Betonille kehitettiin korvaaja Lappeenrannassa – päästöt 98 prosenttia pienemmät

Tavoitteena on synnyttää vähähiilinen rakennusmateriaali, jonka lujuusominaisuudet ovat vähintään betonin kaltaisia.

 

Geopolymeeria tutkitaan tällä hetkellä monella taholla. Kahdeksan prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä syntyy sementtiteollisuudessa.

LUT-yliopistossa Lappeenrannassa on kehitetty teollisuuden sivuainevirroista rakentamiseen soveltuvia, ekologisia ja 3D-tulostettavia geopolymeerikomposiitteja. Tulokset ovat olleet lupaavia ja parhaillaan materiaaleja testataan Lappeenrannassa junaradan meluesteessä.

”Potentiaalinen ekologinen rakennusmateriaali on syntynyt. Olemme testanneet useampaakin reseptiä ja parhaassa seoksessa 99,6 prosenttia on teollisuuden sivuvirtoja. Parhaimman reseptin hiilidioksidipäästöt ovat 98 prosenttia alemmat tavalliseen betoniin verrattuna”, LUTin professori Antti Häkkinen kertoo tiedotteessa.

Kaupunkirakentamiseen soveltuvia, teollisuuden sivuvirroista valmistettuja ja 3D-tulostettavia geopolymeerikomposiittimateriaaleja on kehitetty LUTin, Lappeenrannan kaupungin ja alueen yritysten sekä LAB-ammattikorkeakoulun yhteisessä Urban Infra Revolution -hankkeessa.

Tavoitteena on synnyttää vähähiilinen rakennusmateriaali, jonka lujuusominaisuudet ovat vähintään betonin kaltaisia. Sen avulla voitaisiin osittain kompensoida sementtiteollisuuden aiheuttamaa ympäristökuormitusta.  Kahdeksan prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä syntyy sementtiteollisuudessa.

Jätteen uusi elämä

Hankkeessa mukana oleva Apila Group kehitti erilaisia seosreseptejä Etelä-Karjalan teollisuuden jäämistä, kuten rakennusjätteestä, kaivosteollisuuden rikastushiekasta ja metsäteollisuudesta tulevasta tuhkasta.

”Testasimme hankkeessa 23 erilaista teollisuuden sivuvirtaa. Ajatus oli se, että emme käytä sidoskemikaaleja vaan ainekset reagoivat keskenään ja näin syntyy geopolymeerikomposiitti”, Häkkinen sanoo.

Raudoittamisen korvaava sisäinen lujitus sekä 3D-tulostus mahdollistavat geopolymeerikomposiitilla betonia monimuotoisemman muotokielen toteuttamisen.

Valmistus- ja tulostustekniikoiden lisäksi LUT tarkasteli hankkeessa myös sementti- ja betoniteollisuuden ympäristöinnovaatioiden liiketoimintamahdollisuuksia. Ekologisen geopolymeerikomposiitin tuotanto on monistettavissa, kunhan saatavilla on vastaavanlaisia sivuainevirtoja.

 

Tätä artikkelia on kommentoitu 16 kertaa

16 vastausta artikkeliin “Betonille kehitettiin korvaaja Lappeenrannassa – päästöt 98 prosenttia pienemmät”

  1. Jään odottamaan, että LUT julkaisee suunnittelu- ja toteutusstandardit kyseiselle tuotteelle.

  2. Hienoa LUT ja prof Häkkinen. Mitä enemmän jätteeksi menevää materiaalia saadaan prosessoitua hyötykäyttöön, sen parempi. Näen, että nämä uudet materiaalit eivät niinkään kilpaile suoranaisesti betoninrakentamisen kanssa, vaan tuovat lisää vähähiilisiä mahdollisuuksia kivipohjaiseen rakennusmateriaaliteollisuuteen.

    Valtaosaan betonirakenteista nimittäin kohdistuu monenlaisia teknisiä vaatimuksia (mm. rakentamismääräyksistä ja standardeista). Arvelen, että vaatimusten täyttymistä ei ole aivan yksinkertaista osoittaa kokonaan uusien sementittömien tuotteiden tapauksessa. Ei ole esimerkiksi itsestään selvää, että betonille kehitetyt koestusmenetelmät toimivat ja antavat totuudenmukaisia tuloksia sementittömille tuotteille.

    1. Oletpa tyhmä, tässä käy aivan samalla tavalla kuin muovilla, sen kierrätys lisäsi muovin aiheuttamaa ympäristötuhoa valtavasti.

      1. Ettei nyt vaan menisi puurot ja vellit sekaisin niin voi olla tarvetta tarkentaa käsitteitä. Geopolymeereikomposiiteissa on kyse ihan muusta kuin öljypohjaisista aineosista, joita muovit yleisesti edustaa. Näitä käsitteitä ei pidä sekoittaa keskenään.

