Kun keskustellaan kestävästä, vähähiilisestä rakentamisesta betoni mielletään usein ”pahikseksi”, sillä betonin hiilijalanjälki on sen valtavan maailmanlaajuisen kulutuksen vuoksi korkea. Vähähiilisen rakentamisen sankarin viittaa taas sovitetaan yleensä puurakentamisen ylle.
Onko tilannekuva todellisuudessa näin mustavalkoinen?
Kanttia 2:n arkkitehti Niko Kotkavuo tarjoaa keskusteluun kaivattuja harmaan sävyjä ja laajasti kerättyä tutkimustietoa. Hän on tarkastellut betonin ilmastonäkökulmia diplomityössään Betonioptimismi: Betonin kestävyydestä ja arkkitehdin vaikutusmahdollisuuksista ilmastonmuutoksen aikakaudella. Diplomityöstä on julkaistu myös artikkeli Betoni-lehden numerossa 2/2022.
Korvaisiko puu betonin?
Puurakentamista pidetään yleisesti vähähiilisenä vaihtoehtona betonirakentamiselle. Puurakentamisen määrän lisääminen esitetäänkin usein keskeiseksi keinoksi rakentamisen päästöjen vähentämiseen. Mutta onko puusta betonin korvaajaksi?
Niko toteaa, että puu betonin korvaajana on parhaimmillaankin vain yksi monista tarvittavista keinoista tavoiteltaessa vähähiilistä rakentamista. Argumentti pohjaa tilastoihin: betonin ja sementtiperäisten tuotteiden kulutus on 14 miljardia kuutiometriä vuodessa, kun taas maailmanlaajuiset metsien hakkuut käsittävät YK:n tilastojen mukaan noin 4 miljardia kuutiota vuodessa. Jo pelkkä mittakaava kertoo sen, ettei yhtälö toimi: puulla ei voida korvata kaikkea betonia. Niko painottaa, että olisikin syytä tarkastella myös sitä, miten betonirakentamista itsessään voisi toteuttaa vähähiilisemmin.
Alalla tapahtuukin jo paljon, ja uusia ratkaisuja etsitään koko ajan. Meneillä on tutkimusta betonin vähähiilistämiseksi, ja markkinoilla on jo nyt saatavilla vähähiilisempiä betonimateriaaleja. Myös vaihtoehtoisia sideaineita etsitään jatkuvasti. Betoniteollisuuden tavoitteena on olla hiilineutraali vuoteen 2050 mennessä. Tästä huolimatta työtä riittää vielä tehtäväksi.
Arkkitehdeillakin on monia mahdollisuuksia ottaa asia huomioon omassa suunnittelutyössään. Miten betonia voisi käyttää materiaalitehokkaammin, ja millaisia ratkaisuja suoraan betonista voisi löytyä?
Seuraavassa Niko listaa viisi herättelevää näkökulmaa betoniin.
Rakennusten käyttöiän pidentäminen
Betonilla on tunnetusti erinomaiset säilyvyysominaisuudet. Suomessa rakennusten keskimääräinen purkuikä on kuitenkin kohtuullisen matala, jolloin säilyvyysominaisuuksista ei saada täyttä hyötyä irti. Yleisin ilmoitettu syy rakennusten purkamiselle on uudisrakentaminen. Kun kaupunki tiivistyy ja tehokkuusvaatimukset kiristyvät, rakennukset eivät enää palvele uutta käyttötarkoitusta. Vähähiilisyyden näkökulmasta rakennuskannan käyttöikää olisi järkevää pyrkiä pidentämään.
Tutkimusten mukaan elementtirakenteisia betonirakennuksia voisi teknisestä näkökulmasta uudelleenkäyttää. Tähän mennessä betonielementtien uudelleenkäyttö murskeen sijaan ehjänä on ollut Suomessa hyvin vähäistä. Näkisimmekö siis tulevaisuudessa, että olemassa oleva rakennuskanta voisi joiltakin osin toimia uudisrakentamisen materiaalipankkina? Uudelleenkäyttöpotentiaalia on jo tutkittu, ja vuonna 2021 käynnistyi Tampereen yliopiston koordinoima kansainvälinen suurhanke ratkaisujen kehittämiseksi.
