Meiltä kysytään usein voisimmeko valmistaa ympäristöystävällistä betonia. Toki voimme, sillä tehtaillamme on lähes aina siihen tarvittavia seosaineita ja sementtejä. Kyse on enemmän siitä, mikä on halutun betonin ympäristöystävällisyyden tavoite ja miten sitä arvioidaan.
Isossa mittakaavassa betonin hiilijalanjälki riippuu aina siitä, paljonko sementtiklinkkeriä korvataan kierrätettävillä seosaineilla betonisuhteutuksessa. Suomalainen betoniteollisuus on käyttänyt jo vuosikymmenien ajan seosaineina esimerkiksi tuhkaa, kuonaa ja silikaa. Niiden käytöllä on aiemmin tavoiteltu kustannussäästöjä, matalaa kovettumislämpöä tai parempaa säilyvyyttä – ei niinkään matalia CO2-, eli hiilidioksidipäästöjä.
Aiempina vuosikymmeninä betonin tilaajat ovat usein halunneet betonia puhtaalla CEM I -sementillä, eli ilman seosaineita. Nyt markkinoiden tahtotila on muuttunut. Betonin ympäristöystävällisyys koetaan nykyisin tärkeämmäksi, kun taas aiemmin arvostettiin nopeaa lujuudenkehitystä ja puhtaita klinkkerisementtejä.
Ympäristöystävällinen betoni on siis sellaista, jossa hiilidioksidipäästöjä aiheuttavia raaka-aineita, kuljetuksia ja tuotantovaiheita on vähennetty. Tärkeää kuitenkin on, että kaikki betonin raaka-aineet ja tuotantomenetelmät ovat standardien mukaisia ja että raaka-aineilla on joko CE-merkki tai tuotehyväksyntä.
Sementti
Kuten kerroimme Puhtaampaa betonia -juttusarjamme ensimmäisessä osassa, 82 prosenttia hiilidioksidipäästöistä syntyy sementistä. Siksi sen korvaaminen seosaineilla on pääroolissa puhuttaessa ympäristöystävällisestä betonista. Sementtiteollisuus onkin kehittänyt erilaisia seossementtilaatuja (CEM II, CEM III, CEM IV ja CEM V), joissa klinkkerin osuutta on vähennetty merkittävästi soveltuvilla seosaineilla, kuten kalkkikivellä, kuonalla, tuhkalla ja silikalla.
Vastaavasti betonitehdas voi tehdä betonilaatuja, joissa esimerkiksi betonisuhteutuksen sideainekombinaatio on 70 prosenttia CEM I -sementtilaatua ja 30 prosenttia kuonaa. Eli tehdas valmistaa itse oman seossementtisekoituksensa annostellessaan sideaineet betonimyllyyn. Tämä antaa betonitehtaalle rajattoman säätömahdollisuuden. Yhteistä kaikille tavallisille betonilaaduille on se, että niissä tulee olla sementtiä, joka aktivoi seosaineita.
Ilman sementtiä betonissa tulee käyttää muita aktivaattoreita, jolloin puhutaan geopolymeereista. Seosaineiden hyvä puoli on juuri se, että niiden päästöarvo on nolla tai lähellä sitä. Käytännössä kaikkien sideaineiden kuljetus betonitehtaalle kuormittaa ilmastoa, mutta sen osuus on pieni betonilaadun kokonaispäästöstä.
Tuhka
Kivihiilivoimaloiden tuhkaa on käytetty jo vuosikymmeniä betonin sideaineena. Käytettävän tuhkan pitää täyttää koostumukseltaan standardin vaatimukset ja sen käytölle on rajoituksia eri rasitusluokissa. Tuhkan maksimimäärä on 30-45 prosenttia CEM I-sementtimäärästä, jolloin sen hyöty on rajallinen päästövähennyksiä tavoiteltaessa. Tämä pätee kaikkiin rasitusluokkiin, paitsi X0 ja XC1.
