: - En analys och beskrivning varför framtidsområdena IT, bio- rymd- och nanoteknik är viktig områden för en utveckling av ekologiskt hållbara urban miljö. - En exempelsamling på 100 goda exempel på teknologier och systemlösningar från dessa framtidsområden, fördelade på de områden som projektgruppen bedömt vara mest relevanta för urban utveckling, nämligen förnybar energi, vatten/va, energieffektivisering, inomhusmiljö, grönstruktur och stadsodling, bullerbekämpning, belysning samt byggmaterial. Eftersom den sistnämnda kategorin är så viktig för stadsbyggande och stadens miljöprestanda så har den fått relativt stor vikt, och fördelats på underkategorierna intelligenta material, strukturmaterial, färg och täckmaterial, UVskydd, korrosionshindrande ytor, fuktskydd och limämnen. - Strategiska förslag på åtgärder i samhället och inom branschen som kan påskynda upptaget av dessa eko-innovationer. Ovanstående tre punkter har sammanställts till en rapport. - Ett större seminarium har genomförts på IVL med kvalificerade deltagare från miljöteknikföretag, arkitekter, DHS och andra aktörer. - Presentation och diskussion av rapporten och projektet på Delegation för Hållbara Städers slutkonferens i november 2012. - Slutredigering av rapporten och kompletteringar med samverkansförslag i mars-april 2013. Projektledare har varit Östen Ekengren, vice VD vid IVL Svenska Miljöinstitutet AB. Ulf E Andersson, Svensk Framtidsbevakning har genomfört en omvärldsbevakning och tagit fram merparten av rapportens exempel. Uwe Fortkamp, chef för IVL miljöenhet presenterade projektresultat på DHS slutkonferens. Medarbetare inom IVL har genomfört seminarier och deltagit på konferenser, kvalitetsgranskat enskilda exempel och bidragit med bakgrundsmaterial. 4
BAKGRUND Sedan 2007 bor mer än hälften av jordens befolkning i städer och andelen växer. Städer svarar för en ännu större andel av klimatpåverkan, eftersom står för 75 procent av den globala energianvändningen och 80 procent av växthusgasutsläppen. Att allt fler människor flyttar in i städerna innebär nästan alltid betydande lokala utmaningar för miljön ökad efterfrågan på energi, nya krav på tillgången till vatten, livsmedel och avfallshantering, exploatering av kringliggande natur, ökade trafikvolymer med åtföljande buller och luftföroreningar ger alla olika mer eller mindre omfattande men ändå lokala miljöproblem. Städerna påverkar också miljön globalt genom energianvändning, och förbrukning av vatten, livsmedel och andra resurser. Städernas ekologiska fotavtryck är betydande. Befolkningstillväxt, stigande ekonomiskt välstånd och urbanisering bidrar till ökade utsläpp och ökad resursförbrukning. Men den ökande urbaniseringen innebär inte bara problem, utan också möjligheter, inte minst miljömässiga. Tät bebyggelse, ökad nybyggnation och befolkningskoncentration är faktorer som ekonomiskt, politiskt och socialt möjliggör tillämpning av ny teknik för effektiva systemlösningar för avfallshantering, vatten/va, transporter samt integrering av olika försörjningssystem som inte är möjliga på ren landsbygd. Hållbara städer och stadsdelar, gröna byggnader och miljöanpassade försörjningssystem och teknisk infrastruktur är alla delar av en hållbar stadsutveckling, men på olika systemnivåer. Det är uppenbart att det är i städerna som lösningarna på dagens och morgondagens miljöutmaningar måste sökas, eftersom det är där människorna finns. Behovet av och efterfrågan på hållbara system, teknologier och tjänster kommer att växa kraftigt de närmaste decennierna, enligt bl a Vinnovas bedömning (Källa: Framtid med Växtvärk, Vinnova 2011). Det kommer att generera stora potentiella marknader, globalt och nationellt, där samhällens ambitioner att bygga och utveckla hållbara och attraktiva städer kommer att bli en allt starkare drivkraft för nya och växande tillväxtområden. Teknologiska framsteg, växande konsumentkrav på produkter, system och tjänster med hög miljöprofil, nationell policy och ambitiösa övergripande myndighetsplaner världen över gör området högintressant. Svenskt kunnande inom urbana miljösystem Sverige har goda