Toinen huomionarvoinen näkökulma on suunnitella uudisrakennukset siten, että niiden purettavuus ja siirrettävyys elinkaaren päässä huomioitaisiin nykyistä paremmin. Perinteisesti siirrettävyyden suunnittelu on koskenut lähinnä väliaikaiseksi tarkoitettua rakentamista, jossa oleellisimmat runkomateriaalit ovat olleet puu ja teräs. Myös betonirakenteet voidaan suunnitella siirrettäviksi.
Energiatehokkuutta termistä massaa hyödyntämällä
Betonilla on korkea massa ja lämpökapasiteetti. Betoni tasaa tehokkaasti rakennuksen vuorokauden sisäisiä lämpötilavaihteluita. Se varastoi itseensä ikkunoiden kautta auringosta saatavaa energiaa. Tutkimusten mukaan rakennus, jolla on korkea terminen massa, voi säästää lämmitysenergiaa noin 3–14 % ja viilennysenergiaa jopa 40 % kevytrakenteisiin rakennuksiin verrattuna.
Jos betonin termistä massaa halutaan hyödyntää tehokkaasti, on järkevää käyttää sitä suoraa auringonsäteilyä vastaanottavissa lattiapinnoissa. Jotta betoninen lattiapinta taas varaisi auringon lämpöä tehokkaasti, sitä ei saa eristää lämpöä huonommin johtavilla pintamateriaaleilla kuten parketti, muovimatto tai laminaatti. Paljas betonilattia ei välttämättä kuitenkaan tule kysymykseen esimerkiksi askelääneneristysvaatimusten tai esteettisten ominaisuuksien vuoksi. Esimerkiksi keraaminen laatta soveltuu tässä yhteydessä pintamateriaaliksi hyvin. Toiseksi paras sijainti varaavalle massalle on seinäpinta, joka tosin vastaanottaa pienempiä määriä auringon säteilyä.
Betonirunkoisissa rakennuksissa on lähtökohtaisesti niin paljon massaa ja auringolle altista betonipintaa, ettei niitä erityisemmin tarvitse optimoida. Puurakennuksissa kesäaikainen ylilämpenemisen riski on huomattavasti korkeampi. Tällöin kelluva betonilaatta tai muu termistä massaa tarjoava ratkaisu voi olla energiataloudellisesti perusteltu ratkaisu.
Betoni on hiilinielu
Betonin vauriomekanismina tunnettu karbonatisoituminen on hiilinielumekanismi, eli hiilidioksidia ilmakehästä poistava mekanismi. Ilmiöön on herätty vasta viime vuosina. Ilmastopaneeli ICPP tunnisti karbonatisoitumisen merkittäväksi hiilinieluksi ensimmäistä kertaa syksyllä 2021. Erityisesti murskattu betoni voi toimia potentiaalisesti erittäin merkittävässä roolissa hiilinieluna, mutta asiaa voidaan edistää myös rakennuksen elinkaaren aikana.
Esimerkiksi kuivissa sisätiloissa, jotka karbonatisoituvat siinä missä julkisivutkin, ei ole riskiä raudoitteiden korroosiosta ja siitä seuraavasta rapautumisesta. Lisäksi sisäilmassa on tyypillisesti enemmän hiilidioksidia kuin ulkoilmassa, joten sisätiloissa on hyvät olosuhteet karbonatisoitumiseen.
Arkkitehti voi edistää sisätiloissa olevien betonirakenteiden karbonatisoitumista pintakäsittelyvalinnoillaan. Pintamateriaalien vaikutusta karbonatisoitumiseen on tosin tutkittu lähinnä sen hidastamisen näkökulmasta ja ulkotiloissa. Yleisellä tasolla voidaan kuitenkin todeta, että mitä paremmin pintakäsittely läpäisee hiilidioksidia ja vesihöyryä, sitä nopeammin betonin karbonatisoituminen etenee.
Betonirakenteen pintakäsittelyllä on siis suuri vaikutus karbonatisoitumisen nopeuteen.
