Sementti on isompi ilmastopahis kuin lentokoneet, ja nyt se pitäisi korvata – mutta miten?

Lappeenrannassa kehitetään betonin korviketta, joka saattaisi olla yksi vastaus maailman valtaviin betonipäästöihin.

Tehtävänä tulevaisuus
Rakennustyöläinen lapioi hiekkaa betonimyllyyn.
Henrietta Hassinen / Yle

Sementti on niin arkinen aine, ettei sen valtavia hiilipäästöjä tule ajatelleeksi.

Olet ehkä tänäänkin herännyt talossa, joka on tehty sementtiä sisältävästä betonista, ajanut sillan yli, joka on samoin tehty betonista ja istut parhaillaan toimistossa, joka on suurelta osin betonia.

Sementti on betonin sideaine, jota valmistetaan koko maailmassa vuodessa 4,2 miljardia tonnia. Se tekee puoli tonnia jokaista maailman ihmistä kohden. Betonia tehdään vielä enemmän kuin sementtiä.

Sementti on yksi suurimmista ilmastopahiksista: se aiheuttaa jopa viisi prosenttia kaikista maailman hiilidioksidipäästöistä. Vertailun vuoksi: paljon parjatun lentoliikenteen osuus on tätä pienempi, noin kaksi–kolme prosenttia.

Hiilipäästöjen syy: kalkkikivi

Finnsementin tehtaalla Lappeenrannassa miljöötä hallitsevat vaaleanharmaat kalkkikivikasat.

Täällä näkee, miten sementti syntyy.

Lappeenrannan tehtaan vieressä on iso Nordkalkin avolouhos, josta louhitaan kalkkikiveä. Kiveä kasataan, murskataan ja jauhetaan myllyssä. Kivijauhe nostetaan korkeaan syklonitorniin, jota pitkin se putoaa muiden ainesosien kanssa uuniin. Kiertouunissa massa kuumennetaan 1 400–1 600 asteeseen. Tuloksena on sementin pohjamassaa eli sementtiklinkkeriä.

Sementin valmistuskaavio
Yle Uutisgrafiikka

Isot päästöt tuottaa juuri kalkkikiven poltto klinkkeriksi. Kun kalkkikiven koostumus muuttuu, hiiltä vapautuu. Kuumentaminen syö paljon energiaa.

Suomessa sementin osuus kaikista hiilipäästöistä on huomattavasti pienempi kuin maailmalla, noin prosentin.

Finnsementti.
Lappeenrannassa Finnsementin tehtaan kiertouuni (putki kuvassa keskellä) uusittiin vuonna 2007. Tehtaalla alettiin käyttää kierrätyspolttoaineita vuonna 2009. Niillä hiilipäästöjä on saatu pienemmiksi.Kari Saastamoinen

Siitä vajaa puolet syntyy Finnsementin Lappeenrannan tehtaalla ja yli puolet Finnsementin Paraisten tehtaalla.

Suomen sementtiteollisuus onkin paiskinut töitä päästöjen laskemiseksi ja on selvästi EU:n keskiarvoa puhtaampaa. Tämä johtuu siitä, että Suomessa on alettu käyttää kierrätyspolttoaineita. Lappeenrannassa jo yli puolet polttoaineista on peräisin kierrätyksestä.

Sementtipäästötaulukko
Yle Uutisgrafiikka

Mutta perusongelma ei häviä. Poltetaan kalkkikivi millä polttoaineella tahansa, sen poltosta tulee sementtiklinkkeritonnia kohden noin 500 kiloa hiilipäästöjä.

– Kalkkikivelle on hankala, lähes mahdotonta, löytää korvaajaa, sanoo Finnsementin tuotantojohtaja Jussi Puustinen.

Kiina rakentaa Suomen verran joka kuukausi

Sementin käyttö kasvaa maailmalla huimaa vauhtia, muutaman prosentin vuodessa. Tämä johtuu ennen kaikkea siitä, että Kiinaa on viime vuodet rakennettu uskomattomalla vimmalla.

Kaupungit kasvavat, kauppa kasvaa, väyliä rakennetaan.

Kiina valmistaa jo 60 prosenttia kaikesta maailman sementistä. Betoniteollisuuden toimitusjohtaja Jussi Mattila tekee laskutoimituksen.

– Karkeasti laskettuna Kiinassa rakennetaan Suomen koko rakennuskannan verran lisää joka kuukausi. Sitä mittakaavaa ei käsitä.

Kiinassa rakennetaan Suomen koko rakennuskannan verran lisää joka kuukausi. Sitä mittakaavaa ei käsitä.

Jussi Mattila, Betoniteollisuuden toimitusjohtaja

Tämä sopii huonosti yhteen ilmastotavoitteiden kanssa. Hiilipäästöjä pitäisi leikata nopeasti: tutkijoiden mukaan muutamankin vuoden vitkuttelu voi olla liikaa.

Löytyykö vastaus Lappeenrannasta?

Kiireen vuoksi sementille ja betonille etsitään korvaajia ympäri maailmaa, myös Suomessa.

Vain muutaman kilometrin päässä Finnsementin tehtaalta sijaitsee Lappeenrannan teknillinen yliopisto. Siellä alkoi viime viikolla kansainvälisesti kiinnostava hanke. Suomalaistutkijat pyrkivät kehittämään betonille korvaajaa jäteaineista, jotka ovat peräisin metsä- ja kaivosteollisuuslaitoksista.

Jätevirroista yritetään tehdä betoninkorviketta, joka ei sisällä sementtiä.

EU myönsi Lappeenrannan hankkeelle lokakuussa 3,4 miljoonan euron rahoituksen. Korvikebetonia on etsitty Suomessa aiemminkin, mutta ei näin isosti.