        Muovien ympärillä käytävä keskustelu on kyllä täyttä paskaa. On tunnettua, että muovi toimii ongelmallisten aineosien keräilijänä eikä päästäjänä. Muovia käytetään kyllä väärissäkin paikoissa ja siinä mielessä keskustelu on tarpeen. Muovin käyttö ”mikrorakenteisena” materiaalina on järjetöntä.

        Sen sijaan, että vouhotetaan muovin vaarallisuudesta, niin pitäisi keskittyä aineosiin, joita ei havaita eli erilaiset kemikaalit. Karrikoidusti kaikki näkyvä on helppo kerätä ja käyttää tai hävittää. Suosittelen kohdentamaan tunnekuohut oikeaan osoitteeseen, joka muoviteollisuuden sijaan on kemikaaliteollisuus ja vesistöpäästöjä aiheuttava teollisuus.

  3. Design Reform on ollut mukana ko UIR-projektissa muotoilemassa uusia kaupunkikalusteita tästä uudesta kiehtovasta printattavasta materiaalista. Tuloksena tässä vaiheessa monikäyttöinen ja ilmeikäs moduulirakenne, jota käytetään myös testattavassa meluaidassa. Tämä uusi materiaali antaa mahdollisuudet orgaanisiin muotoihin ilman muottien rajoituksia. Nyt ollaan tuotteiden kehittämisessä vasta alkutaipaleella mutta potentiaalia materiaalissa on!

    1. Betonista voidaan käytännössä tehdä samalla menetelmällä orgaanisia muotoja. Ainoat rajoitteet ovat pitkäikäiskestävyys ja fysiikka.

  4. Otsikko on aika raflaava. Käytännössä taitaa kuitenkin olla niin, että LUT on yksi toimija monista, eikä suinkaan idean alkuperäinen lähde. Geopolymeeri betonin korvaajana on vanha idea, mutta erinomaista sinällään, että geopolymeereistä syntyy dataa ja mahdollisuuksia. Professori Häkkinen siis edistää ansiokkaasti geopolymeerien käyttöä betonin korvaajana nimenomaan teknologialähtöisesti, joka sinällään on todella arvostettavaa työtä.

    Geopolymeerit tulee korvaamaan ainakin osittain betoneja ja ne ovat varmasti toistensa kilpailijoita. Toivotan menestystä LUT:ille ja muille kehityksen tiellä!

    Kehityssuunta on hyvä, sillä nykyiset betonilaadut eivät suinkaan ole luonnollisia ja neitseellisiä materiaaleja ja niiden haitalliset vaikutukset on moninaisemmat kuin yleensä osataan päätellä. Toisaalta nykyisten betonien käyttö on sikäli ongelmallista, ettei niistä tehtyjen rakenteiden käyttöikä ole suoraan rinnastettavissa vanhojen betonirakenteiden kanssa. Pahoin pelkään, että muutaman vuosikymmenen päästä Suomen infrastruktuuri on monilta osin tuhonpartaalla juuri nykyisten betonien koostumuksen vuoksi. Jo nyt infrastruktuurissamme on havaittavissa luvattoman suuria ongelmia ”uusien betonien” laadussa ja soveltuvuudessa vanhastaan tuttuihin betonirakennesovelluksiin. Tähän tulisi kiinnittää suurempi huomio, sillä infrastruktuuriimme on käytetty valtava summa veroina kerättyjä pääomia ja nämä investoinnit, eivät ole yhteiskunnan kuluerinä kertapanostuksia vaan ne vaativat jälkipanostuksia riippumatta siitä onko valtion budjetissa näihin varauksia. Sikäli tämä on haasteellista, että valtiontalouteen ei ole luvassa mitään automaattia, josta saa toivoa lisämäärärahoja ns. yllättäviin menoihin, joita nähdään syntyvän enenevässä määrin.

    Geopolymeerien valjastaminen rakennusteollisuuden materiaaliksi ja teknologiakehityksen edistäminen vaatii panostuksia ja niitä vain pitää tehdä. Kyse on pikemminkin ”uusien materiaalien” käytöstä ja niihin kehitettävistä todentamismenetelmistä kuin rinnakkaisten materiaalien vertailusta. Geopolymeerien ominaisuudet eroavat tiettävästi merkittävällä tavalla betoneista ja vertailussa on tärkeää huomata, että nämä aineet muodostavat rakennusteknisesti oman luokkansa.

