Betoni rakennusmateriaalina: Betonin uudet muodot - osa 1

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?

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.

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.

• LUE MYÖS: Vanha betonielementti irti ja uudelleen käyttöön: "Pitäisi olla teknisesti mahdollista" >>

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.

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.

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/