Yleisintä B-luokan tuhkaa ei myöskään juuri käytetä huokostetuissa betoneissa, koska sen jäännöshiilipitoisuus häiritsee ilmamäärän stabiiliutta. Joissain betonilaaduissa, kuten lattiabetoneissa, tuhkan käyttö ei ole muutenkaan ollut suosittua. Kivihiilivoimaloiden vähentyessä ja talvien lämmetessä tuhkan käyttömäärät putoavat ja siksi sen hyöty päästömäärien laskussa on vähentymässä.
Kuona
Kuona on terästeollisuuden sivutuote, jonka ominaisuudet ovat betonissa lähes yhtä hyvät kuin sementillä. Se on kuitenkin paljon sementtiä hitaammin kovettuvaa ja edellyttää aina jonkun verran sementtiä seokseen, koska se on niin ikään sekundäärisesti reagoiva sideaine.
Kuonaa voidaan käyttää betonissa hyvin isoja määriä. Ainoa este sen käytölle on hidas lujuudenkehitys, joka on huomioitava erityisesti talvella. Kuona on siis erinomainen päästöjä vähentävä seosaine. Sille on olemassa oma standardi, jossa on esitetty sallittu koostumus. Aiemmin kuonan pääasiallinen käyttökohde on ollut massiivirakenteissa, joissa se tarjoaa hyvän mahdollisuuden laskea betonin kovettumislämpöjä.
Kiviaineet muodostavat pääosan betonin koostumuksesta. Käytännössä niiden merkitys päästöihin on silti pieni. Kuvassa kiviainesvalikoimaa Espoon Kivenlahden valmisbetonitehtaaltamme.
Silika
Silika on kallis erikoisseosaine. Sitä käytetään lähinnä erikoisbetoneissa, kuten hyvin matalan vesi-sementtisuhteen betoneissa. Yksi kilo silikaa vastaa normaalisti tehokkuudeltaan kahta sementtikiloa, joten sen avulla voidaan vähentää sementtiä tehokkaasti. Käytännössä kuitenkin silikan maksimäärälle on rajoituksia eri rasitusluokissa ja sen kustannus on korkea.
Muut
Kalkkikivifillerillä voidaan myös käyttää betonissa, mutta sen vaikutus sementtiklinkkerin vähennyksessä on pieni. Suomessa ei voida käyttää tehokkaasti juuri muita seosaineita, koska standardit eivät salli muita kierrätysmateriaaleja. Toisin kuin esimerkiksi Yhdysvalloissa, Suomessa ei vielä käytetä kaoliiniseosaineita.
Kiviaineet
Kiviaineet muodostavat pääosan betonin koostumuksesta – jopa 70-80 painoprosenttia. Käytännössä niiden merkitys päästöihin on silti pieni. Soramontun jalostuksen päästöjä voidaan vähentää esimerkiksi käyttämällä vähäpäästöisiä työkoneita ja polttoaineita sekä pyrkimällä minimoimaan kiviaineen kuljetusmatkat. Käytännössä kiviaineen vaikutus on silti enintään muutamia prosentteja betonin kokonaishiilijalanjäljestä.
Vesi
Veden merkitys betonin hiilidioksidipäästöihin on olematon.
Lisäaineet
Käytännössä kaikkien normaalien lisäaineiden vaikutus betonin päästöihin on melko pieni. Merkittävin osa päästövähennyksestä tulee lisäaineiden kuljetusten kautta, tosin senkin osuus on vain prosentteja. Notkistimilla voidaan myös vähentää hieman käytetyn sementin määrää.
Betonitehtaan tuotantopäästöt
Pieni osuus betonin hiilidioksidipäästöistä syntyy betonin valmistuksessa, kun tehtaalle tuodut materiaalit annostellaan betonimyllyyn ja sekoitetaan valmisbetoniksi. Tällöin kyseessä on lähinnä tilojen lämmitykseen liittyvät päästöt, materiaalien lämmitykseen liittyvä energia sekä itse tuotantolaitteiden käyttöenergia. Näitä päästöjä voidaan pienentää valitsemalla vähäpäästöisiä polttoaineita, kaukoenergiaa tai biokaasuenergiaa.
Betonin kuljetuksesta aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä voidaan alentaa esimerkiksi käyttämällä vähäpäästöisiä polttoaineita sekä suosimalla uutta, päästönormit täyttävää kuljetuskalustoa.