    1. Aika rajuja väitteitä Maunolla betoniteollisuuden taaksepäin? menemisestä. Osaatko Mane antaa vaikkapa ihan tieteellistä tutkimusta tähän taustalle. Jos viittaat näihin tehtaiden laadunvarmistusongelmista aiheutuneisiin ongelmiin, niin kyseessä oli erittäin marginaalinen ongelma, jolla ei ole mitään tekemistä väittämäsi aiheen kanssa.

  5. En tiedä, millä kompetenssilla Mauno puhuu. Faktaa sen verran väliin, että VTT esim. ylläpitää useita koekenttiä Suomessa, eikä niissä ole tietääkseni havaittu Maunon seinälle maalaamia piruja. Betonit toimivat monessa suhteessa vielä paremmin todellisissa rasitusolosuhteissa kuin laboratoriotesteistä olisi voinut päätellä.

  6. Kuten mainitsin niin pahoin pelkään, että yhteiskunta tulee kohtaamaan nykyisten betonilaatujen vuoksi odottamattomia ongelmia. Tämä on vastuullinen tunne, eikä suinkaan perusteeton väittämä. Kannan kommenteillani yhteiskunnallista vastuuta ja pyrin herättämään huomiota mielestäni kriittisiin tekijöihin.

    Kuten Mattila toteaa, niin rakenteita seurataan ja hyvä niin. Miksi niitä seurataan? Ehkäpä siksi, ettei nykyisistä betonilaaduista ole käytännössä varmuutta pitkänaikajänteen ja ylipäätään käyttöiän suhteen. Yksittäiset kokeet antavat tietysti jonkinlaisen tuntuman lujuudesta ja betonien ominaisuuksista, mutta pitää huomata, ettei kokeet vastaa käyttötilannetta ja käyttöympäristöä, eikä ne edusta kaikkia rakenteita. Sen lisäksi, ettei omien havaintojeni perusteella nykyisten betonilaatujen todellista käyttöikää varmuudella pystytä määrittämään niin nykyisten betonien käyttö vaatii vanhoihin betonilaatuihin verraten huomattavasti tarkempia työmenetelmiä ja niiden tuntemusta koko tuotantoprosessissa.

    En väittele tässä asiassa, enkä tässä foorumissa vaan tuon esille omia havaintoja siksi, ettei lyhyen aikajänteen yksittäisiä ongelmia ”hukuteta” valtavaan inframassaan, jota on rakennettu hyvin lyhyen ajan. Käyttö- ja kuormitusvaatimuksia sekä ympäristömuutosten vaikutuksia ei voida pitää lukittuna nykytilaan. Lisäksi kaikkia menetelmävirheitä tuskin on saatu vielä kiinni. Menetelmävirheet ei tietystikään ole betoniteollisuuden vastuulla, mutta ne heijastavat laajamittaisen betonirakentamisen ongelmakenttää nimenomaan yhteiskunnallisessa kontekstissa.

    Kirjoituksessani ei missään kohdassa esitetä betoniteollisuuden menneen taaksepäin vaan pikemminkin kuvaan betoniteollisuuden kehityksen, jopa huolestuttavan nopeana. Tässä ilmaisussa tulee huomioida mittakaava, jossa uusia betonilaatuja testataan käytännössä ja näiden käyttöön liittyvien vaatimusten osaaminen kentällä. Tottakai uusien betonilaatujen laajamittainen käyttö infrastruktuurin rakennusaineena, laadunvarmentamiseen liittyvät ongelmat ja rakentamisen laatuongelmat ovat keskinäisessä riippuvuussuhteessa yhteiskunnallisessa kontekstissa. Miksi sitä on niin vaikea ymmärtää? Ehkä siksi, ettei muutamien tarvitse itse kantaa siitä huolta.

    Jos uusien aineosien käytöstä ei ole pitkäaikaista kokemusta ja niiden myötä rakentamismenetelmät muuttuvat niin näiden käyttöön pitää lähtökohtaisesti suhtautua kriittisesti. Ei VTT tutki näitäkään rakenteita suuren mielenkiinnon vuoksi vaan perustellusta syystä, mutta toivon mukaan suurella mielenkiinnolla riittävän pitkään ja laajasti. Hienoa sinällään, että tutkimusta tehdään ja niistä saadaan nimenomaan hyviä tuloksia. Tämäkin kommentti antaa ymmärtää, ettei nykyisistä betonilaaduista ole pitkäaikaista tieteellistä faktaa.