förutsättningar av vara en del av denna utveckling mot global urban hållbarhet. Regeringen har en tydligt uttalad ambition att Sverige ska ligga i den internationella fronten för hållbar stadsutveckling. Det är ett faktum att svenska städer kan ses som föregångare och uppmärksammas internationellt och är i många fall mål för en omfattande besöksverksamhet. Det finns många stora och små företag som är ledande inom de områden som gör städer, byggnader och infrastruktur hållbar. Sverige och svenska företag har byggt upp en omfattande kompetens när det gäller miljölösningar för urban miljö. Myndigheter, kommuner och organisationer arbetar också för att underlätta utvecklingen av miljöteknik, inte minst som kravställare och upphandlare. Det finns även en bred forsknings- och utvecklingsbas. 5
Vi har också ett antal flaggskeppsprojekt som kan visas upp som goda exempel och som demooch referensanläggningar för de levererande förtagen. Hammarby Sjöstad i Stockholm, Norra Älvstranden i Göteborg och Västra hamnen i Malmö är några exempel. Flera nya stadsdelar som är under utveckling, t ex Norra Djurgårdsstaden i Stockholm, förväntas bli skyltfönster också för ny miljöteknik. Dessa och andra exempel visas upp inom Symbiocity-satsningen. Trots det måste i många fall det tekniska och kommersiella försprång som Sverige skaffade sig genom vår tidiga fokusering på god miljö, ambitiösa miljöpolitik, teknik- och företagsutveckling för miljöskyddsteknik till rätt stor del idag betraktas som inhämtat av andra länder. Många länder kan nu leverera likvärdiga lösningar. Vår styrka finns nu mycket i att tillämpa ett helhetstänkande, bygga integrerade systemlösningar och i visa fall leverera nyckelkomponenter. Sveriges styrka är att vi inte bara utvecklar nya tekniska lösningar som enskilda teknikkomponenter. Vi bygger också integrerade systemlösningar, som t ex inom biogasområdet, där hela produktionskedjor byggs ihop, från rötning av VA-slam, uppgradering. lagring och distribution av gas, utvecklingen av flottor av biogasfordon, och slutligen omhändertagandet av rötrester i någon slags odlingssystem. Sverige har även ofta en helhetssyn på miljöteknikutveckling och miljöteknikanvändning, som många andra nationer saknar genom att olika aktörer har den service, tjänster och utbildningar som behövs för att tekniken ska fungera i ett socialt sammanhang. Svensk miljöteknik har också sina styrkor inom nästan alla de teknikområden som krävs för att göra städer hållbara. Dessa styrkeområden, som beläggs av statistik över exporterad svensk miljöteknik, är: - Vattenrening - Avfallshantering - Bioenergi - Förnybar energi: Vind, sol och vattenenergi - Hållbart byggande och byggnader 6
FRAMTIDSTEKNOLOGIERNA: IT, BIO-, RYMD- OCH NANOTEKNIK Varför välja just IT, bio-, rymd- och nanoteknik som viktiga utvecklingsområden som kan göra stadsdelar, byggnader och anläggningar mer hållbara? Skälen till att välja ut just IT, bio-, rymd- och nanoteknik som kunskapsintensiva framtidsområden snarare än en enskild bransch eller ett miljötekniskt tillämpningsområde, är att dessa spetsområden just genom sin generalitet kan tillämpas på så många olika branscher och tillämpningsområden och då kan bidra brett till att utveckla och värdeöka svensk miljöteknik. Detta synsätt ligger väl i linje med EUs satsning på Key Enabling Technologies som kan främja innovationer och teknikutveckling generellt, men också adressera den stora utmaningen om hållbarhet i det urbana sammanhanget.( A European strategy for Key Enabling Technologies A bridge to growth and jobs, Communication from The Commission, 26.6.2012 COM(2012) 341 final). I vår rapport kallar vi med ett gemensamt dessa fyra teknikområden för framtidsteknologier. Gemensamt för dem är att de är: - Kunskapsintensiva spetsområden, som Sverige, Europa och världen uppfattar som strategiskt viktiga framtidsområden. - Främjande eller generiska (enabling) teknologier, som redan har eller förväntas få genomslag inom ett stort antal branscher och sektorer, och på sikt påverka hela samhället, särskilt då inom byggande, fastighetsförvaltning och stadens infrastruktur