Pieni hiilijalanjälki tuo purun ja luonnonmateriaalit takaisin rakentamiseen -helpotusta kaivataan energiamääräyksiin

Vähiten ilmastoa kuormittavat rakennusmateriaalit kiinnostavat ympäristötietoisia kuluttajia. Hirren ohella myös muut luonnonmateriaalit, kuten puru, olki, hamppu, osmankäämi, savi ja lampaanvilla ovat suosiossa esimerkiksi Saksassa. Ympäristöministeriö rahoittaa Tampereen yliopiston purueristetutkimusta.

Betonitalojen ja metsien hakkuun vaihtoehto on se, että talot rakennetaankin olkielementeistä. Olkea, ruokoa ja osmankäämiä riittää yllin kyllin rakentamiseen. Kuva: Natural Building Company.

Hiilipihi rakentaminen muuttaa suhtautumista rakennusmateriaaleihin. Kun hiilijalanjälki ratkaisee, voi uusiutuva ja luonnonmukainen materiaali syrjäyttää energiatehokkuudeltaan paremman, mutta ympäristöä kuormittavalla valmistetun tuotteen.

Myös vaatimus hyvästä sisäilmasta suosii luonnonmateriaaleja. Puutaloon ei  ehkä haluta muoveja, liimoja, kipsilevyjä ja mineraalivilloja.

Tokioon suunniteltu 350 metriä korkea puinen pilvenpiirtäjä on mitä vihrein rakennus paitsi hiilijalanjäljeltään myös luontoarvoiltaan. Luonto tulee suorastaan viheriöimään sen julkisivuissa.

Luonnonmateriaaleista opinnäytetyön tehneen Juhani Lehtisalon mukaan luonnonmateriaalien hyödyntäminen rakennustuotteissa parantaisi sisäilman laatua, sillä esimerkiksi pellavaöljymaalista, savirappauksesta ja paperitapetista ei tule haitallisia päästöjä sisäilmaan. Valmistukseen ei vaadita valtavasti energiaa ja lopputuloksena on luonnollisesti maatuvaa jätettä.

Tampereen rakennusfysiikkaseminaarissa puhuneen saksalaisprofessori Hartwig Künzel mukaan luonnonmateriaaleja tulisi käyttää huomattavasti enemmän kuin mitä tällä hetkellä tehdään. Saksa on luonnonmateriaalien käytössä Suomea edellä ja isoilla markkinoilla riittää kysyntää erilaisille vaihtoehtoisille tuotteille.

Künzel sanoo, että suomalaisestakin järvimaisemasta tuttu osmankäämi on yksi varteenotettava vaihtoehto tulevaisuuden rakennusmateriaaliksi. Siitä valmistetuilla levyillä voisi korvata esimerkiksi puulevyjä. Siitä on tehty myös eristeitä.

”Osmankäämin rakenne on sienimäinen, ja siksi se on eristyskykyinen. Kasvi ei myöskään kasvata hometta niin herkästi kuin moni muu materiaali. Myös hampulla on jonkin verran eristyskapasiteettia, ja sitä voisi käyttää rakennusmateriaaleissa täytteenä.”

Osmankäämistä tehty rakennuslevy on kevyt, jäykkä, lämpöä eristävä, kosteutta kestävä, huonosti palava ja akustisesti toimiva ja lisäksi se kasvaa neljä kertaa nopeammin kuin puu.

Brittiläinen maataiteilija Andy Goldsworthy teki vuonna 2011 Porin taidemuseon päähalliin ison seinämän Kokemäenjoesta nostetusta osmankäämistä, mutta muuten sen käyttö on jäänyt Suomessa vähäiseksi ja sitä pidetään pikemminkin rantojen vitsauksena kuin rakennusmateriaalina.

”Tähän asti olemme keskittyneet alentamaan rakennuksen käytön aikaisia hiilidioksidipäästöjä, ja onnistuneetkin aika hyvin. Kun hiilijalanjälkeä halutaan alas, meidän täytyy alkaa katsoa myös rakentamisen aikaisia hiilidioksipäästöjä”, Künzel sanoo

Uusiutuvat materiaalit sitovat hiilidioksidia kasvaessaan ja sen jälkeen hiilidioksidi pysyy pitkään sitoutuneena rakenteissa.

