Vähähiiliset ja luonnonmukaiset rakennustuotteet ja niiden käyttöpotentiaali
Vähähiilisten ja luonnonmukaisten rakennustuotteiden valmistus ja käyttö ovat yleistyneet nopeasti Keski-Euroopassa. Suomessa ei ole vielä kattavasti tietoa näiden tuotteiden teknisistä ominaisuuksista tai hiilijalanjäljistä. Tampereen yliopiston Nature CO2 -hankkeessa kerättiin vuoden 2022 aikana tietoa luonnonmukaisista rakennusmateriaaleista. Myös muita saman aihepiirin hankkeita on käynnissä muissa oppilaitoksissa.
Teksti: Mikael Westermarck, Tampereen yliopisto ja Hilppa Iittiläinen, Puuinfo
Read the article in English here.
Rakennusainetuotannon ilmastovaikutukset
Rakennussektorin aiheuttamat kasvihuonekaasut, maankäyttö ja jätteet sekä raaka-aineiden kulutus vaikuttavat merkittävästi sekä luontoon että ilmastoon. Maapallon luonnonvaroista noin 50 % ja jalostamattomasta energiasta noin 40 % käytetään rakennuksissa ja rakentamisessa, ja rakennussektori tuottaa globaalisti noin 35 % kasvihuonekaasupäästöistä ja 30 % jätteestä (YM).
Päästöjen osalta kiinnostus keskittyy yhä enemmän rakennustuotteiden valmistuksen vähähiilisyyteen, kun rakennusten energiankulutus on pienentynyt tiukentuneiden lämmöneristysvaatimusten vuoksi. Kestävän kehityksen mukaisia rakennusaineiden raaka-aineita tai rakennusosia on kaavailtu saatavan kierrätyksestä ja uudelleenkäytöstä, mutta se ei vielä yksin pysty vastaamaan päästöjen vähennystarpeeseen. Olipa raaka-aine kierrätettyä tai neitseellistä, yleisimpien kivi- ja metallipohjaisten rakennusaineiden kestävyyshaasteet johtuvat valmistamisen edellyttämistä korkeista lämpötiloista. Teollisuudessa korkeita lämpötiloja on tähän mennessä saavutettu vain fossiilisilla polttoaineilla. Vety voi tulevaisuudessa olla ympäristöystävällinen vaihtoehto, jos tuotannon tarvitsema sähkö on tuotettu vähähiilisesti.
Luonnonmukaiset rakennustuotteet
Uusiutuvista ja yleisistä luonnon raaka-aineista koostuvat ja matalissa lämpötiloissa valmistettavat luonnonmukaiset rakennustuotteet, eli NBB-tuotteet (nature-based building products), tarjoavat mielenkiintoisen vaihtoehdon vähähiiliseen rakentamiseen. Kyseiset raaka-aineet ovat peräisin suoraan maa- ja metsätaloudesta sekä maankaivuusta.
Raaka-aineilla on yhteisiä osa-alueita muiden vähähiilisten materiaaliryhmien kuten biopohjaisten materiaalien, kiertotalouden materiaalien sekä teollisuuden sivuvirtojen kanssa.
Potentiaaliset vaikutukset kasvihuoneilmiöön
Puurunkoiset rakenteet tuottavat vain noin kymmenesosan kivirakenteiden hiilijalanjäljestä. Kun tavanomaisen puurakenteen mineraalivillat, kipsilevyt ja höyrynsulkumuovit korvataan luonnonmukaisilla rakennustuotteilla, voidaan Nature CO2 -hankkeessa tehdyn selvityksen mukaan rakenteen hiilijalanjälkeä pienentää edelleen 10–15 %.
Paljon eloperäistä raaka-ainetta sisältävät rakennustuotteet ja rakenteet muuttuvat vähähiilisistä hiilinegatiivisiksi, siinä vaiheessa, kun hiilen talteenotosta esimerkiksi biohiilenä tulee todennäköisin rakennuspurkujätteen käsittelytapa (ISO 14067 artikla 6.3.8).