Ruotsalaisen tutkimuksen mukaan jokseenkin vesihöyryä ja hiilidioksidia läpäisevät pinnoitteet, kuten maali tai tapetti, hidastavat karbonatisoitumista noin 50 %. Tiiviit, peittävät materiaalit, kuten keraaminen laatta, muovimatto, parketti tai laminaatti hidastavat karbonatisoitumista noin 90–100 %.
Tarkempi tieto eri pintakäsittelyvaihtoehtojen vaikutuksista karbonatisoitumiseen olisi arvokasta, sillä määrittämällä rakenteen pinnoitettavaksi hiilidioksidia hyvin läpäisevällä maalilla arkkitehti voisi nostaa todennäköisyyttä, että karbonatisoituminen jatkuu – ainakin ensimmäiseen pintaremonttiin asti.
Lisää joustavuutta muuntojoustavuuteen
Betoni on toimiva materiaali niin monikäyttöisyyden näkökulmasta, kuin muunneltavuudenkin näkökulmasta. Asuinrakennuksissa huoneistojen sisäinen muunneltavuus on hyvällä tasolla, mutta huoneistojaon muokkaaminen laajemmin onkin jo toinen juttu.
Huoneistoja erottavat kantavat seinärakenteet, jotka eivät jousta samalla tavalla. Kun vielä huomioidaan asuntotuotannossa viime vuosina vallinnut yksiöbuumi, on selvää, ettei muuntojoustavuuden näkökulmasta täyttä potentiaalia ole vielä saavutettu.
Toimisto-, liike- ja julkisten rakennusten suhteen tarve muuntojoustavuudelle on tiedostettu ja huomioitu jo vuosikymmeniä. Taloudelliset kannustimet toimisto-, liike- ja julkisten rakennusten muunneltavuudelle ovat siis olemassa. Purkutilastojen antama kuva on kuitenkin selvä: pelkkä sisäinen muunneltavuus ei riitä edes kohtalaisen käyttöiän saavuttamiseksi. Vaatimustasoa olisikin tarvetta nostaa niin, että muunneltavuutta ajateltaisiin laajemmin: se sisältäisi myös käyttötarkoituksen muutosten ja siirrettävyyden huomioinnin.
Heitetäänkö jo hyvästit BES-järjestelmän hegemonialle?
Muuntojoustavuuden edistämisen näkökulmasta kenties merkittävin hidaste on asuntorakentamisessa käytössä oleva elementtirunkojärjestelmä, 1968–1970 kehitetty kantavat seinät -runkoon perustuva BES-järjestelmä. Järjestelmässä asuntojen väliset seinät ja päätyseinät ovat kantavia. Nykyään käytössä oleva BES-järjestelmä on pysynyt pääpiirteissään muuttumattomana jo yli puoli vuosisataa eikä sitä alkuperäisen tutkimuksen tavoiteasetannasta huolimatta ole kehitetty kiertotaloutta, rakennusten siirtämistä ja rakennusosien mahdollista uudelleenkäyttöä ajatellen.
Olisiko siis aika kypsä pohtia uudelleen BES-järjestelmää ja sen päivittämistä huomioimaan paremmin muuntojoustavuuden ja purettavuuden suunnittelun tarpeita?
Yhteenvetona
Kiertotalouden kannalta paremman muuntojoustavuuden ja purettavuuden suunnittelu tulevat jatkossa olemaan kriittinen osa uudisrakennusten suunnittelua. Betonia osataan tulevaisuudessa toivottavasti hyödyntää yhä tehokkaammin osana kestävän rakentamisen ratkaisuja, yhdessä muiden materiaalien kanssa.
Lähteet ja lisää luettavaa:
Lisää blogeja
Arkkitehtuuriin liittyviä ilmiöitä, erilaisia näkökulmia sekä ajankohtaisia hankkeita.
Tilaa blogi
Kanttia 2:n blogissa tarkastellaan arkkitehtuuriin liittyviä ilmiöitä, mielenkiintoisia näkökulmia, sekä esitellään ajankohtaisia hankkeita.