Betonista rakennettu maailma

Maailman yleisimmän rakennusmateriaalin valmistus tuottaa paljon päästöjä, mutta etenkin murskattuna se sitoo hiilidioksidia.

betoni
Helmer Selinin betonista valmistettu Pupumuori-patsas
Jaana Polamo / Yle

Ilmassa tuoksuu kostea hiekka ja meteli lyö korvat lukkoon, kun mylläri pudottaa napin painalluksella kiviainekset kuljetushihnalle.

Tästä lähtee juuri oikeanlainen betoniseos rakenteilla olevan huoltohallin lattiaan. Betoni koostuu kiviaineksista, sementistä ja vedestä.

– Betoni on elävä materiaali, täräyttää yrittäjä Timo Lintulahti.

Eläväksi sen tekevät esimerkiksi lisäaineet, jotka vaikuttavat massan työstettävyyteen.

Kansankielellä sanottuna betonimassaan sekoitetaan suolaa, sokeria tai saippuaa," sanoo Timo Lintulahti.
Jaana Polamo / Yle

Reseptit ovat valmistajien yrityssalaisuuksia.

Myös valmis betoni elää: se voi taipua, halkeilla ja muuttaa väriään kosteuden mukaan.

Lintulahti on työskennellyt saappaat betonissa vuodesta 1983. Mies laskeskelee, että betonilattioita on tullut tehtyä “varmaan satoja hehtaareja”.

Betonia on melkein kaikkialla, kun tarkasti katsoo. Sillat, seinät, kantavat pilarit, portaat, lattiat, katukivetykset.

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

"Nestemäinen kivi" mahdollistaa nykyisten yhteiskuntien rakentamisen. Kuva: Jaana Polamo / Yle

Betoni on mahdollistanut kaupungistumisen ja tämän hetkisen elämäntapamme. Vaikka rakennus olisi tehty puusta, vähintään sen perustukset ovat betonia.

Jos perustukset tehtäisiin luonnonkivestä kuten ennen vanhaan, eivät maailman kivet ja kalliot riittäisi nykyisten yhteiskuntien rakentamiseen.

Betonin sanotaankin olevan veden jälkeen maailman toiseksi käytetyin materiaali. Betoniteollisuuden mukaan sitä tuotetaan (siirryt toiseen palveluun) noin 13 miljardia kuutiometriä vuodessa, mutta määrästä löytyy monenlaisia lukuja.

Jos vuositasolla betonia tuotettaisiin arviolta 10 miljardia kuutiota ja siitä tehtäisiin 5 cm paksuja, 30x30 cm pihalaattoja, niillä voisi peittää Viron, Latvian, Liettuan ja Tanskan maa-alat.

Koko maailman yhden vuoden betonituotanto pihalaatoiksi tehtynä
Asmo Raimoaho / Yle

Ja kaikki nämä betoniset pinnat sitovat itseensä pikkuhiljaa hiilidioksidia. Ilmiötä kutsutaan karbonatisoitumiseksi. Tämä ei kuitenkaan ole sellaista lisäyksellistä hiilensidontaa, jota tarvitaan ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi.

Karbonatisoitumista on tutkittu paljon, sillä se vaikuttaa betonissa olevien raudoitteiden kestävyyteen.

Esimerkiksi Teknologian tutkimuskeskus VTT:n koekentillä on tälläkin hetkellä betonia, jonka karbonatisoitumista seurataan. Betonin laadusta riippuen sen pintaosat karbonatisoituvat 10 vuodessa noin 0,5-5 millimetrin syvyydeltä.

Rautarakenteita betonirakennuksen purkutyömaalla.
Rakenteissa karbonatisoitumista pidetään haittana koska se altistaa raudoitteet korroosiolle.Jaana Polamo / Yle

Myös Betoniteollisuus ry tekee parhaillaan tutkimusta (siirryt toiseen palveluun) (ConcreteSolution) hiilidioksidin sitoutumisesta betoniin pohjoisessa ilmastossa. Tutkimus on osa Suomen ympäristökeskuksen koordinoimaa Kohti hiilineutraaleja kuntia ja maakuntia -hanketta (siirryt toiseen palveluun) (Suomen ympäristökeskus).

Iso osa kaikesta valmistettavasta betonista päätyy maan alle: viemärit, kaivot, huoltotunnelit, rakennusten perustukset ja paalutukset.

Kaasumainen hiilidioksidi imeytyy huonosti maanalaisen tai peitetyn betonin huokosiin. Nämä massat siis eivät karbonatisoidu samalla tavalla kuin maan pinnalla oleva betoni.

Maailmanvalta perustuu ominaisuuksiin ja hintaan

Rooman Pantheon on vanhin tunnettu betonitekniikalla tehty rakennus. Sen on arvioitu valmistuneen noin 1900 vuotta sitten, eli periaate betonin valmistamiseen on osattu jo antiikin aikana.