Luonnonmukaisen rakentamisen tutkimusta rakennusfysiikan tutkimusryhmässä NatureCO2 -hankkeessa kävi selville, että luonnonmukaisten rakennustuotteiden valmistus ja käyttö ovat jo hyvässä vauhdissa Keski-Euroopassa. Ne voisivat olla siis realistinen vaihtoehto myös Suomessa ja muissa Pohjoismaissa, mutta niiden toimivuus rakennusfysikaalisesti pohjoisessa ilmastossa, paloturvallisuus sekä vaikutukset sisäilman terveellisyyteen on osoitettava tutkimuksin.
Hankkeen toivotaan johtavan siihen, että Suomessa aletaan teollisesti valmistamaan luonnonmukaisia rakennustuotteita. Edelleen on visioitu, että kyseisistä tuotteista koostuvasta luonnonmukaisen talon konseptista tulee Suomessa vallalla oleva rakennustapa ja tätä tietotaitoa viedään myös Suomen ulkopuolelle. Tämä edellyttää luonnonmukaisten raaka-aineiden ja niiden käsittelyprosessien perustutkimusta, jotta voidaan hyödyntää modernia tuotanto teknologiaa kuten nanotekniikkaa, 3D tulostusta, ruiskuttamista, kuohuttamista ja luonnon liimojen modifiointia sekä automatiikan mahdollisuuksia.
Lue lisää: https://research.tuni.fi/rakennusfysiikka/tutkimusprojektit/natureco2/
Ecosafe-hankkeissa tutkitaan kutterilastueristeen kosteusteknistä toimintaa. Lastuun sekoitetun saven huomattiin laskevan ulkoseinärakenteen suhteellista ilmankosteutta sekä vähentävän näin homehtumisriskiä. Savirappaus puolestaan suojasi kutterilastulla eristettyä väliseinää niin, että se kesti paloa yli tunnin. Yhteistyönä Aalto-yliopiston kanssa tehtyjen alustavien tutkimusten perusteella savella näyttäisi olevan myös kyky kuntouttaa jo mikrobivaurioituneita rakenteita. Sillä saven huokosissa viihtyvät hyvät mikrobit muuntavat VOC-kaasuja hiilidioksidiksi, ja lisäksi savella on kyky imeä hajuja.
Lue lisää: https://research.tuni.fi/rakennusfysiikka/tutkimusprojektit/ecosafe/
Stalk-hankkeen kohteena ovat yli kaksikerroksiset olkielementeistä koostuvat rakenteet. Kerrostalorakentamisella pyritään saamaan suurempia positiivisia ilmastovaikutuksia aikaiseksi.
Hanke koostuu neljästä työpaketista:
- TP1:ssä tutkitaan olkielementin kosteus- ja lämpöteknistä toimintaa pohjoisessa ilmastossa ja määritetään parhaiten toimivat sisä- ja ulkopintaratkaisut
- TP2:ssa kehitetään yhteistyönä Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun kanssa rakennuslevyä järviruo’osta ja biopohjaisesta sideaineista kuten tärkkelyksestä. Tällä voitaisiin korvata olkielementtirakenteen ulkopinnan huokoinen puukuitulevy ja samalla edistää ravinteiden poistamista rehevöityneistä vesistöistä.
- TP3:ssa etsitään parasta koostumusta olkielementtiä palolta suojaavalle savirappaukselle sekoittamalla saven huonosti palavaa biohiiltä ja lampaan villaa. Ecosafe-hankkeen lisäksi savirappauksen palonsuojaominaisuuksia on tutkittu useissa eurooppalaisissa hankkeissa, mutta kerrostalorakentamisen pullonkaulaksi on kuitenkin muodostunut suomalaisessa palonormistossa paljon bioainesta sisältävien rakenteiden paloturvallisuus. Kyseisen rakenteen paloturvallisuus osoitetaan Stalk-hankkeessa P0-menettelyn mukaisella palosimulaatiolla.
