Rakennustieto
EtusivuYhteydenottoHaku
RY Rakennettu ympäristö > Uusin lehti > Rakentaminen ja ilmastonmuutos
Lehti: 2/2008 | Sivu: 6

Rakentaminen ja ilmastonmuutos




Rakentaminen on ilmastonmuutoksen torjumisen näkökulmasta ehkä kaikkein tärkein yksittäinen asia mikä on olemassa. Ihmiskunnan hiilipäästöjen kehitykseen vaikuttaa ratkaisevasti se, minkälaisista raaka-aineista talomme tulevaisuudessa rakennetaan, miten hyvin ne eristetään, miten ne lämmitetään ja millä tavalla niitä jäähdytetään.

Rakennusmateriaalit ovat sekä suomalaisessa että kansainvälisesä ympäristökeskustelussa olleet eräänlainen suuri, unohdettu hiilipäästö. Niin sanotun portlandinsementin valmistus aiheuttaa nykyään 7-10 prosenttia kaikista ihmisen tuottamista hiilidioksidipäästöistä. Portlandinsementin tuotanto aiheuttaa hiilipäästöjä kahdella eri tavalla. Ensinnäkin valmistusprosessi edellyttää saven, kalkkikiven ja eräiden muiden aineiden seoksen kuumentamista 1450 Celsius-asteeseen. Tämä kuluttaa paljon kivihiiltä. Sementtiteollisuuden kivihiilen poltto aiheuttaa noin 300 kilon suuruisen hiilidioksidipäästön kutakin valmistettua sementtitonnia kohti. Lisäksi kalkkikiven palaessa tapahtuvat kemialliset reaktiot vapauttavat ilmakehään 500 kiloa hiilidioksidia per sementtitonni.

Vakavinta on se, että sementin kulutuksen ennustetaan kaksinkertaistuvan kymmenessä vuodessa, ja kasvavan merkittävästi vielä tämän jälkeenkin. Samaan aikaan Euroopan unioni on jo tehnyt alustavan päätöksen siitä, että hiilidioksidipäästöjä pitäisi vähentää 60-80 prosenttia vuoteen 2050 mennessä. Näitä tavoitteita ei ole mitenkään mahdollista yhdistää tulevaisuudenkuvaan, jossa portlandinsementin valmistus maailmassa kasvaa kaksi tai kolme kertaa nykyistä suuremmaksi. Tällöinhän pelkkä sementin valmistus tuottaisi suurin piirtein sen hiilidioksidimäärän, jonka ihmiskunta voi ehkä vuosittain kestävällä tavalla ilmakehään laskea. Portlandinsementti pitäisi siis mahdollisimman nopeasti korvata pienempiä hiilipäästöjä tuottavilla sementeillä.

Ilmaston näkökulmasta parhaan vaihtoehdon muodostaisivat eräät magnesiumsementit, joista rakennetut talot voisivat eräiden arvioiden mukaan olla jopa hiilinieluja. Ne imisivät ajan mittaan ilmakehästä paljon enemmän hiiltä kuin mitä itse sementin valmistus tuottaisi! Monet magnesiumia sisältävät mineraalit muodostavat näet ilmalle altistuessaan hiilidioksidin suoloja eli karbonaatteja, ja ne niin sanotusti karbonatisoituvat nopeammin kuin portlandinsementti. Portlandinsementin karbonatisoituminen on vahingollista silloin, kun rakennus on vielä pystyssä, sillä se johtaa tukiraudoituksen ruostumiseen ja betonielementtien halkeiluun. Magnesiumsementtiä olisi eräiden arvioiden mukaan mahdollista käyttää niin, että sen karbonatisoituminen ei aiheuttaisi ongelmia rakenteille, sillä se on erittäin kovaa.

Myös portlandinsementin ja siitä valmistetun betonin sisältämä kalkki muuttuu tietysti ajan mittaan takaisin kalkkikiveksi, mutta prosessi on niin hidas ja portlandinsementin valmistus tuottaa niin paljon hiilidioksidia, että menee tuhansia vuosia ennen kuin edes puolet alkuperäisestä hiilipäästöstä on imeytynyt takaisin betoniin.