Tampereen yliopiston rakennusfysiikan professori Juha Vinhan mielestä vähän ilmastoa kuormittavilla materiaaleilla rakennetun talon ei tarvitsisi olla yhtä energiatehokas kuin muiden.

Ympäristöministeriöltä on tullut uusi laskentamenetelmä, jolla hiilijalanjälkivaikutus voidaan laskea. Siitä nähdään kompensoiko matalampi hiilijalanjälki korkeamman energiankulutuksen.

Luonnonmukainen ei tarkoita riskittömyyttä

Luonnonmateriaalien käytöstä on erittäin pitkä kokemus. Niillä on kuitenkin myös heikkoutensa, joiden vuoksi niistä on luovuttu. Niitä pidetään usein lyhytikäisinä, helposti homehtuvina ja tuhohyönteisiä houkuttelevina.

Tähän voidaan vaikuttaa hyvällä suunnittelulla. Myös luonnonmateriaaleista tehtävien rakenteiden tulee täyttää rakennusfysiikan vaatimukset, mikä Vinhan mielestä edellyttää rakenteiden tutkimista ja kehittämistä.

”Jotta uusiutuvien rakennusmateriaalien käyttöä voidaan lisätä, pitää kosteudenhallintaan kiinnittää nykyistäkin enemmän huomiota kaikissa rakentamisen vaiheissa. ”

Vinhan mukaan ulkopinnassa ja maata vasten olevilla pinnoilla täytyy hyväksyä mikrobien kasvu, mutta ei rakenteen sisällä tai liitososissa, joista haitallisia mikrobeja voisi päästä sisäilmaan.

Varoittavana esimerkkinä ovat 1900-luvun alun kerrostalot, joiden kotelovälipohjissa oln eriseenä sekalaisia orgaanisia aineita turpeesta ja sahanpurusta lähtien. Kosteusvaurioiden jälkeen niistä on voinut tulla ongelmarakenteita.

Yksiaineinen seinä on vikasietoinen

Yksiaineisten seinien, kuten hirsiseinien tai uusien kennoharkoista tehtyjen tiiliseinien, vahvuutena sisäilman kannalta pidetään hengittävyyttä. Niissä ei ole vesihöyryä sulkevaa kerrosta, kuten höyrysulkumuovia.

Hengittävyys tarkoittaa materiaalin kykyä sitoa itseensä kosteutta ja luovuttaa sitä pois. Kosteuden vaihtelu tapahtuu useimmiten rakennuksen pintakerroksessa.

Kennoharkon tyhjät tilat on täytetty perliitillä, joka on murskattu vulkaaninen kiviaines ja toimii kosteusteknisesti samoin kuin tiili. Tiilen ympäristörasitteena on iso energiankulutus valmistuksessa.

Yksiaineisen rakenteen etu on myös siinä, että mahdollinen kosteusvaurio näkyy heti toisin kuin kerroksellisissa rakenteissa, joissa vaurio voi olla pitkään piilossa.

Hirsiseinästäkin saa kuitenkin riskirakenteen, jos sisäpintaan laitetaan lämmöneriste ja sokkeli tehdään liian matalaksi, Vinha muistuttaa.

Muoviton ja liimaton massiivipuutalo

Luonnonmateriaaleista valmistettavien rakennusten arkkitehtuuri voi olla hyvin moderni.

Trä Kronor on lähtenyt etsimään teollisia ratkaisuja, joilla tehdä tavallisten ihmisten tavoitettavissa olevia terveellisiä taloja. Hyvä esimerkki tästä on Tuusulan asuntomessuille valmistuva Trä Kronorin 12 asunnon kohde. Sen massiivipuurunkona on Virossa valmistetut Massiv-Holz-Mauer-puuelementit, jotka liitetään toisiinsa alumiininauloilla. Elementeissä on uritus, mikä parantaa lämmöneristystä.