- TP4:ssä laaditaan koulutuspaketti hankkeen ohessa suunniteltavan kestävän kerrostalon sekä Nature CO2 –hankkeen aineistoista. Koulutuspaketti sisältää tietoa rakennusjärjestelmän teknisistä ominaisuuksista, talotekniikasta, hinnoista, ilmastovaikutuksista sekä sisäilman terveysvaikutuksista. Esittelyaineistoa käytetään eri rakennusalan koulutustilaisuuksissa, ja aineisto tulee vapaasti saataville verkkoon.
Biosivu-hankkeessa Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu etsii käyttöä öljyhampun korrelle ja pyrkii tekemään siitä rakennuslevyä järviruokolevyn tapaan. Tampereen yliopisto tutkii hamppulevyn materiaaliominaisuuksia ja kehittää silputusta hampunkorresta sekä savesta palonsuokatuotetta, joka olisi savirappauksen kuiva versio.
Luonnonmukaiset tuotteet täydentämään puurakenteita?
Tampereen yliopiston Nature CO2 -hankkeessa tehdyn selvityksen mukaan kartoitetut luonnonmukaiset tuotteet (NBB-tuotteet, nature-based building products) sopisivat hyvin täydentämään Suomessa käytössä olevia puurakenteita, ja näiden yhdistelmistä voitaisiin innovoida useita talonrakennuskonsepteja.
Luonnonmukaisten rakennustuotteiden (NBB-tuotteiden) terveysvaikutukset perustuvat pitkälti niiden rakennusfysikaalisiin ominaisuuksiin, kuten huoneilman kosteuden ja lämpötilan tasapainotuskykyyn, rakenteiden hengittävyyteen ja kosteusvarmuuteen sekä hajujen eliminointiin ja myrkyttömyyteen. Terveysvaikutukset puoltavatkin vahvasti NBB-tuotteiden käyttöä.
Saatavilla olevien ympäristöselosteiden perusteella NBB-tuotteilla voitaisiin tällä hetkellä laskea tavanomaisten puurakenteiden hiilijalanjälkeä arviolta 10–15 %. Tulevaisuudessa investointi- ja tuotantomäärillä sekä uusiutuvilla energialähteillä on kuitenkin suuri vaikutus NBB-tuotteiden tuotantokustannuksiin ja hiilijalanjälkeen, joten on vielä vaikea sanoa, miten alas niiden hinnat ja hiilijalanjäljet tulevat laskemaan. Suomessa on kuitenkin jatkuvasti kasvavan tuulivoimakapasiteetin sekä hyvän raaka-ainesaatavuuden puolesta erinomaiset lähtökohdat luonnonmukaisten ja vähäpäästöisten rakennustuotteiden valmistukseen, mikä samalla toisi omavaraisuutta rakennusainetuotantoomme.
Hankkeessa ehdotetaan myös menetelmää ottaa huomioon tuotteiden hiilikädenjälki käyttämällä biopohjaisen rakennusjätteen hiilen talteenottoa. Esimerkiksi pyrolysoinnilla rakenteisiin varastoituneesta hiilestä jäisi noin puolet palaamatta ilmakehään. Käyttämällä yksivuotisia kasveja rakennustuotteiden raaka-aineena ei liioin aiheuteta hiilinielun katoa.
Hankkeessa on käynyt selväksi, että NBB-tuotteiden kehitykselle ja tutkimukselle on suuri tarve. Alan tuotekehitys, koulutus ja yleinen edistäminen sopisivat hyvin osaksi Tampereen yliopiston rakennetun ympäristön tiedekunnan toimintaa esimerkiksi innovaatiokeskuksen muodossa, mutta sille pitäisi löytää myös yliopiston ulkopuolista rahoitusta.
ARTIKKELIN KIRJOITTAJA Mikael Westermarck aloitti luonnonmukaisten rakennusmateriaalien tutkimisen 1990-luvun alussa valmistuessaan arkkitehdiksi.