och försörjningssystem. - Sverige har en framskjuten position och en betydande kompetensmassa inom området. - Branscherna har betydande andelar av svensk industri och sysselsättning. - Teknologierna inom dessa spetsområden har redan delvis lett till miljövinster i många sektorer. De har i den nära framtiden potentialen att leda till väsentligt större positiva miljöeffekter, både som enskilda teknikkomponenter, men också som delar av vässade befintliga miljötekniska system för t ex vattenrening, förnybar energi och den hållbara stadens uthålliga systemlösningar. Eftersom betydande resurser används på att utveckla IT, bio-, rymd- och nanoteknik som strategiskt viktiga spetsområden, så är det rimligt att förvänta sig att detta också ger positiva effekter på möjligheten att lösa dagens och framtida miljöproblem. IT och byggd miljö Informationsteknologins (IT) kärna är mikroprocessorn som idag finns i allt fler produkter, förutom i våra datorer. För att hårdvaran ska kunna fungera behövs det också mjukvara i form av system- och tillämpningsprogram med sina underliggande algoritmer. Vi använder här i fortsättningen förkortningen IKT för informations- och kommunikationsteknologi (som motsvarar engelskans ICT) både för de tekniska komponenter och för de mjukvaror eller algoritmer som behövs för att informations- och kommunikationsteknologier ska fungera. 7
IKT är en global företeelse och påverkar världens städer och deras miljö, teknik och ekonomi IKT är i hög grad en generell teknik som kan användas på många olika områden och är redan en mycket välintegrerad del av vårt samhälle och ingår som en systemkomponent i nästan alla tekniska system. Det kan därför ofta vara svårt att urskilja just IKT-delen av produkter och tjänster. Detta gäller naturligtvis även då IKT i städernas infrastruktur eller i byggnaders miljösystem. Om t ex en smart programvara optimerar energiflödet i fjärrvärmesystem baserad på förnybara bränslen, är detta då IKT-baserad miljöteknik eller något annat? Eftersom bättre information kan effektivisera nästan alla tekniska och administrativa processer, och då leda till effektivare användning av i princip alla insatsvaror eller fysiska resurser, som vatten, energi och material. Det finns alltså en mycket stor potential för IKT att miljöanpassa både städer, anläggningar och byggnader. IT och telekom som kan skapa hållbarhet i byggd miljö kan vara en exempelvis datorer och mjukvara för driftsövervakning av byggnader, ditt smarta hus som kommunicerar med din smartphone, sensorer inbyggda i väggar som kontrollerar väggens fysiska status, smart grids för en stadsdel, robotik för byggproduktion eller underhåll, reglerutrustning för VVS och belysning och mycket annat. Bioteknik och byggd miljö Bioteknik associeras ofta till skapandet av genetiskt modifierade organismer (GMO) eller till Life Science-sectorn, som använder cell- eller molekylärbiologi för medicinska tillämpningar. Men bioteknik är egentligen ett bredare område än så. Enligt FNs konvention om biologisk mångfald så är bioteknik alla tekniska tillämpningar som bygger på användningen av biologiska system, levande organismer, delar av organismer eller substanser som kommer från levande organismer. 8
Med denna definition omfattas också användning av flercelliga, hela organismer som t ex växter för miljötekniska ändamål, som ofta kallas ecological engineering. Bioteknik är alltså ett vitt begrepp som innefattar flera breda biologiska eller ekologiska tekniker eller kunskapsområden. Det gemensamma är att den innebär teknisk tillämpning av biologisk eller ekologisk kunskap. I förlängning av användningen av biologiskt eller ekologiskt baserad teknik finns biomimetik (att härma organismers funktionssätt i tekniska lösningar, t ex termitstackens snillrika ventilationssystem som är en avancerad form av självdrag i byggnader) eller urban/industrial ecology som ser det materiella kretsloppet i en stad i analogi med materialflödet i en naturlig ekologi, och försöker dra strukturella slutsatser av detta som kan göra staden mer hållbar. Bioteknik betraktas internationellt som ett framtidsområde