Pantheon Roomassa.
Roomalaisessa betonissa käytettiin sideaineena kalkkia ja tulivuorituhkaa.Ralf Poller / imageBROKER / Shutterstock / AOP

Materiaalin maailmanvalloitus alkoi kuitenkin toden teolla vasta 1824, kun brittiläinen Joseph Aspdin keksi polttaa kalkkikiveä kovassa lämpötilassa. Syntyi Portlandin sementti, johon nykyinen betonin valmistus perustuu.

“Nestemäisen kiven” käyttö on jatkunut siitä lähtien yksinkertaisen valmistusmenetelmän ja helposti saatavien raaka-aineiden takia.

Betonin suosio perustuu sen lujuuteen sekä muihin ominaisuuksiin ja ennen kaikkea sen halpaan hintaan.

Rakenteilla olevan teollisuushallin kyljessä jyrisevä pumppuauto tuuppaa kädenlämpöistä betonimassaa letkua pitkin oviaukkoa peittävän pressun taakse.

Lintulahti ohjaa letkusta tursuavaa massaa tottuneesti seinän vierustalle ja työntekijät kahlaavat tasoittamaan tulevaa lattiaa.

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Timo Lintulahti on työskennellyt saappaat kurassa jo neljä vuosikymmentä. Kuva: Jaana Polamo / Yle

– Onhan tämä siinä mielessä ympäristöystävällinen ratkaisu, että kovetuttuaan pinta on valmis. Ei tarvitse valmistaa, kuljettaa ja asentaa mitään laminaatteja tai laattoja, toteaa Lintulahti.

Kiiltäväksi hiottu betonilattia.
Betonipinnan hiominen peilikirkkaaksi vaatii erikoisosaamista.Jaana Polamo / Yle

Rakennuksen yläkertaan tuleviin asiakastiloihin on valettu mustaksi värjättyä betonia, joka viimeistellään hiomalla se peilikirkkaaksi.

Betonin valmistaminen on paikallista toimintaa, sillä pitkät kuljetusmatkat nostaisivat hintaa. Vettä, hiekkaa ja sementin valmistamiseen tarvittavia mineraaleja, kuten kalkkikiveä löytyy lähes kaikkialta maailmasta.

Sementti päästää, betoni sitoo

Sementtiä on kutsuttu maailman ilmastopahikseksi. Sen tehtävä on sitoa betonissa olevat kiviainekset yhteen. Ilman sementtiä ei ole betonia.

Finnsementin tehdas.
Kalkkikivi poltetaan klinkkeriksi noin 100 metriä pitkässä kiertouunissaKimmo Gustafsson / Yle

Sementti tehdään polttamalla maaperästä louhittua kalkkikiveä ja piipitoisia mineraaleja yli 1 400 asteessa. Poltossa kalkkikiveen sitoutunut hiilidioksidi vapautuu ilmaan ja jäljelle jää klinkkeriä, joka jauhetaan yhdessä apuaineiden kanssa sementiksi.

Sementin tuotanto aiheuttaa eri arvioiden mukaan 5–8 prosenttia kaikista maailman hiilidioksidipäästöistä.

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Nordkalk tuottaa noin 90 prosenttia Suomessa louhittavasta karbonaattikivestä. Kuva: Kimmo Gustafsson / Yle

Kiistämätön maailman sementti- ja betonikuningas on Kiina, jossa sekä tuotetaan että käytetään (siirryt toiseen palveluun) (Earth System Science Data. pdf) yli puolet kaikesta sementistä.

Kiinassa rakennettiin betonista 2011-2013, siis kolmen vuoden aikana, enemmän kuin Yhdysvalloissa on rakennettu yhteensä viimeisen sadan vuoden kuluessa.

Betonin käyttö kasvaa samaa vauhtia ihmisten elintason nousun kanssa. Tällä hetkellä betonirakentaminen käy kiivaana Kiinan lisäksi muun muassa Intiassa ja Indonesiassa.

Sementin ja raakateräksen tuontato 1950-2016
Asmo Raimoaho / Yle

Suomessa sementtiteollisuuden vuotuiset hiilidioksidipäästöt (siirryt toiseen palveluun) (Betoniteollisuus) ovat noin miljoona tonnia. Se on 1,25 prosenttia suomalaisten arviolta 80 miljoonan tonnin vuosipäästöistä.

Kotimaisen betoni- ja sementtiteollisuuden tavoitteena on olla hiilineutraali vuonna 2050. Suurimpia haasteita on sementinvalmistuksessa syntyvän hiilidioksidin talteenotto ja varastoiminen. Siihen etsitään tällä hetkellä ratkaisua ympäri maailman.