Trä Kronorin 12 asunnon kohde valmistuu Tuusulan vuoden 2020 asuntomessuille. Taloissa on painovoimainen ilmanvaihto ja massiivipuuelementit kantavana rakenteena. Kuva: Trä Kronor

Elementti on 25 senttiä paksu ja ulkoseinässä sen päälle tulee julkisivulaudoitus ja sisäpuolella puupanelointi. Välissä ovat ilmansulkupaperit.

Tuusulan kaupunkipientaloissa puuta ei peitetä näkyvistä kipsilevyillä. Kuva Liisa Takala.

Termex-selluvillaa käytetään eristeenä ala ja- ja yläpohjissa. (Oikaisu: aiemmin Trä Kronor ilmoitti käyttävänsä turvetta, mutta se on nyt vaihtunut selluvillaan). Lampaanvillalla puolestaan tilkitään ikkunoiden ja ovien pielet. Savea käytetään laastina.  Kylpyhuoneiden seinät ovat kahitiililtä. Muovia, liimoja ja kipsilevyjä tässä talossa ei käytetä.

Taloissa on luonnonkiviperustus, tuulettuva alapohja sekä painovoimainen ilmanvaihto, sillä arkkitehti Pekka Saatsi on nähnyt sen itsestään selvänä osana luonnonmukaista rakentamista.

Moderni olkitalo Billnäsistä

Myös olkitaloissa haetaan modernia arkkitehtuuria.

”Ajatus siitä, että rakentamisessa mentäisiin ajassa taaksepäin, on absurdi”, totesi arkkitehti Kati Juola-Alanen Natural Building Companysta. Yhtiö on Billnäsissä kehittänyt erityisesti massiiviolkirakenteita.

Liettuassa valmistettavien olkielementtien U-arvot ovat niin hyvät, että niille on saatu passiivitalosertifikaatti. Elementit toimivat sekä kantavana rakenteena, että eristeenä. Elementtien sisäpintoihin tulee kolmikerroksinen savirappaus ja ulkopuolelle tuulensuojaksi Tyvek-kangas ja puukuitulevy.

Suomeen on rakennettu jo kymmenkunta omakotitaloa näillä olkielementeillä. Kati Juola-Alasen mukaan Suomessa tuotettu olkimäärä riittäisi kaikkien Suomen asuin-, liike- koulu- ja hoitorakennusten rakentamiseen.

Olkitalojen runko on puusta.

”Jos yritämme kehittää vaihtoehtoja betonirakentamiselle, on meidän kehitettävä muutakin kuin puurakentamista tai ajamme itsemme seuraavaan ekokatastrofiin liiallisilla metsähakkuilla”, hän sanoi.

Olki koostuu pitkälti samoista ainesosista kuin puukin. Massiivipuurakenteeseen verrattuna tiiviisti pakatussa olkirakenteessa on noin 3-4 prosenttia ilmaa, mikä tuo lisää materiaalin lämpöarvoa.

Ympäristöministeriö tukee purun tutkimista

Purua syntyy sivutuotteena sahoilta ja höyläämöiltä. Purun käyttö osana puurakentamisen edistämistä kiinnostaa ympäristöministeriötä nyt niin paljon, että se on rahoittanut Vihan vetämän tutkimuksen, jossa tutkitaan voisiko purueriste tehdä paluun alhaisen hiilijalanjälkensä ja suuren kosteuskapasiteettinsa.

”Purueristeillä on iso kosteuskapasiteetti ja ne ovat toimineet hyvin. Ne jäivät kuitenkin pois käytöstä huonon lämmöneristyskyvyn vuoksi”, Vinha kertoo.

Vinhan mielestä puueriste voisi toimia yhdessä muun hirsirakenteen kanssa parantaen talon erityskykyä ja muodostaen samalla kosteusteknisesti tasa-aineisesti käyttäytyvän rakenteen.

Käytetty sahanpuru voidaan levittää maahan maatumaan, joten sitä ei tarvitse polttaa puujätteenä.