som kan skapa stora nyttor, inom alla sektorer i samhället, och också i många fall kan bidra till att utveckla miljöinnovationer också för den byggda miljön. Några viktiga områden som rör byggnader och anläggningar i den hållbara staden är: Nya produkter och material - Trä som byggmaterial i flerbostadshus är idag i starkt ökande användning. Olika typer av träkompositer kan också vara strukturmaterial i byggnader. - Nya biologiskt baserade polymerer kan ge ytskikt och barriärskikt i väggar och tak. Nya sådana material kan utvecklas av modifierad stärkelse och proteiner. - Nya biologiska processer för fibermodifiering kan fundamentalt ändra fibrernas egenskaper. Då kan de användas på nya områden, t ex som armering i biobaserade plaster, som kan ersätta metall i en rad olika produkter. - Råvaror till färg, limämnen och täckmaterial kan idag producera med biotekniska processer, och ersätta oljan som råvara. Infrastruktur och reningsprocesser - Rening av avloppsvatten genom biologiskt baserade filer, mer effektiva bakteriekulturer eller genom användning av växter i konstruerade våtmarker som slutsteg för avloppsvattenhantering. - Rening av inomhusluft genom mikroorganismer och växter som tar upp och bryter ner organiska föroreningar - Rening av mark som är förorenad, genom utsättning av mikroorganismer eller växter som på platsen bryter ner eller tar upp föroreningar. Förnybar energi Bioenergi från biogas, motoralkoholer, biodiesel och vätgas kan alla ske med biologiska metoder från biologiska substrat.. Bioteknisk utveckling kan väsentligt öka utbytet i produktionen av energibärare. Innovativa användningar av befintliga organismer är också en möjlighet, t ex användning av alger för att producera biodiesel i en landbaserade produktion. Vegetation som byggnadselement Gröna tak och gröna väggar är förutom att vara attraktiva designelement en byggnad, också tekniskt viktiga genom att förstärka byggnadens isolering, bromsa dagvattenflödet och motverka stadens heat island -effekt 9
Rymdteknik och byggd miljö Rymdverksamhet har i mer än 50 år varit en starkt teknikdrivande kraft i samhället. Begreppet rymdteknik definieras i denna rapport som alla de teknologier som gör rymdverksamhet möjlig eller använder dess resultat, och omfattar då tre breda teknikområden som alla har faktiska eller möjliga kopplingar till byggd miljö: Teknologier som utvecklats för konstruktion av raketer, satelliter och utrustning för kommunikation med satelliter, rymdsonder och rymdskepp.. De rymdbaserade system och komponenter som behövs för att hålla människor vid liv utanför jorden (life support) och ge dem luft, vatten och föda. Data och kommunikation via satelliter - satellitbilder över jorden, väderkartor, GPS och andra positioneringssystem och global telekommunikation. Rymdteknik är alltså ett vitt begrepp som omfattar flera olika teknikområden. Rymdforskning och rymdteknik är till sin natur mång- och tvärvetenskaplig. Rymdverksamhet - och det näraliggande teknikområdet aerospace som omfattar både rymd- och flygteknik - betraktas internationellt som ett framtidsområde som kan skapa stora nyttor inom alla sektorer i samhället. Karakteristiskt för rymdverksamhet är att den kontinuerligt avkastat tillämpningar och spin-offs som är till stor nytta i samhället, men som inte i första hand förknippas med rymdverksamhet. Solceller, bränsleceller och LED-lampor för odling har alla utvecklats först för bruk i rymden. Bland dagens tillämpningar märks nya material och tekniker, avancerade system för rening av astronauters luft och vatten, allt säkrare väderprognoser och ibland tillämpningar med helt oväntade möjligheter för bygg miljö, t ex väggar som reparerar sig själva vid sprickbildning. Det rymdteknikbaserade område som kanske är särskilt intressant för utvecklingen av hållbara stadsdelar är life support att försörja människor i rymden utanför jorden med luft, vatten och livsmedel Bemannade rymdfärder och baser utanför jorden nödvändiggör rymdbaserade kretsloppsanpassade systemlösningar med hög grad av slutenhet för luft, vatten och föda. Det är inte tekniskt eller ekonomiskt