Magnesiumsementit ovat kuitenkin portlandinsementtiä kalliimpia. Tästä syystä realistisin vaihtoehto voisi olla korvata portlandinsementti niin sanotuilla geopolymeerisementeillä. Geopolymeerisementit valmistetaan pääsääntöisesti hiilivoimaloiden tuhkasta ja terästehtaiden masuunikuonasta. Näistä raaka-aineista irrotetaan ensin silikaatteja (piin ja hapen yhdisteitä) ja aluminaatteja (alumiinin ja hapen yhdisteitä). Sitten silikaatit ja aluminaatit käsitellään voimakkailla emäksillä, niin että tuloksena on pitkiä, kertautuneita molekyylejä eli polymeerejä. Geopolymeerisementin pitäisi laskelmien mukaan olla halvempaa, kovempaa ja kestävämpää kuin portlandinsementin. Se kiinnittyy portlandinsementtiä lujemmin suoraan betonin sisälle sijoitettavaan tukiraudoitukseen, ja sen pitäisi kestää happamuutta, bakteerien hyökkäyksiä ja tulta tavallista portlandinsementtiä paremmin. Lisäksi sen valmistus tuottaa korkeintaan 20 mutta todennäköisesti vain 10 prosenttia portlandinsementin valmistuksen aiheuttamista hiilipäästöistä.
Roomalaiset valmistivat aikoinaan hyvin korkealaatuista, geopolymeerisementtiä ominaisuuksiltaan muistuttavaa sementtiä pozzolana-nimisestä luonnonkivestä. Monet pozzolanasementistä yli 2 000 vuotta sitten tehdyt rakennukset ovat edelleen hyvässä kunnossa. Neuvostoliitossa, erityisesti nykyisen Ukrainan alueella, käytettiin jonkin verran geopolymeerisementtiä. Siitä tehty betoni näyttäisi kestäneen paremmin kuin tavallisesta betonista Neuvostoliitossa tehdyt rakennelmat.

Geopolymeerisementtejä on kuitenkin viime aikoina käytetty vain joihinkin hyvin erityisiin käyttötarkoituksiin kuten laivojen lämpöeristeisiin, autojen katalysaattoreihin ja Formula 1 -autojen moottoreiden osiin. Espanjassa niistä on koeluontoisesti valmistettu rautateiden alle sijoitettavia betonipalkkeja, joiden täytyy kestää hyvin kovia ja jatkuvasti vaihtelevia rasitusvoimia. Tähän mennessä saadut kokemukset ovat olleet lupaavia. Myös Suomeen olisi tärkeää kehittää geopolymeerisementin valmistusta, Raahe olisi ehkä luontevin paikka aloittaa, Rautaruukin terästehtaan takia.

Puurakentamisen lisääminen olisi myös hyvä tapa vähentää rakennusteollisuuden aiheuttamia hiilipäästöjä. Jos isompi osa taloista rakennettaisiin puusta ja betonitalot geopolymeerisementistä, koko rakennusala muuttuisi merkittävästä hiilipäästöjen lähteestä suureksi hiilinieluksi. Yksi keskikokoinen puutalo varastoi jo noin 50 tonnia hiiltä suhteellisen kestävällä tavalla pois ilmakehästä. Kaupungeissa on kuitenkin usein kovia paineita ahtaa paljon ihmisiä neliökilometrille, mikä tarkoittaa korkeita betonisia rakennuksia. Pelkistä puisista pientaloista tai kolmikerroksisista pienkerrostaloista koostuva suurkaupunki olisi luonnollisesti myös pinta-alaltaan laajempi ja väljemmin rakennettu, mikä kasvattaisi helposti liikkumisen aiheuttamia päästöjä.
Olisi ehkä kiinnostavaa tutkia myös, olisiko purettavat betonirakenteet mahdollista karbonatisoida takaisin kalkkikiveksi jollakin suhteellisen halvalla ja yksinkertaisella tavalla, niin että sementin valmistuksessa prosessipäästönä vapautunut hiilidioksidi poistuisi ilmakehästä.
Betoni on kuitenkin hyvin kovaa, joten jonkun pitäisi tehdä tarkempia laskelmia siitä, olisiko tämä kannattava tapa poistaa hiiltä ilmakehästä. Asialla voisi olla erityisen suurta merkitystä esimerkiksi Intian kaltaisissa kolmannen maailman maissa, joissa on rakennettu hyvin paljon kerrostaloja huolimattomalla tavalla ja erittäin huonolaatuisista sementeistä.