Betonin kuljetus työmaalle
Betoni kuljetetaan työmaalle betoniautoilla, jossa on noin 9 kuution säiliö. Tästä syntyviä kasvihuonekaasuja voidaan vähentää käyttämällä vähäpäästöisiä polttoaineita. Yleensä kuitenkin kuljetusmatkat ovat lyhyitä, joten päästövähennys on pieni.
Ympäristöystävällisen betonin määrittely
Jos betonitehdas ilmoittaa betonilaadun päästöarvoksi 268 kg CO2 e /m3 tai 0,111 kg CO2 e /kg, tilaaja varmasti miettii, onko se paljon vai vähän. Tämä johtuu siitä, ettei Suomessa ole vielä selkeää luokitusta, jonka mukaan betonilaadun päästötasoa voidaan arvioida.
Yksi tapa ratkaista tämä ongelma olisi kehittää värikoodisto, joka on kalibroitu betonin päästötasojen mukaan. Tällöin betonin tilaajalle voitaisiin kertoa päästövähennysten suuruus vertaamalla ympäristöystävällisen betonilaadun päästöjen värikoodia puhtaasti CEM I -sementillä tehtyyn vastaavaan betoniin. Tällöin päästövähennyksen tasosta saadaan selkeämpi kuva ja tilaaja voisi arvioida sen merkittävyyttä.
Tällä hetkellä Suomessa ei vielä ole yhtä yleisesti hyväksyttyä päästölaskentaohjelmaa betonin valmistajille, vaikka varmasti tällaisia ohjelmia on jo kehitteillä. Nykyinen tilanne johtuu osin siitä, ettei kaikkien raaka-aineiden päästöjäkään olla välttämättä selkeästi dokumentoitu. Asiakkaan kannalta onkin selkeyttävää, jos jokin luotettava taho verifioi päästölaskelmat.
Lopuksi
Merkittävin hiilidioksidipäästöjen vähentäminen tapahtuu sementtiklinkkeriä vähentämällä. Tästä syntyvien ympäristöhyötyjen hahmottamiseksi tarvitaan selkeä ja yksiselitteinen luokittelutapa, jolla ilmoitetaan betonin päästötaso.
Puun ja betonin päästöjä verrataan usein keskenään. Käytännössä näitä materiaaleja kannattaa käyttää rakentamisen eri osa-alueilla, eli vertailu ei ehkä aina ole kovin relevanttia. Betonin päästöt kestävän hyvin tarkastelua, kun kokonaisvaikutukseen lasketaan mukaan pitkä käyttöikä sekä lopulta purkubetonin murskaus hiilinieluksi ja mahdollinen uudelleen käyttö esimerkiksi betonin kiviaineena. Betoni sitoo myös kovettuessaan hiilidioksidia, eli betonirakennukset toimivat hiilinieluna.
Käsittelemme blogisarjan seuraavassa osassa muita Ruskon Betoni Etelän tekemiä toimia hiilijalanjälkemme minimoimiseksi.
Teksti: Vesa Anttila
Kuvat: Ruskon Betoni Etelän arkisto
Lähteet:
https://betoni.com/wp-content/uploads/2015/08/BET1502_38-43.pdf
https://betoni.com/tietoa-betonista/betoni-ja-ymparisto/betonituotteiden-ymparistoselosteet/valmisbetonit/
https://yle.fi/uutiset/3-8991704
https://betoni.com/wp-content/uploads/2015/08/BET1502_38-43.pdf
https://trepo.tuni.fi/bitstream/handle/10024/122429/LahtiRiina.pdf?sequence=2&isAllowed=y
https://www.rakennuslehti.fi/2020/11/foreconin-selvitys-betoni-ei-olekaan-ilmastopahis/
https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/20708/Ahola_Antti_Puominen_Mikko.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://www.epressi.com/tiedotteet/rakentaminen/betoni-on-hiilinielu-vuodessa-10-sementtiteollisuuden-paastoista-sitoutuu-rakennuskantaan.html
http://www.betoniyhdistys.fi/media/betonitutkimusseminaari/co2-uptake_kekkonen.pdf