möjligt att ta med sig en stor mängd vatten som senare dumpas utanför jorden, istället måste kretsloppslösningar måste skapas. Systemlösningar för rymdbruk är ofta intressanta eftersom de måste vara kompakta, energieffektiva, tysta och lätta att sköta för användare som har andra huvuduppgifter än att sköta dessa system. Många av rymdteknikens miljöinnovationer av detta slag kan användas för att göra våra städer ekologiskt hållbara. Luftrening är en nyckelteknologi för bemannade rymdfärder. Många metoder, tekniker och mätsystem, både fysiskt-kemiska och biologiska, har utvecklats för rymdbruk som sedan fått användning på jorden. Exempelvis har NASA:s försök med växter för luftrening lett till att det svenska företaget Levande Filter nu marknadsför biologiska luftfilter. Ett annat exempel är MELISSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) som är ett ESAprojekt för att utveckla biologiska livsförsörjande system för långa bemannade rymdfärder. Systemet skapar vatten, syre och föda från organiskt avfall, koldioxid och mineralämnen genom att efterlikna sjöars ekosystem. Fem separata men med varandra förbundna systemenheter processar materialet. Mikroorganismer bryter ner organiskt material och omvandlar det till växtnäring för grödorna. Grödorna och fotosyntetiserande blågröna alger tar upp koldioxid och avger syre. MELISSA-projektet har ett eget tekniköverföringsprogram, med mer än 100 spin-offprojekt i sin projektportfölj. Ett exempel är BIOSTYR som är en biologisk vattenreningsprocess utvecklad 10
från en MELISSA-del i samarbete med franska Veolia. Mer än en miljard ton avloppsvatten renas med denna teknik i över 100 städer. Ett annat exempel är Space2Tex-projektet utvecklar en kompakt, högeffektiv och ekonomisk behandling av avfallsvatten från textilindustrin, baserad på de membranbioreaktorer som finns i rymdbaserade kretsloppssystem. I förlängning finns möjligheten att rymdbaserade slutna biologiska system som MELISSA och andra system kan skapa hållbara städer i mer extrema miljöer på jorden som öknar, jordbävningsbenägna områden, bergsområden och polarområden. Detta eftersom de är vatteneffektiva, förbättrar luftkvaliteten och skapar nya resurser av avfall, utan att behöva bygga ut en omfattande extern infrastruktur. Nanoteknik och byggd miljö Nanotekniken är i hög grad en generell främjande teknik som kan användas på många olika områden. Svenska forskare menar att det är svårt att komma på områden som nanotekniken inte skulle kunna påverka. Nanoteknik är en verktygslåda för att kunna skräddarsy egenskaper hos material, allt från material för energilagring till nya läkemedel eller byggnadsmaterial. Nanovetenskap och nanoteknik handlar om att studera och skräddarsy materialstrukturer i storleksordningen 1-100 nanometer, där 1 nanometer = 1 miljarddels meter. Beroende på ämne så får det plats 8-10 atomer på en nanometer. Nanotekniken betraktas internationellt som ett framtidsområde som kan skapa stora nyttor inom näringslivet, men också inom miljöområdet i vid mening. Betydande forsknings- och utvecklingsinsatser sker både inom företagen och från staternas sida. Samtidigt finns det en oro kring tekniken, på grund av faktiska eller möjliga negativa miljö- och hälsoeffekter orsakade av användning av nanoteknik. Nanoteknik är inte bara ett framtidsområde som kommer att påverka Sverige på många olika områden, utan något som redan finns närvarande på både konsumentoch företagsmarknaderna. Sammanfattningsvis kan nanotekniken ge ett positivt bidrag till att utveckla och förbättra miljö och hållbarhet för stadsdelar, byggnader och anläggningar genom att fungera främjande på de flesta av miljöteknikens principiella systemnivåer: - Miljöteknik i snäv mening, det vill säga teknik för rening av vatten, luft och mark eller som förhindrar skadliga emissioner till dessa media samt teknik för avfallshantering och återvinning. - Teknik för att producera, distribuera eller lagra förnybar energi. - System för effektivt utnyttjande av vatten, energi eller naturresurser. - Lätta och materialsnåla konstruktioner, som genom detta indirekt sparar energi