Betonin valmistamiseen käytettävää klinkkeriä kädellä.
Kalkkikivestä poltettu sementtiklinkkeri muistuttaa karkeaa soraaKimmo Gustafsson / Yle

Betonirakenteita pidetään yhtenä mahdollisena kohteena sitoa hiilidioksidia. Tyypillinen ratkaisu on hyödyntää elementtituotantoa hiilensidonnassa, mutta Kanadassa toimiva yritys (siirryt toiseen palveluun) (CarbonCure) hyödyntää hiilidioksidia myös valmisbetonissa.

Osa sementistä voidaan korvata masuunikuonalla tai voimalaitosten tuhkalla. Kestävyyttä betoniin saadaan ruiskuttamalla tuoreeseen massaan teollisuudesta talteenotettua hiilidioksidia, joka toimii osittain myös sideaineena.

Betonimassan altistaminen hiilidioksidille kovettumisvaiheessa on vielä melko uutta ja kaipaa tutkimista.

Suomessa VTT on tutkinut hiilidioksidin hyödyntämistä (siirryt toiseen palveluun) (VTT) betonin valmistuksessa. Toistaiseksi teknologinen valmiusaste hiilidioksidin hyödyntämiselle on kuitenkin vielä hyvin alhainen ja vaikutukset säilyvyyteen selvittämättä.

Mitä tapahtuu betonille, jota ei enää tarvita?

Suomessa syntyy arviolta 1,5 miljoonaa tonnia jätebetonia vuodessa. Noin puolet tulee purkutyömailta, toinen puoli on tehtaiden ja työmaiden ylijäämäbetonia.

Betoniasemalle palautuu työmailta betonimassaa, sillä sen menekkiä on Timo Lintulahden mukaan liki mahdotonta laskea litralleen oikein. Massaa tilataan rakennustyömaalle aina mieluummin liian paljon kuin liian vähän. Ylimääräinen materiaali jää betoniyrittäjän käsiin.

Betonipalikoita.
Ylijäämämassan hyötykäyttö vähentää kaatopaikalle päätyvää jätettä. Jaana Polamo / Yle

Betonimassa on tuoretavaraa, joka pitää työstää lopulliseen muotoonsa muutaman tunnin kuluessa. Betoniasemalla ei ole aikaa ryhtyä pohtimaan, mitä jäljelle jääneestä massasta milloinkin kannattaisi tehdä.

Lintulahti on päätynyt valmistamaan ylijäämäbetonista isoja palikoita, joita voi siirrellä ja kasata päällekkäin.

Kaikki myyty betoni on plussaa sekä yritykselle että ympäristölle, sanoo Timo Lintulahti.
Jaana Polamo / Yle

Käyttämätön ylijäämämassa on jätettä, jonka kaatopaikalle sijoittamisen kustantaa yrittäjä.

Kun Lintulahden valama betonilattia tulee käyttöikänsä päähän, kuvioihin astuvat purkamisen ammattilaiset.

Yksi heistä on Joona Ahonen, joka luotsaa rakennuspurkuja tekevää yritystä.

Jätebetonin hyödyntäminen vaatii hankalan lupaprosessin

Jättimäinen betonipupu tuijottaa tyhjin silmin, miten kattopelti kuoriutuu rakennuksesta Jyväskylän Pupuhuhdan koulun purkutyömaalla.

Vuonna 1982 rakennettu koulu on tullut tiensä päähän. Samana vuonna pystytetty betoniveistos Pupumuori jää sen sijaan paikoilleen.

Helmer Selinin suunnittelema betoninen Pupumuori.
Helmer Selinin suunnittelema Pupumuori kuuluu Jyväskylän kaupungin julkisiin taideteoksiin.Jaana Polamo / Yle

Pupuhuhdan koulurakennuksen betoniosat päätyvät murskauskoneen kitaan.

Betonijätettä purkutyömaalla.
Rakennusjätteestä suurin osa on betoniaJaana Polamo / Yle

Laukaan Leppävedellä sijaitsevalla teollisuustontilla syntyy tien pohjaa hyvää vauhtia. Jätebetonivuoren päällä seisoo kaivinkone, joka syöttää murikoita murskaimeen. Toisesta päästä kone sylkee valmista maanrakennusainesta hypnoottiseen tahtiin.

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Mitä hienompaa murske on, sen nopeammin se karbonatisoituu. Kuva: Petri Aaltonen / Yle

Betonimurskeella voi välttää neitseellisten kiviainesten käytön. Lisäksi murskatun betonin hyödyntäminen purkupaikalle tulevan uuden piha-alueen tai tien pohjaksi laskee rakentamisen kustannuksia.

Ahonen kertoo, että lupien hakeminen voi olla liian hankalaa maanomistajille, jotka eivät jatkuvasti ole asian kanssa tekemissä.