Antti Häkkinen
Professori Antti Häkkinen ja muut tutkijat kehittävät betonille korvaajaa. Tutkimuksen budjetti on yli neljä miljoonaa euroa, ja tuloksia pitäisi tulla vuonna 2020.Kari Saastamoinen

Samanlaista tekniikkaa käytetään muun muassa Venäjällä ja Australiassa, jossa betoninkorvikkeesta on tehty kokonainen lentokenttä (siirryt toiseen palveluun).

Eniten päänvaivaa aiheuttaa jätevirtojen koostumuksen erittely: tuhkasta, viherlipeäsakasta, rikastushiekasta ja rakennus- sekä kuitujätteestä pitäisi saada irti oikeat aineet fiksulla ja taloudellisella tavalla.

– Kemiaa se pitkälti on. Kerätään oikeanlaiset jätevirrat oikeista paikoista ja sotketaan oikeassa suhteessa. Tällä tekniikalla voidaan päästä samoihin arvoihin kuin betonillakin, professori Antti Häkkinen kertoo.

Ensimmäiset pilottikappaleet, puistonpenkit ja skeittirampit, on tarkoitus saada valmiiksi vuonna 2020. Ne on tarkoitus valmistaa suoraan 3D-tulostimella.

Ensimmäiset pilottikappaleet, puistonpenkit ja skeittirampit, on tarkoitus saada valmiiksi vuonna 2020.

Tekniikalla on myös vientipotentiaalia, koska vastaavia teollisuuden jätevirtoja on käytettävissä ympäri maailmaa.

Paras ratkaisu on yksinkertaisin: taloja pitää käyttää pitempään

Sementin ja betonin asema säilyy kuitenkin vahvana. Niitä tehdään varsin yleisistä aineista, kun taas mahdollisia korvikkeita on rajallinen määrä.

– Esimerkiksi masuunikuonasta käytetään lähes kaikki jo nyt. Myös voimaloiden lentotuhkan määrä vähenee ympäristömääräysten vuoksi, VTT:n tutkija Markku Leivo sanoo.

Masuunikuonasta tehtiin Suomessa jo 1990-luvulla rakennuksen välipohjan ontelolaatta, jossa ei ollut ollenkaan betonia. Betoniteollisuuden toimitusjohtaja Jussi Mattila huomauttaa, että korvaavat tuotteet ovat olleet volyymiltaan marginaalisia.

– Niin kauan kuin hiilestä on puhuttu, sementin päästöihin on yritetty löytää ratkaisua, Mattila toteaa.

Sementinvalmistajat eivät kuitenkaan lepää laakereillaan. Finnsementti kehittää "kevytsementtiä", joka sisältää nykyistä vähemmän klinkkeriä. Myös betonirakennusten uusiokäyttöä tutkitaan.

Rakennustyömaa Helsingin Kuninkaantammessa.
Betonia käytetään käytännössä jokaisella rakennustyömaalla. Kuva Helsingin Kuninkaantammen uuden asuinalueen työmaalta.Markku Rantala / Yle

Vaihtoehdoista ehkä tärkein on samalla yksinkertaisin: rakennuksista pitäisi tehdä pitkäikäisempiä. Mitä pitempään käytetään samoja rakennuksia, sitä vähemmän tulee hiilipäästöjä uusien talojen rakentamismateriaaleista.

– Jos tehdään huonoja rakenteita ja sama rakennus joudutaan rakentamaan useampaan kertaan, päästöt itse asiassa kasvavat, huomauttaa betonitekniikan professori Jouni Punkki Aalto-yliopistosta.

Kun 1970-luvun elementtitalot tehtiin kestämään muutama kymmenen vuotta, nyt tavoitteena on yleisesti jo 50–100 vuotta – vaikka rakennusala on saanut rutkasti kritiikkiä kunnianhimottomuudestaan.

2020-luku muuttaa rakentamista

Uusin tutkimustieto povaa sementille pientä synninpäästöä.

Muun muassa Brittiläinen East Anglian yliopisto, joka tunnetaan eturivin ilmastotieteen laitoksestaan, julkisti viime vuonna tutkimuksen (siirryt toiseen palveluun), jonka mukaan sementtirakenteet myös sitovat käyttöikänsä aikana hiljalleen hiiltä. Eli osa hiilidioksisipäästöistä palautuu sementtiin.

Paljonko hiiltä sitoutuu ja millä aikavälillä, sitä ei vielä tiedetä.

Rakennusteollisuutta odottaa joka tapauksessa käänne: päästörajoitukset ohjaavat rakentamista 2020-luvulla hiilipihiin suuntaan.

Kun säädökset tiukkenevat, puun ja korvikebetonin asema paranee.

– En näkisi, että korvikkeet häviävät kustannuksiltaan juurikaan betonille, varsinkin kun raaka-aine eli teollisuuden jätevirrat ovat tuottajille pikemminkin ongelma, professori Antti Häkkinen sanoo.

Riittääkö korvikkeille raaka-aineita, ja paljonko rakentamista säännellään? Ne määräävät sementin kohtalon.

Juttu on osa Ylen Tehtävänä tulevaisuus -sarjaa. Yle kertoo tänä syksynä, miten ilmastonmuutos vaikuttaa suomalaisten syömiseen, asumiseen ja liikkumiseen. Löydät Areenasta myös Yle Draaman podcasteja ja audiovideoita aiheesta.

Lue lisää:

Kerrostalojen rakentaminen mullistuu 2020-luvulla – yhä useampi meistä asuu kohta puukodissa eikä betonikodissa

Mistä on vaikeinta luopua ilmastonmuutoksen takia? Kerro se meille