Havahtuminen pakkoon rajoittaa hiilidioksidipäästöjä on pannut vauhtia betonialan tuotekehitysrattaisiin. Toimivat tekniikat ovat jo olemassa. Nyt ottavat vaihtoehtoiset ratkaisut mittaa toisistaan.

Sementtiteollisuus on ollut 1800-luvun­ ­­lopulta saakka rakennusmateriaali­teollisuuden ydintä. Sementtitehtaat kuluttavat paljon energiaa, mutta niin kauan­ kuin energian hinta oli päällimmäinen huoli,­ asia ratkaistiin huomioimalla kallis energia­lasku myyntihinnoittelussa. Tilanne muuttui, kun ­sementin valmistuksen suuri osuus kaikista hiilidioksidi­päästöistä nousi laajaan tietoisuuteen.

Sementin tuotannossa on jo kauan käytetty seos­aineita, kuten lentotuhkaa ja masuunikuonaa. Ennen yleistä havahtumista päästörajoitusten tarpeeseen, ­seosaineita käytettiin useimmiten säätelemään betonimassan lämmön- ja lujuuskehitystä. Tämä käyttö­tarkoitus on ajankohtainen edelleen, mutta ennen kaikkea seosaineilla pyritään nykyisin alentamaan ­sementinvalmistuksen hiilidioksidipäästöjä.

”Viime aikoina suomalainen sementtiteollisuus on tuonut markkinoille uusia sementtilaatuja, joissa­ seos­aineena on käytetty nimenomaan masuunikuonaa. Myös tällaisten sementtien maahantuonti on lisääntynyt. Moni merkittävä betoniteollisuusyritys on siirtynyt käyttämään runsaasti masuunikuonaa sisältäviä sementtilaatuja”, toteaa Betoniteollisuus ry:n toimitusjohtaja Jussi Mattila.

”Oleellista tietysti on, että tuotekehitys
johtaa sellaisiin tuotteisiin, joilla on oikeasti­ kysyntää. Nyt kysyntää on, kun taas vielä 2010-luvun alussa vähäpäästöisen betonin myyntiyritykset vertautuivat lähinnä köyden työntämiseen”, kuvailee Betoniteollisuuden toimitusjohtaja Jussi Mattila.

Nyt löytyy kysyntää

Valmistusreseptien optimointi ilmaston kannalta suotuisasti ei suinkaan rajoitu sopivien seosaineiden käyttöön. Hiilidioksidipäästöihin voidaan vaikuttaa myös säätämällä kiviaineskoostumusta. Tätä työtä tekevät paitsi tutkijat myös kaikki keskeiset betonialan yritykset.

Betonialalla asiaan on kiinnitetty huomiota jo varsin varhain. Esimerkiksi Rudus Oy toi markkinoille sementin määrän vähentämisen mahdollistavia sidos­aineita jo runsaat kymmenen vuotta sitten.

”Oleellista tietysti on, että tuotekehitys johtaa sellaisiin tuotteisiin, joilla on oikeasti kysyntää. Nyt kysyntää on, kun taas vielä 2010-luvun alussa vähäpäästöisen betonin myyntiyritykset vertautuivat lähinnä köyden työntämiseen”, Mattila vertaa.

Sementti
pähkinänkuoressa

  • Valmistus kuluttaa paljon energiaa. Sementti valmistetaan kalkkikivestä 1 450 °C:ssa.
  • Suomen sementtiteollisuuden vuotuiset CO2-päästöt ovat noin 1 miljoona tonnia (eli 1,3 % Suomen kaikista kasvihuonekaasupäästöistä).
  • Uudet sementtilaadut ovat seossementtejä, joissa käytetään muun muassa masuunikuonaa.
  • Uusi hiilidioksidin talteenottomenetelmä sopii sementtiteollisuuteen.

Hiilidioksidi talteen

Nykyisillä seosaineiden käyttöön ja reseptien optimointiin perustuvilla tekniikoilla päästään parhaimmillaan noin 50 – 60 prosentin vähennyksiin sementin valmistuksen aiheuttamista CO2-päästöistä. Jos tästä aiotaan laittaa vielä paljon paremmaksi, on Mattilan mukaan otettava avuksi muita tekniikoita.

Yksi lupaavimmista uusista sementinvalmistuksen päästövähennystekniikoista on VTT:n ja Kumera Oy:n kehittämä hiilidioksidin talteenottomenetelmä. Se soveltuu sementtiteollisuuteen, mutta myös kalkki- ja paperiteollisuuteen.
Kun hiilidioksidi otetaan talteen kalkkikiveä kuumennettaessa, sitä voidaan hyödyntää muualla, kuten esimerkiksi vedenkäsittelyssä, mäntyöljyn valmistuksessa, kasvihuoneiden hiilidioksidilannoituksessa ja hitsaussuojakaasuissa. Puhtaan hiilidioksidin markkinahinta on nyt noin 90 – 100 euroa tonnilta.

Hiilidioksidin talteenottoa ja hyötykäyttöä voi pitää lupaavana ja riittävän valmiina menetelmänä. Sitä­ varmasti tarvitaan pyrittäessä kunnianhimoisiin tavoitteisiin, joiden takarajaksi on asetettu vuosi 2030.

Metakaoliini on uusi seosaine

Metakaoliini on luonnonmateriaali, jota perinteisesti on käytetty posliinin valmistuksessa ja myös vedenpuhdistuksessa.