Norjalainen Hunton on jo huomannut, että kiinnostus purueristettä kohtaan on kasvanut varsinkin Keski-Euroopasssa. Sen tuote on painumaton.

Norjalaisella Huntonilla on myynnissä sekä puhallettavaa puukuitueristettä että puukuidusta tehtyjä eristelevyjä. Tehdas on vain vuoden ikäinen ja päämarkkina on Saksa, jossa purua on käytetty jo pitkään eristeenä. Suomessakin ainakin Honka ja pari muutakin hirsirakentajaa on ottanut nämä tuotteet käyttöönsä.

Puukuitueristeestä runsas puolet tulee tukin uloimmasta osasta, jota on hankala käyttää mihinkään muuhun. Toinen puoli on sahalla syntynyttä sahanpurua. Huntonin eristelevyssä 6 prosenttia tuotteesta on sidosaineita ja 6 prosenttia palonestoaineita, sillä puun lahon- ja palonkesto on muuten huono. Sidosaineiden ansiosta tuote on painumaton.

Vinhan mielestä luonnonmukaisempaa olisi kuitenkin käyttää ylijäämänä syntyvää kotimaista purua sellaisenaan.

Purun painumiseen on hänen mukaansa ratkaisuja joilla purua voidaan lisätä seinään ja jopa hankaliin paikkoihin, kuten ikkunoiden alle.

Liimattomia ja muovittomia vaihtoehtoja

Perinteisenä myydyt rakennusmateriaalitkaan eivät ole aina puhtaita luonnontuotteita, vaan niihin on voitu lisätä esimerkiksi booria palonsuoja-aineeksi ja muovikuitua sidosaineeksi. Esimerkiksi Huntonin puukuitueristelevyissä käytetään sideaineena muovikuitua.

Monien puutuotteiden valmistuksessa saatetaan käyttää muovia, liimaa sekä palonkesto- ja homeenestoaineita. Vinhan mukaan on viitteitä siitä, että jos materiaaleissa käytetään homeenestoaineita, voi mikrobeista kehittyä aiempaa toksisempia kantoja.

CLT-levyissä käytetään polyuretaaniliimoja, vanereissa fenoli ja formaldehydiliimoja, sekä liimapuissa melamiini-urea-formaldehydiliimoja (MUF-liimoja), emulsiopolymeeri-isosyanaattiliimoja (EPI-liimoja) ja fenoli-resor- sinoli-formaldehydiliimoja (PRF-liimoja).

Näille muoviliimoille on kuitenkin kehitteillä biopohjaisia vaihtoehtoja. Esimerkiksi selluteollisuuden sivuvirrasta tuotettavalla reaktiivisella ligniinillä voidaan korvata useissa puuliimoissa oleva myrkyllinen fenoli.

Muutama yritys on jo ottanut liimattomuuden omaksi myyntivaltikseen. Yksi niistä on Toholammilla toimiva Aalto Haitek, joka valmistaa aaltoprofiilisista puunkappaleista elementtejä.

Savea riittää Etelä-Suomessa

Savea on etenkin Etelä-Suomessa ja rannikoilla runsaasti saatavilla. Materiaalina savi on hengittävää ja palamatonta sekä massiivirakenteissa hyvin ääntä eristävää. Raaka savi kutistuu ja halkeilee kuivuessaan, minkä vuoksi savirakenteita ei voi tehdä puhtaasta savesta, vaan siihen lisätään runkoaineeksi esimerkiksi hiekkaa ja sideaineeksi olkia tai puukuitua. Ilmaa sisältävillä kuiduilla voidaan parantaa savirakenteen lämmöneristävyyttä ja tehdä siitä kevyempää.

Savi sopii yhteen puurakenteiden kanssa, sillä se sitoo hyvin vettä ja on hapanta, minkä ansiosta se suojaa ympärillään olevaa puuta lahottajasieniltä. Saksassa on yli miljoona savesta tehtyä rakennusta. Suomessa saven käyttö on ollut vähäistä, koska ulkoseinärakenteena massiivisaviseinä eristää huonosti lämpöä.

