Göta älvdalen är en av de mest skredkänsliga dalgångarna i Sverige. I framtiden kommer skredrisken att öka ytterligare till följd av ett förändrat klimat. Därför har SGI har fått i uppdrag av regeringen att inrätta Delegation för Göta älv och bland annat finansiera konkreta ras- och skredförebyggande åtgärder längs med älven. 

Under de senaste åren har intresset av att upprätta klimatkalkyler för markbyggande ökat både i Sverige och andra länder. Agenda 2030 belyser betydelsen av att ha ett helhetsperspektiv på mänskliga aktiviteters effekter på miljön. Så långt saknas det emellertid litteratur och underlag med detaljerade informationer som visar på vilket sätt genomförande av olika stabilitetshöjande åtgärder påverkar klimatet och miljön ur ett livscykelperspektiv.  

Huvudsyftet med denna studie var att öka kunskap och förståelse kring miljö- och klimatpåverkan från stabilitetshöjande åtgärder längs Göta älv. Målet med studien var att utföra fallstudier gällande livscykelanalys (LCA) av åtgärder för två sektioner i Göta älvdalen. De åtgärder som ingick i denna studie var: avschaktning, lättfyllning (med skumglas), tryckbank samt jordförstärkning med två typer av inblandningspelare (dvs. kalkcementpelare (KC-pelare) respektive Multicem-pelare).  

I fallstudierna studerades två sektioner i Göta älvdalen, dvs. sektion V29/370 (i delområde 5, nära Äsperöd i Lilla Edets kommun) och sektion E19/150 (i delområde 7, nära Älvabo i Trollhättans kommun). I båda sektionerna antogs att åtgärdernas utbredning var 600 meter utmed älven. Stabiliteten inom de studerade släntområdena hade beräknats med totalsäkerhetsanalys. Vid dimensioneringen hade erforderliga säkerhetsfaktorer satts till Fc = 1,4 (vid odränerad analys) och Fkomb = 1,3 (vid kombinerad analys). Resultaten från stabilitetsberäkningarna visade att samtliga av de ovannämnda åtgärderna kunde användas i båda sektionerna. Beräkningar av miljö- och klimatpåverkan från olika åtgärder utfördes med hjälp av verktyget SimaPro version 9.2.0.2. Vid beräkningarna hade systemgränsen antagits till ”vaggan till användning”, som inkluderar produktskede (dvs. moduler A1-A3: råvaruförsörjning, transport och tillverkning), byggproduktionsskede (dvs. moduler A4-A5: transport och bygg- och installationsprocesser) och användningsskede. Två metoder ”EPD (2018) version 1.02” och ”Cumulative Energy Demand (LHV) version 1.00” (som finns tillgängliga i SimaPro) användes för att bedöma miljö- och klimatpåverkan. Både generiska livscykelinventeringsdata (från Ecoinvent databas v3.7.1) och produktspecifik miljöinformation från miljövarudeklarationer (EPD:er) hade använts i LCA fallstudierna. 

Resultaten från den jämförande LCA:an av alternativa åtgärder för respektive sektionerna visar att de åtgärder som har den högsta miljöpåverkan varierar inom vissa miljöpåverkanskategorier. Av alla jämförda åtgärder för sektion V29/370 gav tryckbank upphov till den högsta påverkan inom två av miljöpåverkanskategorierna: Övergödningspotential (EP) och Nettoanvändning av sötvatten (WSF). För övriga miljöpåverkanskategorier medförde KC-pelare högst påverkan. Av åtgärderna för sektion E19/150 medförde KC-pelare den högsta påverkan på global uppvärmningspotential (GWP) och tryckbank gav upphov till den högsta påverkan på de andra miljöpåverkanskategorierna. För båda sektionerna hade avschaktning lägst påverkan på samtliga av de studerade miljöpåverkanskategorierna. Notera att miljöpåverkansbedömningen av avschaktning i denna studie enbart omfattade material- och energiförbrukning på arbetsplatsen samt borttransport av avschaktad jord till deponi. 

Resultaten från LCA-studien visar även fördelningen av den totala miljöpåverkan från en enskild åtgärd för att identifiera vilka processer som medförde betydande miljöpåverkan. Exempel på processer som medförde betydande miljöpåverkan från de olika stabilitetshöjande åtgärderna: avschaktning (”borttransport av avschaktad jord”), lättfyllning med skumglas (”tillverkning av lättfyllnadsmaterial”), tryckbank (”transport av bergkross till byggarbetsplats”) och KC- och Multicem-pelare (”tillverkning av bindemedel”). Resultaten gällande betydande bidrag (s.k. ”hot spots”) kan användas som underlag för ytterligare optimeringar av miljöprestanda vid utförande av åtgärder. 