Rakennuksien eristäminen ja muu energiansäästö

Toinen keskeinen ilmastonmuutokseen liittyvä seikka on, miten tiiviiksi talot rakennetaan ja miten hyvin ne eristetään. Suomalaiset rakennukset ovat perinteisesti olleet tiiviimpiä kuin esimerkiksi englantilaiset tai keskieurooppalaiset talot, koska meillä on ollut paljon kylmempi ilmasto. Mutta sittemmin viralliset rakennuksiemme minimieristystä koskevat normit ovat jääneet pahasti jälkeen Euroopan tässä asiassa edistyksellisempien maiden kuten esimerkiksi Saksan ja Ruotsin vastaavasta lainsäädännöstä. Tämän seurauksena kaupungeissamme on paljon kohtuuttoman huonosti eristettyjä betonitaloja, jotka kuluttavat hirmuisen määrän suurelta osin kivihiilellä tuotettua lämmitysenergiaa, eikä maaseudun talojenkaan eristys ole aina ihan sitä mitä se voisi olla.

Rakennuskanta kuitenkin uusiutuu hyvin hitaasti. Vaikka vauhti on Suomessa jonkin verran nopeampi, suurin haaste on silti miettiä, mitä voitaisiin tehdä jo olemassa olevien rakennuksien lämmönhukan pienentämiseksi, ja miten rakennuksien kaipaama lämmitysenergia voitaisiin tuottaa järkevällä tavalla. Tämä ei tietenkään ole mahdollista rakennustarkastajien nykyisin voimavaroin, vaan tällaista työtä varten tarvittaisiin lisää työvoimaa.

Kaikkein kustannustehokkain tapa vähentää rakennuksien lämmönhukkaa on varmaankin isompien lämpövuotojen etsiminen ja tukkiminen. Olisiko mahdollista kuvata kaikki Suomen rakennukset talvisaikaan, tietyn ajan kuluessa, infrapunakameralla lämpövuotojen etsimiseksi? Tällainen hanke voisi tuottaa suhteellisen ison säästön rakennusten lämmitysenergian tarpeeseen suhteellisen pienellä rahalla.

Kyseessä voisi olla ikään kuin ilmainen, ylimääräinen palvelu joka ei suoraan velvoittaisi ihmisiä mihinkään. Mutta silloin kun ihmiset tai taloyhtiöt näkisivät, että he voisivat hyvin pienellä työllä ja rahankäytöllä säästää huomattavan määrän lämmityskuluihin uppoavaa rahaa, hyvin monet heistä todennäköisesti tekisivät jotakin pahimpien lämpövuotojen tukkimiseksi. Myöskään erilaisia perinteisiä energiansäästökeinoja ei saisi unohtaa. Tuulen voiman rikkova suojapuusto vähentää lämmitysenergian kulutusta myös silloin, kun talo on hyvin eristetty. Pohjoisen puolella sijaitseva suojapuusto on tärkein. Etelän puolelle on tarkoituksenmukaisinta sijoittaa vain jonkin verran lehtipuita, niin että auringonvalo pääsee läpi syksyllä, talvella ja keväällä mutta ei kesällä, jolloin talo lämpenee helposti jo liikaa. Tuulikaapit eli välieteiset ovat edelleen hyvää energiansäästötekniikkaa, samoin ikkunoiden jakaminen osiin vaakatasoisilla puitteilla niin että ikkunan pintaa pitkin nouseva lämmin ilmavirtaus katkeaa. Vahvat ikkunaverhot, pimennysverhot tai sälekaihtimet ovat sekä tehokkaita lämmitys- että jäähdytyslaitteita.
Meillä alettiin jossakin vaiheessa sijoittaa sähkö- tai vesipatterit kylmien ulkoseinien vierelle, koska muuten seinän vieressä olisi kaikkein kylmintä. Mutta miksi kylmän ulkoseinän vieressä ei saisi olla kylmintä? Patterien sijoittaminen ulkoseinille maksimoi lämmön johtumisen suoraan ulos ikkunoiden ja ulkoseinän kautta. Perinteisesti lämmönlähteet pyrittiin sijoittamaan mahdollisimman keskelle taloa, ja tämä olisi edelleenkin järkevin menettelytapa. Perinteisissä "ekotaloissa" ei myöskään lämmitetty kaikkia huoneita yhtä paljon. Kaikki tilat olivat käytössä kesäisin, mutta talvella vain osaa huoneista lämmitettiin. Tällöin kylmistä huoneista tuli ikään kuin ylimääräinen eristekerros lämmitettyjen huoneiden ympärille.