Puhdasta savea lämpöä eristävämpää ja kevyempää on kevytsavi, joka koostuu savesta ja korsista. Kevytsavesta muotoillaan yleensä harkkoja, jotka muurataan yhteen savilaastilla. Hyvään eristävyyteen päästään jäykillä korsilla kuten rukiilla, kauralla ja järviruo’olla.

Saven vetolujuus on heikko, mutta puristuslujuus suhteellisen suuri. Savea voidaan käyttää antavana rakenteena, mutta aukkojen ylitykset täytyy tehdä holvaamalla ilmakuivilla savitiilillä tai esimerkiksi puupalkeilla. Savirakenne tulee suojata vedeltä.

Savea on Suomessa perinteisesti käytetty varsinkin hirsien kanssa, mutta taidot jäivät unohduksiin 1960-luvun jälkeen. Massiivisavitekniikka ja savilattioiden teko ovat alkaneet taas kiinnostaa. Nykyään yleinen savirakennustekniikka on olkipaalirakentaminen ja sisäseinien savirappaus.

Savea on aina käytetty myös maalauksessa ja vieläkin perinnerakentamisessa. Sokevan Domus Natura -savimaalien koostumuksesta viidennes on valkoista savea eikä se sisällä ollenkaan muovia.

Sakari Topeliuksen syntymäkodin seinien savirappaus uusittiin. Tapit varmistavat saven kiinnipysymisen. Kuva: Anna Holm

Kuddnäsin museon eli Sakari Topeliuksen syntymäkodin korjauksessa Uuskaarlepyyssä seiniin tehtiin vuonna 2017 yli kymmenen senttiä paksu savirappaus. Rappauksessa itse saven osuus oli pieni. Mukana oli karkeaa haketta, hevosen jouhta, hiekkaa, ohraolkia ja hevosen lantaa. Savirappauksen pysyminen varmistettiin tuhansilla hirressä olevilla puutapeilla. Käsin tehtävät reiät takasivat sopivan kuivumisen.

Pohjarappaus sai kuivaa kuukauden päivät. Saven päälle tuli kolme kerrosta kalkkirappausta. Ensimmäinen kerros kuivui jälleen kuukauden ja seuraavat kaksi viikkoa. Tämän päälle tehtiin vielä slammaus kalkkimaalilla.

Ruoko sopii katoksi ja levyksi

Ruokokasveista yleisimmin hyödynnetty on järviruoko. Ruo’olla on ilmaa sisältävän onton korren ansiosta hyvä lämmön ja ääneneristyskyky. Rakennustuotteisiin sitä voidaan hyödyntää täyspitkänä, lyhennettynä, silppuna, paalattuna tai levyinä. Yleisimmin ruokoa on käytetty kattomateriaalina, mutta siitä valmistetaan myös seiniin soveltuvia ruokolevyjä.

Viherkaton suosio kasvaa

Ruokokattoa selvästi suositumpi on turvekatto. Viimeisen kuuden vuoden aikana viherkaton suosio sekä rakennusten katoilla että pihakansilla on suorastaan räjähtänyt ja bitumikattojen valmistajat ovat kiireellä kehittäneet kermejä, jotka kestävät juurten kasvua. Viherkaton rakennusfysikaaliset vaatimukset ovat kovat ja osin ristiriitaiset, sillä kun perinteisesti katolta on pitänyt saada vesi nopeasti pois, niin viherkatolle sen pitää jäädä kastelemaan kasvustoa. Tästä vesimäärästä aiheutuu kattorakenteillekin ylimääräinen kuorma. Leed-ympäristösertifikaatissa voi saada lisäpisteitä viherkatosta, mutta sille on oikeasti perusteita vain tiheissä kaupunkiympäristöissä.

Viherkattojen suosio kasvaa. Ne sitovat hulevesiä, mutta toisaalta ne vaativat normaalia tukevammat kattorakenteet. Kuva on Kööpenhaminasta.

