Betoni rakennusmateriaalina: Betonin uudet muodot - osa 1
Betonirakentamisen tulevaisuus ekologisesta näkökulmasta
Betonirakentaminen on muutospaineen alla.
Ympäristö muuttuu ja rakentaminen sen myötä. Ilmaston lämpeneminen on aiheuttanut paineita myös rakennusteollisuuteen hiilidioksidipäästöjen minimoimiseen. Haastetta ja painetta aiheuttaa tavoite pysäyttää ilmaston lämpeneminen 1,5 asteeseen. Tämä vaatii globaalia muutosta sekä ajatustavan muutosta, rakentamisessa muutospaine kohdistuu etenkin käytettäviin rakennusmateriaaleihin ja niiden valmistukseen. Katsahdamme tässä artikkelissa betonin uusiin muotoihin ekologisuuden näkökulmasta.
Betonin muutospaine rakennusmateriaalina
Betonin kohdalla muutospaine on erityinen sementin valmistuksessa ilmenneiden kovien hiilidioksidipäästöjen vuoksi. Sementille haetaan kiivaasti korvaajaa, koska jo käytetyt tehostamistoimenpiteet eli käytännössä energiatehokkaampi kalkkikiven polttoprosessi on viety pitkälti maksimiinsa. Energiatehokkaat polttoprosessit eivät silti ole kantautuneet joka maailman kolkkaan, mutta huomio tulee kiinnittymään enemmänkin itse materiaaliin.
Vaativammat päästötavoitteet kirittävät tältä osin kehitystä innovaatioiden muodossa, alkaen niin suunnitteluun ja jatkuen sitä myötä työmaallekin.
Mitkä ovat ne betonin uudet muodot, tavat ja ratkaisut, jotka parantavat betonin ekologisuutta rakennusmateriaalina?
(Teräs)betoni on yleistynyt rakennusmateriaalina laajalti, koska betoni kestää puristusta ja teräs vetoa sekä materiaalia on saatavilla yleisesti.
Ilmaa puhdistavat betonilaatat ja -kivet
Kohonneet ilman typpioksidipitoisuudet kohoavat erityisesti ruuhka-aikoina kaupungeissa ja nyt on haettu ratkaisua typpioksidipitoisuuksien vähentämiselle. Betonin osalta on kehitetty betonilaattoja ja -kiviä, jotka ovat päällystetty titaanidioksidilla.
Titaanidioksidi reagoi auringon uv-säteilyn kanssa fotokatalyyttisesti. Sen seurauksena ilman typpioksidi sitoutuu betonilaattaan vaarattomaksi yhdisteeksi. Yhdiste huuhtoutuu esimerkiksi sateen myötä pois kivetyksiltä.
Pystytäänkö tällä menetelmällä saavuttamaan merkittävää vaikutusta ilmansaasteisiin? Alustavat tutkimukset vaikuttavat lupaavilta, mutta tutkimuksia pitää vielä tehdä jatkossakin, jotta saadaan selvyys pitkän aikavälin vaikutuksista ilmaa puhdistavien betonituotteiden osalta.
Ilmaa puhdistavat betonilaatat eivät välttämättä vielä arkipäivää ole, mutta erilaisia ratkaisuja on mahdollista yhdistellä ilmaston hyväksi.
Kiertotalous - betonin kierrättämisen tehostaminen
Tavoitteenamme on säilyttää rakas maapallomme myös tuleville sukupolville ja kiertotalous on yksi keino tähän. Kiertotalouden ajatuksena on pitää raaka-aineet mahdollisimman hyvin kierrossa ja pitää jätteiden synty minimissä.
Valmistuksen osalta kiertotalous tarkoittaa betonin osalla betonin uudelleenkäyttämistä eri muodoissa ja sementin korvaamista muilla aineilla mahdollisuuksien mukaan. Toimenpiteitä on jo pidemmän aikaa tehty esimerkiksi masuunikuonalla ja lentotuhkalla (hiilivoimalaitosten savukaasujen tuhka). Sementtiä ei vielä täysin ole pystytty korvaamaan, vaan sementtiä on korvattu osin ennen mainituilla materiaaleilla vähentäen näin hiilidioksidipäästöjä.
- LUE MYÖS: Onko hiilineutraalia sementtiä olemassa? On, mutta vasta havaintona tutkijoiden tutkimuspöydällä >>
Betonipintojen hionnassa veden ja betonin sekaista lietettä on pyritty ottamaan talteen ja käyttämään peltojen happamuuden vähentämiseen.
Betonin päätyessä elinkaaressa loppupäähän eli murskaamiseen, on betonimurskaa pyritty käyttämään kierrätyskiviaineksena katujen ja teiden maarakenteissa. Betonimurska on löytänyt hyvin paikkansa kantavuutta vaativissa täytöissä ja penkereissä.
Teräksen osalta taas teräsromu on ohjattu uudelleen sulatukseen esimerkiksi harjateräksien valmistukseen. Suomessa käytettävä harjateräs on pääosin romupohjaista.
Elementtien osalta on myös voitu joissain tapauksissa käyttää täysin vanhaa osaa uudessa rakennuksessa. Esimerkiksi Helsingin Töölön kisahallin viereen 1960-luvulla rakennettu Kansojen halli, joka siirrettiin seuraavalla vuosikymmenellä automyymäläksi Turkuun.
Betonin purkutyöt ovat usein vaativia
Sementin korvaaja - geopolymeerit?
Sementti on sidosaineena tärkeä ja olennainen osa betonia. Kalkkikivestä poltettava sementin tuotossa pelkästään sementin polttoon liittyvät tehostustoimenpiteet eivät välttämättä riitä vaan materiaali on vaihduttava. Korkeat hiilidioksidipäästöt sementin valmistuksessa johtuvat kalkkikiven polttamisen yhteydessä tarvittavasta energiasta.