Miten olisi mahdollista tuottaa ympäristöystävällistä lämmitysenergiaa?

Yhtä tärkeää on miettiä, miten tarvittava lämmitysenergia tuotetaan. Suora sähkölämmitys on helppo ja halpa asentaa, mutta se tulee kalliiksi ja tuottaa tällä hetkellä kaikkein suurimmat hiilipäästöt. Jos sähkö tuotettaisiin ekologisesti kestävällä tavalla, varaava sähkölämmitys olisi jo astetta järkevämpi muoto, koska tällöin suurta vesivaraajaa tai tiilimuuria voitaisiin lämmittää tuulisähköllä silloin kun sitä on saatavilla riittävästi. Lämpöpumput ovat vielä merkittävästi varaavaa sähkölämmitystä parempi ratkaisu.

Tuulisähkön tuotannossa on neljä tärkeää perussääntöä. Ensinnäkin paikat täytyy valita riittävän tarkasti ja huolellisesti. Kun tuulen nopeus 2-kertaistuu tuulisähkön tuotanto 8-kertaistuu. Toiseksi on tärkeää käyttää riittävän isoja tuulimyllyjä. Kun tuulimyllyn siipien pituus 2-kertaistuu, pelkkä tuulimyllyn siiven pyyhkäisyalan kasvu 4-kertaistaa sähkön tuotannon: tuulimyllyn sähkön tuotanto on suoraan verrannollinen siihen pinta-alaan, jonka tuulimyllyn siipi ympäri pyörähtäessään kattaa. Lisäksi vähän korkeammalla tuulee yleensä vähän kovemmin. Kolmanneksi tuulimyllyjä pitäisi pystyttää kerralla sata, kaksisataa tai kolmesataa, ei vain muutamia. Yksikkökustannukset halpenevat ratkaisevasti jos tuulivoimaa rakennetaan kerralla enemmän. Neljänneksi käytetty tekniikka pitäisi valita paikan vaatimuksien mukaan.

Monet Suomessa tähän asti toteutetut tuulivoimahankkeet ovat rikkoneet kaikkia näitä sääntöjä. Suomessa ei ole koskaan toteutettu yhtään vakavasti otettavaa tuulisähkön tuotantohanketta. Ensimmäinen sellainen voi olla saksalaisen WPD-yhtiön tytäryhtiön Närpiöön ja Kristiinankaupunkiin suunnittelema tuulipuisto. WPD haluaisi pystyttää kerralla 160 viiden megawatin tuulimyllyä, erittäin hyvälle ja tuuliselle paikalle.

Ekosähkön tuotantoa kannattaisi kuitenkin ajatella myös hiukan laajemmasta, yleiseurooppalaisesta näkökulmasta. Euroopan unionilla on alustava päätös hiilipäästöjen leikkaamisesta 60-80 prosentilla vuoteen 2050 mennessä. Samaan aikaan sähkön siirtotekniikka on käymässä läpi hiljaista mutta merkittävää vallankumousta. Vanhanaikaiset, korkeajännitettä ja vaihtovirtaa käyttävät, jättimäiset sähkölinjat alkavat pikku hiljaa jäädä pois käytöstä. Niiden tilalle on alettu kasvavassa määrin rakentaa korkeajännite-tasavirtalinjoja eli HVDC-linjoja (High Voltage Direct Current). HVDC-linjat näyttävät taskukokoisilta minilinjoilta, ne ovat matalia ja kapeita ja ne voidaan pakata pienehköön putkeen tai merikaapeliin. Ne kuitenkin kykenevät siirtämään hyvin huomattavia määriä sähköä, ja niiden avulla on mahdollista siirtää sähköä aiempaa pidempiä matkoja suhteellisen pienin hävikein. 4 000 kilometrin matkalla menetetään vain noin 15 prosenttia sähkötehosta.