Lampaanvillalla tilkitään puutaloja

Lampaanvillasta tehdään pääasiassa eristäviä tuotteita. Eristeitä on saatavilla rullana, levynä, mattona ja hirrenvälinauhana. Lampaanvillaeriste ei tarvitse sideaineita pysyäkseen levynä, joten esimerkiksi muovikuidut voidaan jättää siitä pois.

Lampaanvillaeristeitä ei tällä hetkellä valmisteta Suomessa, vaan niitä tuodaan esimerkiksi Itävallasta. Monet eristeistä sisältävät muovikuitua ja muita lisäaineita, mutta ainakin irlantilainen yritys, Sheep Wool Insulation Ltd. valmistaa tuotteensa puhtaasti lampaanvillasta.

Pellava käytetään eristeenä

Pellavasta viljellään yleensä kahta muotoa, kuitupellavaa ja öljypellavaa. Kum-mastakin saadaan rakennusteollisuuteen soveltuvaa kuitua, mutta kuitupellavasta öljypellavaa enemmän. Kuitua käytetään eristeiden valmistuksessa. Pellavaeristeitä on saatavilla paksuina laattoina, rullina ja hirrenvälinauhana.

Suomessa pellavaeristettä valmistaa Isolina oy, mutta he käyttävät eristeissään sidosaineena uusiokiinnityskuitua eli kierrätysmuovia. Näin ollen eriste ei ole täysin biohajoava. Muovittomia pellavaeristeitä tuodaan Suomeen Virosta.

(Oikaisu 18.11.: Suomessa on toinenkin pellavaeristettä tekevä yritys, Saarpella oy.  Se ei käytä muovia sidosaineena.)

Hamppu on kestävä

Hamppu on tihein luonnollinen eristemuoto. Hamppu on myös kestävää ja sillä hyvä lämmön- ja ääneneristyskyky sekä sitä on turvallista asentaa. Kuituhampusta saadaan rakennus-materiaaleihin sekä pitkää kuitua, että lyhyttä, puumaista, huokoista päistärettä. Pitkiä kuituja käytetään levyeristeisiin ja päistäreitä runkoaineena hamppubetoniin. Hamppukuitu kestää hometta paremmin kuin puukuitu eikä sillä ole havaittu merkittäviä tuholaisia. Se kestää muuttumattomana jopa 370 °C:n kuumuudessa eikä myöskään turpoa kastuessaan.

Hamppubetoni tehdään hampun päistäreistä, sammutetusta kalkista ja vedestä. Siitä voidaan tehdä myös harkkoja ja elementtejä.

Oikaisu 15.11.16.40

Trä Kronor ilmoittaa, että se on vaihtanut Tuusulan kohteensa eristeen aiemmin ilmoitetusta. Turpeen sijaan käytetään asuntoihin paremmin sopivaksi katsottua eristettä eli Termex-selluvillaa, johon on sekoitettu savea.

 

Kirjoittajat: Seppo Mölsä ja Sari Rautanen (saksalaisprofessorin haastattelu)

Lähteet: Hengittävä seinärakenne luonnonmukaisista materiaaleista. Juhani Lehtisalo, Lapin AMK Opinnäytetyö 2019.

Low Carbon Design -periaatteen impementoinnin hygrotemisen toiminnallisuuden hypoteesit ja testaus massiiviolkirakenteissa. Kati Juola-Alanen, Natural building company ja Juho Laaksonen, Dynaamiset rakenteet ry. Rakennusfysiikkapäivien esitys.

Tätä artikkelia ei ole kommentoitu

0 vastausta artikkeliin “Pieni hiilijalanjälki tuo purun ja luonnonmateriaalit takaisin rakentamiseen -helpotusta kaivataan energiamääräyksiin”

Vastaa

Tilaa uutiskirje

Kooste rakennusalan tärkeistä uutisista sähköpostiisi kolmesti viikossa. Saat myös kutsuja Rakennuslehden tapahtumiin. Lisätietoja

Kooste rakennusalan tärkeistä uutisista sähköpostiisi kolmesti viikossa. Saat myös kutsuja Rakennuslehden tapahtumiin.

Anna sähköpostiosoitteesi