    Nykyajassa ikävä kyllä on leimallista se, että teollisuusmaiden ja näin myös Suomen infra rakennetaan mille tahansa perustalle, mahdollisimman halvalla ja nopeasti, eikä uusia materiaaleja ehditä kojeistaa ja opetella käyttämään riittävän suuressa mittakaavassa. Ymmärrän, ettei uusia materiaaleja voida tutkia muutoin kuin käytännönolosuhteissa ja siksi ilmaisen huoleni näin kärjekkäästi. Yhteiskunta on käytännössä materiaaliteollisuuden vastuunkantaja ja koe-eläin ja koska yhteiskunta perustuu ideologisesti kansalaisvaikuttamisesta niin tällätavoin pyrin luomaan turvallisempaa ja vakaampaa tulevaisuutta jälkipolville.

    Huomionarvoista on, että betonirakenteiden suunniteltu käyttöikä on 50-200 vuotta. Ja juuri kriittisimmässä infrassa kaikkein lyhin. Tiedätte kenen vastuulle betonirakenteet jäävät.

    1. Mauno. Suomen infraa ei ole rakennettu mahdollisimman halvalla tai mille tahansa perustalle. Väitteesi perustuu täysin omaan mutuiluusi ja tunteisiisi. Ei tällaiisia väitteitä tehdä mutun perusteella. Ja kyllä se, että sanot sen olevan ”vastuullinen tunne” tarkoittaa, että mutuilet. Jos sinulla on havaintoja, niin tuo ne esille. Jos työskentelet yrityksessä joka ei noudata hyvää rakentamistapaa tai valvo omaa laatuaan riittävästi, niin vaikuta sen yrityksen sisällä. Älä tule tänne tunkemaan mutujasi ja lietsomaan pelkoja, jotka ovat hallinnassa.

      Infra rakenteita seurataan, jotta niitä voidaan käyttää turvallisesti mahdollisimman kauan, että valtio saisi sijoitukselleen mahdollisimman pitkän käyttöiän. Nykyaikaiset betonilaadut ovat huomattavasti parempia kuin 1940-luvun säästöbetoni ja muut ajan kummajaiset, joita haaveilet takaisin.

      1. Tämä foorumi on lähtökohtaisesti tarkoitettu mielipidekirjoitteluun, eikä oman ammatillisen tai yleisen suuntauksen pönkittämiseen ja todisteluun, mutta nyt osuit sen verran hyvin hakullasi naulan kantaa, etten malta olla vastaamatta esittämääsi arvioon kommenttieni realiteeteista.

        Oheinen linkki antaa erinomaisen läpileikkauksen nykyisistä betoneista ja niiden käyttöön liittyvistä haasteista. Vaikka artikkeli on päiväykseltään vanha, niin se ei ole sisällöltään vanhentunut tai ylittänyt ”parastaennen päiväystä”. Jos kaipaat lisää faktaa tai päivitetty tietoa niin se menee konsultoinnin puolelle ja siitä joudut kyllä maksamaan.

        https://www.kemia-lehti.fi/wp-content/uploads/2013/11/Betonin_pimea_puoli_Kemia-lehti_11_11_2013.pdf

    2. Kerrotko Mauno, millä tavoin puhumasi ”uudet” betonilaadut eroavat sinun mielestäsi ”vanhoista”. Teknisin argumentein, kiitos.

      1. Turhauttava länkyttäminen saa minun puolestani loppua tähän. Jos tarvitset tietoa nykyisistä betoneista, niiden ominaisuuksista, käyttöön liittyvistä vaatimuksista tai betonirakentamiseen liittyvästä ongelmakentästä verus geopolymeeriset rakennusmateriaali niin voin toimittaa sinullekin lisää faktaa, mutta kuten edellä mainitsen niin lisätieto maksaa. Tarvittaessa saat pyytämällä yhteystietoni, johon voit lähettää konsulttitoimeksiannon haluamastasi lisätiedosta.

        1. Tässä olisi oiva tutkimuskohde betoniteollisuudelle. Ympäristön pilaaminen huolimattomuudella ei auta betonia materiaalina.

  7. En lähde tähän väittelyyn mukaan, mutta poimin sieltä ajatuksen jota ei alalla paljoakaan pohdita. Rakennusalalla jotkut pitää tärkeänä päästä trendikkäiden alojen joukkoon. Olemme jo lähes ”trendikello ranteessa” sarjassa. Jo todella pitkään alalle on tuotu uusia tuotteita, joista jotkut todella hyviä ja jotkut torsoja. Näinhän tämän varmaan kuuluukin mennä. Onko kukaan koskaan laskenut tai paremmin arvioinut kuinka merkittävän rahasumman ala tuhlaa tai paremmin sijoittaa siihen, että kentällä on jatkuva ”kokeillaan josko tämä toimisi” tai ”tällä tehdään businesta” toiminta käynnissä. Olen sekä uudistuotannossa, että korjausrakentamisessa mukana olleena huomannut, että ala elää kokoajan hieman yritä erehdy genressä, mutta mistä se johtuu?

Jätä kommentti