Sementin valmistus aiheuttaa arvioiden mukaan 5-8% kaikesta CO2-päästöistä eli osuus on suhteessa valtava pelkästään yhden rakennusmateriaaliin vaadittavan ainesosan osalta.
Osa sementistä voidaan korvata nykyään betonissa esimerkiksi lentotuhkalla. Koko sementin osuutta betonissa ei voi korvata lentotuhkalla eli lentotuhka toimii vain sementin kanssa. Lentotuhkan käyttö ideana ei ole kovin tuore, antiikin roomalaiset ovat jo aikanaan käyttäneet lentotuhkaa osana betonin tyyppistä materiaalia.
Tulevaisuuden sementin korvaaja on vielä auki, mutta erittäin lupaavia tuloksia on saatu geopolymeereillä. Geopolymeerit ovat kemiallisesti toisiinsa sidottavia mineeralipohjaisia aineita. Koostumus voidaan säätää olosuhteita ja käytettäviä ainesosia muuttamalla ja näin ollen valmistaa geopolymeerien avulla tarvittavan tyyppistä betonia. Tuorein esimerkki on taipuva betoni, jota on pystytty kehittämään geopolymeereiden avulla. Geopolymeerien valmistus vaatii myös murto-osan energiasta verrattuna sementin valmistukseen.
Betonirakentamisen ekologinen kamppailu
Ekologisuus on tärkeää myös rakennusmateriaalien osalta ja tässä kohtaa erityisesti betonin valmistuksessa on kehitettävää. Kehitystä kirii yleinen paine hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen ja yleisesti ekologisen kuorman vähentäminen.
Info
Artikkeli on osa artikkelisarjaa "Betonin uudet muodot":
Osa 1: Betonin tulevaisuus ekologisesta näkökulmasta >>
Osa 2: Betonin uudet innovaatiot ja ratkaisut suunnittelussa >>
Lähteet:
https://betoni.com/tietoa-betonista/perustietopaketti/ekologisuus/kierratys/
https://www.geopolymer.org/science/introduction/
https://www.oulu.fi/yliopisto/node/41024
https://kivifaktaa.fi/huomisen-suomi/vihreabetoni/
Aiheeseen liittyvää
Ilmastoystävällinen rakentaminen vaatii nopeita toimia - Ympäristöministeriö tiedottaa
Rakennukset ja rakentaminen kuluttavat puolet maapallon luonnonvaroista ja noin 40 prosenttia energiasta. Ne aiheuttavat noin kolmanneksen maailman kasvihuonekaasupäästöistä väestönkasvun, kaupungistumisen ja merenpinnan nousun kasvattaessa rakentamisen tarpeita entisestään. Ympäristö- ja ilmastoministeri Krista Mikkonen vetosi New Yorkissa YK:n kestävän kehityksen kokouksen yhteydessä rakennusalaan vähähiilisen rakentamisen vauhdittamiseksi.
Miten saavutetaan hiilineutraali huomen? Mitkä ovat vaikutukset rakennusalalle?
Suomen pitäisi olla hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä ja hiilinegatiivinen 2040-luvulla. Nämä aiheet siivittävät monia keskusteluja, joita käydään mm. erilaisissa paneeleissa, eduskunnassa, ympäristöministeriössä, kunnissa sekä eri toimialoilla. Jopa hallitusohjelmaan on kirjattu oma osa-alueensa asian puolesta; "Osallistava ja osaava Suomi".
Uusi maankäyttö- ja rakennuslaki
Edellinen maankäyttö- ja rakennuslaki on ollut voimassa 20 vuotta. Muutospainetta lakimuutoksille aiheuttaa ympäristössä ja lainsäädännössä tapahtuvat muutokset. Muutokset kuten, hiilineutraaliuden tavoittaminen on yhtenä suurena haasteena rakentamisessa tulevaisuudessa. Uusi maankäyttö- ja rakennuslaki – uudelta nimeltään kaavoitus- ja rakentamislaki – asettaa puitteet tulevaisuuden rakentamiselle, mutta mitkä ovat uuden kaavoitus- ja rakentamislain tavoitteet, sisältö ja nykyinen tilanne?
Kennoharkkojen rakennemallit päivitetty
Massiivitiilisten Poroton-kennoharkkojen tuote- ja rakennemallit löytyvät nyt suunnittelijoiden suosimasta ProdLib-tuotekirjastosta. Rakennemallit on laadittu huomioiden Suomen rakentamismääräykset ja olosuhteet. Kaikki esitetyt ulkoseinäratkaisut täyttävät 0,17 W/m2K lämmöneristävyysvaatimuksen. Rakennekuvat ovat myös selailtavissa ja ladattavissa pdf-koosteena Wienerbergerin verkkosivuilta.
Tiili osana vähähiilistä rakentamista
Tiili on perinteinen, jo vuosituhansia käytetty rakennusmateriaali. Sen kestävyys niin runko- kuin julkisivurakentamisessa on todettavissa kauniisti patinoituneissa vahoissa tiilirakennuksissa ympäri maailmaa. Ekologisesti kestävässä rakentamisessa rakenteilta vaaditaan pitkäikäisyyttä, elinkaaritaloudellisuutta ja kierrätettävyyttä - ominaisuuksia, jotka voidaan kaikki saavuttaa keraamisilla tiiliratkaisuilla.
Asuntomessujen kerrostaloissa elinkaaritaloudellinen tiiliverhous
Tiili on julkisivuratkaisuna perinteikäs, mutta ilmeeltään moderni. Uusia värejä, pintoja ja muotoja tulee markkinoille vuosittain. Lohjan asuntomessuilla on nähtävissä useita tiilivärejä valkoisesta mustaan.