Keski-Euroopassa asuu paljon ihmisiä, mutta siellä on hyvin huonot edellytykset tuottaa tuuli- tai aurinkosähköä. Koska Keski-Eurooppa on maailman parhaiden tuulivoiman tuotantoalueiden (Kuolan niemimaa) ja maailman parhaiden aurinkosähkön tuotantoalueiden (Sahara ja Arabian niemimaa) välissä, luonnollinen ratkaisu olisi siirtää Keski-Eurooppaan aurinkosähköä Saharasta Espanjan ja Italian kautta ja Kuolan niemimaalta tuulisähköä Suomen, Ruotsin ja Tanskan läpi. Aurinkosähkön hinnan lasketaan Yhdysvalloissa alittavan verkkosähkön keskihinnan vuonna 2011 tai 2012. Hinnan lasku johtuu suurelta osin niin sanotun keskittävän valosähkötekniikan kehittymisestä (concentrator tai concentrating photovoltaics eli cpv). Cpv-tekniikassa auringon säteilyä keskitetään yksinkertaisilla ja halvoilla heijastavilla peileillä tai muilla optisilla elementeillä postimerkin tai tulitikkulaatikon kokoisiin jäähdytettyihin valosähkökennoihin.

Kuolan niemimaa on tuulisähkön näkökulmasta Euroopalle sama asia kuin Sahara aurinkosähkön näkökulmasta. Kuolan niemimaa on yksi maailman tuulisimmista paikoista ja se on Maapallon ainoa supertuulinen alue joka on lähellä suuria asutuskeskuksia eli Eurooppaa. Kuolan niemimaan teoreettiseksi tuulivoimapotentiaaliksi arvioitiin muutama vuosi sitten noin 7 000 gigawattia eli 7 000 000 megawattia, tai 21 000 000 gigawattituntia vuodessa, tuolloin käytössä olleilla, nykyisiä paljon pienemmillä tuulimyllyillä. Kukaan ei tietenkään voi käyttää tällaisia sähkömääriä mihinkään, mutta Kuolassa kannattaisi ehkä tuottaa esimerkiksi 100 000 megawattia sähköä Euroopan unionin jäsenmaita ja Venäjää varten. Tällaisista hankkeista riittäisi ekosähköä myös Suomen varaavaa sähkölämmitystä tai lämpöpumppuja varten. Tuulivoimaa on mahdollista lisätä verkkoon (ilman varavirtaongelmia!) sitä enemmän, mitä useammalta eri tahdissa olevalta alueelta sitä tulee. Norjanmeren, Barentsinmeren, Pohjanlahden ja Pohjanmeren tuulet nousevat ja laskevat aivan eri tahdissa.

Aurinkokeräimet olisivat myös hyvä vaihtoehto, mutta meillä saatavilla olleet mallit ovat olleet sen verran kalliita että ne ovat maksaneet itsensä hitaasti takaisin. Jonkun pitäisi alkaa tuoda maahan kiinalaisia, tyhjiöeristettyihin putkiin perustuvia malleja. Kiinalaiset aurinkokeräimet ovat hyvin tehokkaita mutta halvimmat mallit maksavat vain 150 dollaria. Niiden avulla kotitaloudet pystyisivät tuottamaan huomattavan määrän lämmitysenergiastaan ja kuumasta vedestään auringolla.

