Sementin ja teräksen ilmastopäästöt tulevat jo valmistusprosessista – teräs puhdistuu joskus 2030-luvulla vetypelkistyksellä

Sementin valmistuksen päästöjä on hyvin vaikea enää pienentää. Terästeollisuudessa se onnistuu prosessia muuttamalla. Ruotsalaiset LKAB ja SSAB investoivat valtavat summat vetypelkistykseen ja Raahen tehtaan masuunikin uudistetaan.

Valtaosa betonin ilmastopäästöistä syntyy Suomessa kahdesta tällaisesta sementtiuunista.
Valtaosa betonin ilmastopäästöistä syntyy Suomessa kahdesta tällaisesta sementtiuunista.

Betonirakennukset kattavat valtaosan rakennusmateriaalien valmistuksesta aiheutuvista päästöistä. Siksi ilmastokeskustelun painopiste on betonissa – tai oikeammin sementissä, sillä betoniraudoitus tehdään romuraudasta.

Kaksi Finnsementin sementtitehdasta tuottaa peräti 1,6 prosenttia Suomen ilmastopäästöistä.

Sementin valmistuksen päästöistä 60 prosenttia syntyy kalkkikiven kalsinoinnista ja vain 40 prosenttia energian käytöstä. Kalkkikiven polton ja kalsinoitumisen säilyessä osana prosessia ei hiilidioksidipäästöistä päästä, vaan vapautuva hiilidioksidi on pyrittävä hyötykäyttämään tai varastoimaan. Molemmat vaihtoehdot ovat vasta kehitysvaiheessa.

Betonin valmistuksessa käytetyn energianlähteen korvaaminen uusiutuvalla vähentää lopputuotteen päästöjä 10–30 prosenttia. Finnsementti on jo vähentänyt tällä keinolla päästöjä parantamalla energiatehokkuutta, valitsemalla kierrätyspolttoaineita ja ohjaamalla prosessiin kelpaamattoman hukkalämmön kaukolämpöverkkoihin.

Betoniteollisuudessa on ryhdytty kehittämään myös ratkaisuja, joissa on minimoitu sementin määrää seosaineiden avulla. Reseptiikan muutoksilla voidaan saavuttaa muutaman kymmenen prosentin säästöt päästöissä. Erityisesti masuunikuonan määrää kasvattamalla on päästy hyviin tuloksiin silloin, kun betonin lujuusluokka ei ole vaativa.

Vähäpäästöisen betonin pilotointia suunnitellaan erityisesti paikkoihin, joissa rakenteen kuntoa voidaan seurata sen elinkaaren aikana. Myös sementin korvaamista kokonaan muilla materiaaleilla tutkitaan paljon. Geopolymeeristä valmistetusta betonista on jo tehty autotallin lattia Lohjan asuntomessuille.

Keskustelua käydään nyt siitä, onko ilman sementtiä tehty betoni betonia ollenkaan ja millaista testausta siltä vaaditaan.

Masuunikuonasta syntyi ennätysluja betoni

Elinkaaren loppupää on betonin vahvuus. Kierrätysbetonissa voidaan hyödyntää betonin karbonatisoitumisreaktiota, jossa betonin pintakerros sitoo hiilidioksidia. Betonirakenteissa tätä reaktiota yritetään hillitä, koska se aiheuttaa betoniraudoituksen korroosiota. Infrarakentamisessa betonimurska sen sijaan voi sitoa suuren osan kalsinoitumisessa syntyneistä hiilidioksidipäästöistä takaisin, mikäli murske on kosketuksissa ilman kanssa tarpeeksi pitkän ajan ja raekoko on tarpeeksi pieni.

Betonielementtejä voisi ehkä kierrättää myös sellaisenaan. Uudelleen käytetyn betonielementin hiilijalanjälki on vain viisi prosenttia uuden vastaavasta.

Betoni ei ehkä ole ikuinen ilmastotaakka – ”Yrityksissä on aistittavissa tosi paljon muutostahtoa”

Vetypelkistys pienentää teräksen hiilikuormaa

Teräs on betonin jälkeen suurin ilmastopäästöjen aiheuttaja. Pelkästään SSAB:n Raahen-terästehdas tuottaa seitsemän prosenttia Suomen kokonaispäästöistä. Teräsrakennusten ja infrassa käytettyjen terästen materiaalipäästöt ovat yli kuusi prosenttia rakennusmateriaalien päästöistä.

Raakateräksen hiilijalanjäljestä 85–95 prosenttia syntyy itse prosessista, kun raakaterästä valmistetaan rautamalmista koksilla pelkistämällä.