Jotta kiertotalous saataisiin toimimaan, pitäisi lupaprosessiin tulla helpotuksia, sanoo Joona Ahonen.
Riikka Pennanen / Yle

Tällä hetkellä purkubetoni luokitellaan jätteeksi ja sen hyödyntäminen vaatii erinäisten lupien hakemista.

Ympäristöministeriössä on kuitenkin valmisteilla säädös, joka antaa mahdollisuuden muuttaa purkubetoni jätteestä sivutuotteeksi, jos se vain täyttää tiukat tuotevaatimukset.

Kohti aitoa kiertotaloutta

Valtakunnallinen jätesuunnitelma (siirryt toiseen palveluun)vuoteen 2023 pyrkii siihen, että Suomessa siirrytään kierrätyksestä kiertotalouteen. Kiertotalouden yksi keskeisiä ideoita on materiaalien saaminen kiertoon yhä uudelleen.

Joona Ahonen puhuu puhelimessa.
Joona Ahonen on teettänyt päästölaskelman betonimurskeen käytöstä. "Jos käytetään yksi kuorma-autollinen betonimursketta, säästyy päästöjä saman verran mitä 280 kilometrin ajo diesel-autolla tuottaa".Petri Aaltonen / Yle

Toistaiseksi betoni ei esimerkiksi rakennusmateriaalina kierrä, mutta sen murskaaminen voi olla ilmaston kannalta hyvä asia.

Murskauksessa paljastuvat piilossa olleet betonin sisäosat, jotka alkavat sitoa hiiltä. Pienet kappaleet karbonatisoituvat hyvin nopeasti verrattuna isoon kappaleeseen, esimerkiksi seinälaattaan.

Kauhakuormaaja levittää betonimursketta tiepohjaan.
Ison mittakaavan tutkimukset betonimurskeen karbonatisoitumisesta ovat toistaiseksi vähissä.Riikka Pennanen / Yle

VTT:ltä kerrotaan, että teoreettisia laskelmia murskauksessa kasvavan pinta-alan vaikutuksesta hiilen sitoutumiseen on julkaistu, mutta kokeellista tutkimusta on vähän.

Teoriassa kaikki kalkkikiven poltossa vapautunut hiilidioksidi voi sitoutua takaisin betoniin muodostaen jälleen kalkkikiveä.

Kaavio hiilidioksidin sitoutumisesta betoniin
Asmo Raimoaho / Yle

Betoniteollisuudessa murske nähdään potentiaalisena hiilinieluna.

Concrete Solution -tutkimushanke pyrkii selvittämään millaisilla kierrätystavoilla betoniin sitoutuvan hiilidioksidin määrä voidaan maksimoida. Tutkimuksessa aiotaan tehdä kokeita nimenomaan betonimurskeella.

Betonista rakennettu maailma kasvaa jatkuvasti ympärillämme ja samaan aikaan rakennuksia myös puretaan.

Reimari-talon rakennustyömaa.
Pitkäikäinen ja käyttötarkoituksen mukaan muotoutuva rakennus on ilmastoteko.Jaana Polamo / Yle

Keski-Euroopassa on viritelty ajatusta betonielementtien uudelleen käyttämisestä. Myös Suomessa on tutkittu (siirryt toiseen palveluun) (tutkimusraportti) aihetta jo noin 10 vuoden ajan.

Muuttuneiden rakentamisvaatimusten takia esimerkiksi vanhojen kerrostalojen elementeistä voi olla haastavaa tehdä uutta kerrostaloa, mutta pientalojen valmistamiseen niitä voisi kenties käyttää.

Näin syntyvän uuden talon rakennusvaiheen hiilijalanjälki olisi huomattavasti uusista elementeistä rakennettua pienempi.

Betonielementti.
Kiertotalous haastaa arkkitehdit ja rakennesuunnittelijat pohtimaan elementtirakentamisen uusiksi.Jaana Polamo / Yle

Vanhoja hirsiä on käytetty iät ajat uuden rakentamiseen, miksipä ei siis betonielementtejä voisi suunnitella uudelleen käytettäväksi?

Uusia avauksia kaivataan myös rakentamiseen, jos ilmastovaikutuksia aiotaan vähentää.

Sillä aikaa betoniyrittäjä Timo Lintulahti miettii ratkaisuja oman toimintansa ympäristövaikutusten pienentämiseksi ja toteaa, ettei toistaiseksi ole betonin voittanutta materiaalia.

Mutta ilmastohyvistä siitä ei saa millään, sanoo Timo Lintulahti.
Jaana Polamo / Yle

Betonin hiilensidontakykyä ja uusiokäyttömahdollisuuksia tutkitaan kuumeisesti. Pitäisikö rakennusmateriaalien ympäristöystävällisyyteen tai uusiokäyttöön kiinnittää mielestäsi nykyistä enemmän huomiota? Aiheesta voi keskustella klo 23.00 saakka.