Myös puun pienpoltto on hyvä vaihtoehto, mutta meillä pitäisi kiinnittää paljon aiempaa vakavampaa huomiota tapaan, millä puu poltetaan. Todennäköisesti suurin osa kaikista Suomen markkinoilla olevista tulisijoista tuottaa kohtuuttoman suuria noki-, typpioksidi- ja häkäpäästöjä. EU:n tulisijoille säätämiä päästönormeja ei vieläkään ole otettu käyttöön Suomessa, eikä Suomi ole säätänyt omaa, asiaa koskevaa lainsäädäntöään. Päättäjämme ovat tässä asiassa toimineet jokseenkin selkärangattomalla tavalla, meillä saa edelleen polttaa puuta jopa kaupungeissa oikeastaan ihan millä tavalla vain, vaikka useimmissa muissa Euroopan maissa on jo pitkään ollut voimassa tiukkoja puun pienpolttoa koskevia päästönormeja.
Fossiilisten polttoaineiden korvaaminen puulla pienentää hiilidioksidipäästöjä, mutta tästä ilmastolle aiheutuva hyöty menetetään kokonaan tai osittain, jos puuta poltetaan hyvin epäpuhtaasti. Poltossa syntyvillä nokihiukkasilla on näet voimakas ilmastoa lämmittävä vaikutus. Lisäksi piipusta taivaalle pääsevät typpioksidit tuottavat auringonvalolle altistuessaan otsonia, joka on vahva kasvihuonekaasu. Hiukkaspäästöt ovat luonnollisesti haitallisia myös ihmisten terveydelle. Kaikkein puhtain tapa polttaa puuta pienessä mittakaavassa on käyttää pellettejä. Automatisoidut järjestelmät maksavat helposti 12 000 euroa per kotitalous mutta pienemmät, täydentävinä lämmittiminä toimivat pellettikamiinat ovat hinnaltaan vain noin kymmenesosan tästä. Hyvissä koti- ja ulkomaisissa pellettikamiinoissa esimerkiksi nokipäästöt ovat hyvin lähellä nollaa, eli joitakin miljoonasosia.

Suomessa on vallalla käsitys, jonka mukaan pellettejä ei voi valmistaa pyöreästä puusta. Mutta jos tietokoneen hakurobottiin syöttää sanat pellets from round wood, löytää nopeasti paljon tietoja Yhdysvalloissa, Kanadassa, Ruotsissa, Tanskassa, Saksassa ja Itävallassa käynnissä olevista tai suunnitelluista hankkeista, jotka liittyvät nimenomaan pellettien tuottamiseen pyöreästä puusta. Tätä mahdollisuutta pitäisi harkita myös meillä. Meidän ei kannattaisi pelätä hysteerisesti selluteollisuutemme raaka-aineen saannin puolesta, sillä kasvava osa selluteollisuudesta tulee kuitenkin pikku hiljaa siirtymään tropiikkiin. Sitä paitsi jos osa metsistämme keskittyisi kasvattamaan kaikkein nopeakasvuisimpia meillä menestyviä lehtipuita kuten tiettyjä poppeleita, haapoja ja suurikokoisia pajuja energiapuuksi, metsiemme kuutioina laskettua tuotantoa olisi mahdollista lisätä merkittävästi. Haavat, pajut ja poppelit voivat tuottaa kuutioina laskettuna ainakin kaksi kertaa enemmän puuta kuin kuusi tai mänty, kun koko kiertoaika otetaan huomioon. Havupuillamme on näet hyvin pitkä ja hidaskasvuinen taimivaihe.

Kakkosasuntojen ongelma

Niin sanotut kakkosasunnot muodostavat suuren ja nopeasti kasvavan, energiankulutustamme ja päästöjämme merkittävästi lisäävän tekijän. Ongelma on kärjistynyt nopeasti, koska maalla sijaitsevat kakkosasunnot rakennetaan yhä useammin sellaisiksi, että niiden lämpötila täytyy pitää hyvin korkealla tasolla, noin 15 asteessa, myös silloin kun ketään ei ole paikalla. Rakennuksissa on paljon erilaisia haavoittuvia kohtia, toisaalta erilaisia vesiputkia jotka voivat jäätyessään aiheuttaa suurta vahinkoa ja toisaalta höyrynsulkuja, pintoja joihin kondensoituu kosteutta jos talon lämpötila laskee liikaa. Olisi tärkeää muuttaa rakennusmääräyksiä niin, että kakkosasuntoja ei rutiininomaisesti rakennettaisi näin haavoittuviksi. Määräysten ja suositusten pitäisi suosia sellaisia ratkaisuja, joiden puitteissa kakkosasunnot olisi mahdollista päästää jäähtymään lähelle nollaa tai mieluiten jopa pakkasen puolelle silloin, kun kukaan ei ole paikalla.

Risto Isomäki Jyväskylän rakennustarkastuspäivillä 3.4.2008.

Tiedetoimittaja, kirjailija
Risto Isomäki.




ikoni_print
HAKU ( RY. Rakennettu Ympäristö )

UUTISET