och naturresurser. - Flödesreglerande ytor och material, som släpper igenom eller hindrar flödet av värme, luft eller ljus i bland annat byggnader. - Ytor och material med andra speciella egenskaper som på grund av detta är miljöpositiva, exempelvis genom att ha låg friktion, stöta bort smuts och föroreningar eller vara lätta att rengöra. - Teknik (sensorer) för mätning eller övervakning av substanser, koncentrationer eller fysiska parametrar i yttre miljö, byggd miljö eller inom produktionen. Nanoteknikbaserade miljöinnovationer kan endera vara själva teknikkärnan i produkten (som till exempel nya nanoteknikbaserade solceller) eller vara en viktig del av en större komponent (som nanoteknikbaserade lågfriktionsytor i axlar eller kugghjul). 11
En av de viktigaste aspekterna av nanoteknik är att det möjliggör design av multifunktionella material med flera egenskaper. Denna mångsidighet gör att ett enda nanomaterial kan ha samtliga funktioner som ett antal traditionella material har. Till exempel så kan nanopartiklar av titandioxid som ingår i en fasad göra den både självrengörande och föroreningsnedbrytande. Nya kompositer med nanomaterial kan lätt göras brandsäkra, elektriskt ledande och superstarka. Möjligheten att utforma multifunktionella material från botten och upp kommer utan tvekan att spara energi-, rengörings, miljö- och hälsokostnader i morgondagens byggnader. Det finns också en mycket stor positiv förändringspotential när nanoteknik möjliggör miljöinnovationer som har så goda miljöprestanda och så god ekonomi att detta leder till mer omfattande och mer omvälvande tekniska systemskiften. Potentiella exempel på detta är om vattenrening kan bli så effektiv och billig att den kan hanteras lokalt - då bortfaller behovet av centrala reningsverk och omfattande ledningsnät. Eller om kylnings- och uppvärmningsbehovet för en byggnad minskar i så hög grad att enbart mycket enkla externt försörjda värme- eller kylsystem eller i stort sett inga alls behövs. En amerikansk studie från 2007 (Nanotechnology for Green Building) prognosticerar användningen av nanoteknik i byggande i tre faser. Idag domineras markanden för nanoteknik i byggd miljö av nanoförstärkta täckande material för isolering, självrengörande ytor, UV-skydd, korrosionsbeständighet och tätskikt. Många av dessa beläggningar innehåller nanopartiklar i form av titandioxid för att göra ytor inte bara självrengörande men också föroreningsreducerande genom att ta bort föroreningar från den omgivande atmosfären. Isolerande nanomaterial kan ge betydande energibesparingar, särskilt för befintliga byggnader som kan vara svåra att isolera med konventionella material. Dessa material har redan nått stora marknadsandelar i industrin, och kommer snart ha en stor inverkan på arkitektur. Den andra fasen innebär att nanoteknik används för solenergi, belysning, vatten- och luftrening. Nanoteknik för solcellstillämpningar som organiska tunnfilmsceller är också snabbt under utveckling och kommer att få en allt större del av solcellsmarknaden under kommande år. Inte långt bakom är nanoförstärkt belysning såsom organiska lysdioder (OLED) och quantum dot - belysning. Marknadstillämpningar av dessa tekniker har redan inletts med konsumentvaror som mobiltelefon skärmar, och börjar komma in på belysningsmarknaden för byggnader, och kommer sannolikt att få en ökande andel av den marknaden i framtiden på grund av deras energibesparande funktioner. Nanoteknik för vatten- och luftrening som redan finns tillgängliga som konsumentprodukter, kommer att få en allt större del av marknaden för inbyggda filtreringssystem. Den tredje fasen innebär framsteg inom brandskydd med hjälp av nanoteknik. En omfattande forskning pågår också om nanotekniska förbättringar av strukturella material som stål, betong och trä. Dramatiska förbättringar är möjliga inom detta område, trots att deras utveckling till produkter på marknaden ändå i de flest fall ligger många år bort i tiden. 12