Viime aikoina on tutkittu sitä, missä määrin metakaoliinilla voidaan korvata sementtiä betonirakenteissa. Toistaiseksi sen käyttöön ei Suomessa ole olemassa standardia.

”CE-merkintä takaisi täyden käytettävyyden, mutta­­­ helpompi tie on todennäköisesti metakaolii­nin vaatimustenmukaisuuden osoittaminen. Tätä varten tarvitaan kansallinen ohje, jossa määritellään sallitut koostumukset ja tuotespesifikaatiot”, kertoo Suomen Betoniyhdistyksen toimitusjohtaja Mirva Vuori.

”Metakaoliinin, kuten muidenkin seos­aineiden­ osalta on kuitenkin syytä muistaa, että näitä aineita on rajallisesti­ saatavana, eivätkä ne laajamittaisesti riitä­ korvaamaan sementtiä”, korostaa Suomen Betoniyhdistyksen toimitusjohtaja Mirva Vuori.

Kansalliseen ohjeistukseen ei ole Vuoren mukaan esteitä, sillä esimerkiksi Ranskassa ja Englannissa on jo käytössä vastaavat ohjeet.

”Käyttöä edesauttaisi betonin vähähiilisyysluokitus, jollainen on paraikaa tekeillä. Luokitus valmistunee vuoden 2022 alkupuolella”, Vuori arvioi.

Standardointi on kaiken kaikkiaan keskeinen edellytys sille,­ ­että virallinen käyttö voi tulla sallituksi ja sitä kautta kasvaa. Jotta­ standardi voidaan myöntää, tarvitaan luotettavaa tietoa käyttökokemuksista. Jos käyttökokemuksia ei ole kertynyt, ei ­voida myöskään laatia standardia.

”Se joka tapauksessa tiedetään, että esimerkiksi metakaoliinien puhtausaste vaihtelee voimakkaasti. Betonin valmistuksessa optimaalisinta olisi tehokkuuskertoimeltaan lentotuhkan ja masuunikuonan väliin asettuva tuote. Metakaoliinin, kuten muidenkin seosaineiden osalta on kuitenkin syytä muistaa, että näitä­ ­aineita on rajallisesti saatavana, eivätkä ne laajamittaisesti riitä korvaamaan sementtiä”, Vuori toteaa.

Suomalainen innovaatio maailmalle

Yksi lupaavimmista tuotekehityshankkeista liittyy geopolymeeriin. Tässä teknologiassa sementti korvataan kokonaan teollisuuden sivutuotteista jalostetuilla seosaineilla.

”Tutkittavana on ollut kaikkiaan yli 300 eri sideainetta”, esittelee Betolarin johtaja Lasse Happonen kehitystoimintaa.

”Tutkittavana on ollut kaikkiaan noin 300 eri sideainetta. Tuotteistus on jo hyvässä alussa, sillä esimerkiksi betonisia piha­kiviä ja pylväsjalustoja on valettu geopolymeeribetonilla”, selostaa johtaja Lasse Happonen menetelmää kehittäneestä ja sitä maailmalle lisensioivasta Betolar Oy:stä.

Teksti Vesa Tompuri Kuvat Lujabetoni, Adobe, Matti Matikainen ja Maija Savolainen

Uusia askelia

Betoniteollisuusyritykset ovat tuoneet markkinoille lisää vähähiilisiä tuotteita sekä kertoneet uusista ympäristö­ohjelmistaan ja tuotekehityshankkeistaan. Tässä muutamia poimintoja.

Lujabetoni ja Betolar kertoivat alkusyksystä, että ne kehittävät parhaillaan vähähiilisten betonilaatujen teknologiaa.
”Yhteisprojektimme keskittyy vähähiilisten betonien alkulujuuden kehityksen nopeuttamiseen”, kertoo Luja­betonin toimitusjohtaja Mikko Isotalo.

Alkulujuuden kehitystä voidaan tehostaa lisäaineteknologialla. Pilottivaiheessa testit tehdään Lujabetonin ­tehtaalla Siilinjärvellä.

Betonielementtien valmistaja Consolis Parma avaa ­uudelleen Kangasalan tehtaansa. Tehdas oli kiinni pari vuotta. Suunnitelman mukaan tuotanto käynnistyy jo ensi helmikuussa. Yhtiön mukaan yksikön avaaminen perustuu vähähiilisten tuotteiden tehokkaan valmistuksen mahdollistavaan tehtaan logistiikkaan ja seinäelementtien kysynnän kasvuun. Sijaintikin on sopiva.

”Haluamme vastata seinäelementtien ja vähähiilisten­ tuotteiden kasvavaan kysyntään erityisesti pääkaupunki­seudun, Turun ja Tampereen kasvukolmiossa”, toteaa Consolis Parman toimitusjohtaja Hannu Tuukkala tiedotteessa.

Yritykset markkinoivat vähähiilisiä tuotteitaan omilla tuoteryhmänimillään, joista tietysti yleensä löytyy Green-, Vihreä- tai jokin muu avainsana. Kyse ei kuitenkaan ole pelkästä markkinointikikasta tai viherpesusta, vaan teknologia ja osaaminen kehittyvät toden teolla, ja tietoa kertyy.

Esimerkiksi Rudus kehuu, miten sen vähäpäästöisen betonin kehitystyössä havaittiin Vihreän betonin voivan kuivua jopa vastaavaa ”normaalia” betonia nopeammin. Lisäksi kuivumiskutistuma osoittautui pieneksi.


Teksti Martti Ristimäki