Till sist betonas vikten av några synpunkter på genomförande av LCA av stabilitetshöjande åtgärder och tolkning av LCA-resultat. För att få en bättre helhetssyn av miljöpåverkan från utförande av åtgärder och undvika suboptimering ur ett brett systemperspektiv, rekommenderas att man utöver ”Global uppvärmningspotential” (p.g.a. utsläpp av växthusgaser) även beaktar andra miljöpåverkanskategorier exempelvis markanvändning. Dessutom bör man vara försiktig med att generalisera slutsatser från en LCA studie och jämföra resultatet med en annan LCA-studie då olika åtgärdsprojekt kan variera mycket beroende på platsspecifika markförhållanden.  

The Göta River valley is one of the most frequent landslide valleys in Sweden. Due to a changing climate, landslide risks in the Göta River valley may further increase in the future. Therefore, the Swedish Geotechnical Institute (SGI) has been commissioned by the Swedish Government to set up Delegation for the Göta River and finance stabilization measures especially in the areas with a high landslide risk.  

In recent years there has been a growing interest in quantifying greenhouse gas emissions from soil works in Sweden and other countries. The 2030 Agenda for Sustainable Development also highlights the importance of having a holistic perspective of human impacts on the environment. So far, however, there has been little discussion on the impacts of slope stabilization projects on the environment from a life cycle perspective. 

The aim of this study was to gain a deeper understanding of the potential environmental impacts from different slope stabilization measures along the Göta River. The objectives were to use the life cycle assessment (LCA) methodology to assess the environmental impacts of alternative slope stabilization measures for two sections in the Göta River valley. Slope stabilization measures that were investigated were: excavation, lightweight filling with foam glass, granular rockfill, and soil reinforcement with two types of mixing columns (i.e. lime-cement column respective Multicem column).  

The two case study areas in the Göta River valley were: section V29/370 (in sub-area 5, near Äsperöd in Lilla Edet Municipality) and section E19/150 (in sub-area 7, near Älvabo in Trollhättan Municipality). In each case, the studied area was 600 meter in length along the Göta River. Regarding stability analyses of slopes with stabilization measures, the minimum factors of safety required were 1,4 for undrained analysis and 1,3 for combined analysis. Based on the results of slope stability analyses in both sections, all the above-mentioned slope stabilization measures can meet the minimum requirements for safety factors. 

The environmental impacts of slope stabilization measures were assessed by means of an LCA software, SimaPro version 9.2.0.2. The scope of the case studies covered “cradle-to-use” life cycle stages, including resource extraction, manufacturing/production, construction and use phases. Two life cycle impact assessment methods, i.e. “EPD (2018) version 1.02” and ”Cumulative Energy Demand (LHV) version 1.00” available in SimaPro v9.2, were employed. The LCA case studies used both generic life cycle inventory data (from Ecoinvent database v3.7.1) and product-specific environmental data (from Environmental Product Declarations, EPD). 

Results of the comparative LCA case studies showed that the life cycle environmental impacts of slope stabilization measures varied in different impact categories. Regarding the section V29/370, granular rockfill hade the highest impact of EP (“Eutrophication potential”) and WSF (“Water scarcity footprint”), the lime-cement column caused the highest impact in all the other impact categories. Regarding section E19/150, the lime-cement column hade the highest impact of GWP (“Global warming potential”), while granular rockfill was the most significant contributor in all the other impact categories. In both cases, excavation caused the least impact on all impact categories. Note that the life cycle impacts of excavation in this study only referred to material- and energy use at the construction site as well as transport of excavated soil to a waste disposal site. 

In both case studies, a contribution analysis of the total environmental impacts from each stabilization measure was also performed in order to identify the processes with significant environmental burdens. Examples of processes that caused significant environmental impacts from different slope stabilization measures: excavation (“transport of excavated soil to the disposal site”), lightweight filling with foam glass (“production of lightweight fill material”), granular rockfill (“transport of granular rocks to the construction site”) and soil reinforcement with mixing columns (“production of binders”). Those results can be used as the basis for further optimization of the environmental performance of slope stabilization projects.  

Finally, several points were emphasized with regard to performing comparative LCA studies of slope stabilization measures and interpreting LCA results. In order to have a holistic view of the environmental impacts of slope stabilization measures and avoid sub-optimization from a broader perspective, it is recommended to choose not only the indicator of global warming potential but also other environmental impact categories such as land use. What’s more, caution is needed in generalizing the results of a specific case study as well as in comparing the results with other studies, because different slope stabilization projects can vary greatly depending on site-specific ground conditions.