URVALET AV EXEMPEL Det finns redan idag ett mycket stort antal produkter, teknologier eller processer som är relevanta för byggd miljö och som baseras på framtidsteknologierna. Den exempelsamling som finns i denna rapport kan naturligtvis inte göra några anspråk på fullständighet, eller att de allra mest kostnadseffektiva eller miljöpositiva exemplen har identifierats. Här siktar vi mot ett snabbt rörligt mål. Urvalet av de 100 exemplen är dock representativt i den meningen att alla funktioner, processer eller delar av en hållbar stad, hållbara anläggningar eller gröna byggnader är representerade, likaså att alla fyra delområdena är representerade. Det har dock inte funnits resurser inom projektets ram att i detalj verifiera miljöprestanda, teknisk funktionalitet och ekonomi i varje enskilt fall, även om det i allt väsentligt inte finns någon anledning att anta att exemplens egenskaper ska vara direkt missvisande. Exempelsamling i denna rapport är dock i detta skede i projektet mer av ett inspirerande och informativt underlag, snarare än en verifikation av produkters, anläggningar eller materials funktionella egenskaper. Varje exempel kan ses som ett gott exempel och en representant för en större klass av exempel, t ex rapportens exempel på gröna tak på byggnader kan sägas vara ett (svenskt) enstaka exempel av gröna tak på byggnader, som alla som grupp eller också andra enskilda exempel på gröna tak har en rad positiva miljömässiga och ekonomiska effekter. Samma sak gäller rapportens exempel på ljusreglerade fönster, användning av mikrobiologi för vattenrening, byggnadsväggar med mycket god isolering och alla andra exempel som samtliga har sina speciella funktioner och teknikbas. Avsikten är att exempelsamlingen ska kunna modifieras och växa (men även att exempel ska ersättas av andra, bättre exempel) och vara en grund för dialog mellan beställare, utförare, tekniker, arkitekter och designers om arbetar med att få den byggda miljön mer hållbar ekologiskt, ekonomiskt och socialt. 13
100 EXEMPEL: Kategorier A-H A. FÖRNYBAR ENERGI 1. ABB Smart Grids Framtidens elnät är flexibla och smarta. Elnätet övervakas av ett avancerat styrsystem som kan hantera den geografiskt spridda och varierande elproduktionen och förbrukningen. I Norra Djurgårdsstaden i Stockholm kommer Sveriges första smarta elnät att byggas upp de närmaste åren. Det blir en demonstration både av hur tekniken fungerar och hur människor beter sig. 2014 ska en utvärdering göras som ligger till grund för fortsatta satsningar i Sverige. Om tio år kommer all teknik att finnas på plats med förstärkta elnät, intelligenta elmätare med flexibel styrning och batterier som kan lagra överskottsenergi, enligt ABB. Källa: www.vinnova.se Tags: IT, förnybar energi 2. Mikroalger för biodieselproduktion Biobränslen kan ersätta fossila bränslen. Problemet är dock att om de baseras enbart på cellulosa och lignin i växter skulle orimligt stora landarealer krävas, som m också då konkurrerar med livsmedelsproduktion. Andra organismer och biotekniska metoder behöver användas. Mest uppmärksamhet ägnas idag åt att hitta encelliga alger, som skulle kunna odlas i bassänger eller slutna tankar och där bilda fetter som skulle kunna användas till biodiesel. Alger växer 20 till 30 gånger snabbare än livsmedelsgrödor, innehåller upp till 30 gånger mer bränsle än motsvarande mängder av andra biobränslen källor, och kan odlas nästan överallt. Det kommunala Umeå Energi har Sveriges hittills största satsning på odling av alger för biobränslen. Genom att kombinera avloppsvatten från reningsverket, och rökgaser från kraftvärmeverket så skapa en god miljö för snabb algtillväxt i växthusen som ligger på taket till värmeverket. Källa: Pressmeddelande Umeå Energi 2010-10-01 Tags: Bio, förnybar energi 3. Soldriven laddstation för elbilar Nystartade Solelia Greentech har hittat lösningen på hur elbilen kan laddas med ren solenergi, dygnet runt, året om. Den nya laddstationen premiärvisas i dagarna i Stockholm. Elbilsmarknaden är på stark frammarsch. För att elbilen på allvar ska bli ett klimatsmart alternativ, krävs att den laddas med miljövänlig energi. Solelia Greentech har utvecklat en soldriven laddstation för elbilar, som är kan monteras på befintliga parkeringsplatser. 1