Ruotsissa kehitettiin hiilineutraali terästehdas, ja samalla tekniikalla aiotaan poistaa jopa kymmenesosa Suomen ja Ruotsin kaikista hiilidioksidipäästöistä

SSAB on kehittänyt LKAB:n ja Vattenfallin kanssa Hybrit-hankkeesssa pelkistysprosessia, jossa koksi korvataan vedyllä. Silloin sivutuotteena ei synny enää hiilidioksidia vaan pelkkää vettä. Prosessi vaatii valtavasti sähköenergiaa, eli täysin puhdas se ei ole.

Elokuussa 2020 avattiin Luulajassa rautasientä tuottava Hybrit-hankkeen pilottilaitos. Se tuottaa suunnitelman mukaan pieniä määriä fossiilivapaata rautasientä ja prosessissa tuotetaan ensimmäiset fossiilivapaat teräkset tietyille asiakkaille, kuten Volvolle.

Ruotsin Jällivaaraan suunnitellaan maailman ensimmäistä fossiilivapaan rautasienen – teräksen raaka-aineen – teollisen mittakaavan tuotantolaitosta. Sen vuosituotanto on 1,3 miljoonaa tonnia ja se valmistuu suunnitelman mukaan 2026. Toinen laitos valmistuu vuoteen 2030 mennessä.

SSAB vähentää hiilidioksidipäästöjään Ruotsissa 25 prosentilla vuoteen 2025 mennessä vaihtamalla Oxelösundissa sijaitsevan masuunin valokaariuuniksi.

Vasta vuosina 2030–2040 on tarkoitus korvata SSAB:n Luulajan ja Raahen masuunit, jotta suurin osa hiilidioksidipäästöistä saadaan poistettua.

Teräs pystyy vastaamaan betonia paremmin ympäristöongelmiin myös siksi, että teräs on helposti kierrätettävää. Raahen tehtaan raaka-aineista noin 45 prosenttia on kierrätettyjä. Kehitteillä on myös teräsrakenteita, joita voitaisiin käyttää uudelleen sellaisenaan eikä vain uusien rakenteiden raaka-aineena.

Suunnittelun avulla betoni- ja teräsrakentamisen massoja ja samalla päästöjä voidaan vähentää. Mallintamisen kehittyessä voidaan rakenteiden varmuuskertoimia mahdollisesti lieventää, mikä keventäisi rakenteita lähemmäs todellista tarvetta.

Betonia voidaan korvata puulla betonirakennusten lisäkerros- ja korjausrakentamisessa. Tällä keinolla voidaan pienentää rakentamisen päästöjä jopa puoleen. Uudisrakentamisessa puolestaan erilaiset hybridiratkaisut lisäävät suosiotaan.

Teräsrakentamisessa massoja voidaan pienentää teräksen lujuutta kasvattamalla.

Teräsrakenteita on paikoin mahdollista korvata puurakenteilla. Lvl-palkkien ja -pilareiden lujuusominaisuudet riittävät korvaamaan teräsrakenteita monin paikoin talonrakentamisessa.

Valmistus vaatii paljon energiaa

EU:n päästökaupassa ovat mukana kaikki energiaintensiivisimmät rakennusmateriaalit. Päästökaupan piirissä olevien rakennusmateriaalien päästöjen odotetaan vähenevän 2,2 prosenttia vuodessa.

Kipsin, lasin, alumiinin ja tiilen valmistuksessa päästöt syntyvät lähes kokonaan energiankäytöstä valmistusprosessin aikana. Kalleimmissa raaka-aineissa metalli- ja lasiteollisuudessa käytetään paljon kierrätysraaka-aineita. Varsinkin romualumiini on monikäyttöinen.

Asfalttiaseman energiankulutus muodostaa noin 70 prosenttia asfaltin päästöistä. Siksi energiamuotoa vaihtamalla voidaan saada suuria säästöjä aikaan. Asfalttia myös kierrätetään merkittäviä määriä.

Monissa materiaaleissa on jo vaihtoehtona biopohjainen tuote. Tämä koskee myös bitumia. Biopohjaisia muoveja valmistetaan esimerkiksi sokerista, maissista, viljoista, selluloosasta, risiiniöljystä ja maidosta.

Eristemateriaaleja valmistetaan luonnonmineraaleista, kierrätysaineista tai fossiilipohjaisista muoveista.

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

Lähde: Miisa Tähkänen: Katsaus kiinteistö- ja rakennusalan ilmastokestävyyden nykytilaan

Oikaisu: oikaistu SSAB aikataulu erityisesti Raahen tehtaan osalta.

Tätä artikkelia ei ole kommentoitu

0 vastausta artikkeliin “Sementin ja teräksen ilmastopäästöt tulevat jo valmistusprosessista – teräs puhdistuu joskus 2030-luvulla vetypelkistyksellä”

Jätä kommentti

Viimeisimmät näkökulmat