Betoni ympäröi meitä kaikkialla. Rakennukset, joissa asumme ja työskentelemme sekä infrastruktuuri, jota hyödynnämme liikkuessamme, ovat pääosin tehty betonista. Ja nuo olivat ainoastaan yleisimmät käyttökohteet – betonia käytetään myös moniin muihinkin tarkoituksiin. Kansainvälinen energiajärjestö arvioi, että vuoteen 2050 mennessä betonissa käytettävän sementin tuotanto voi kasvaa jopa 23 prosenttia. Siksi onkin tärkeää löytää aktiivisesti erilaisia keinoja sementin hiilijalanjäljen pienentämiseen.
Teollisesti valmistettuun sementtiin perustuvan betonin tuotantomenetelmä on pysynyt pääpiirteittäin samanlaisena aina siitä lähtien, kun se keksittiin 1800-luvun alkupuoliskolla. Tosin tätä ennen jo muinaiset roomalaiset valmistivat betonia, opus caementiciumia, joka oli täysin luonnon materiaaleista valmistettua. Nykyisen sementin korvike kaivettiin tuolloin maaperästä. Betonin valmistustaito kuitenkin katosi Rooman kulttuurin rappeuduttua. Keskiajalla betoni oli käytännössä tuntematon ja sitä alettiin käyttämään uudelleen vasta 1800-luvulla. Nykyiseen suosioonsa betoni nousi 1900-luvulla, kun se opittiin valamaan muottiin ja vahvistamaan teräksellä.
Betonin valmistuksessa käytetyn sementin valmistus edustaa arviolta 5-7 prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä, mutta lukua on vaikeaa varmistaa alan puutteellisen tilastoinnin johdosta. Puhtaasti Suomessa valmistetun sementin osalta luku on tosin energiatehokkaampien menetelmien ja laajan kiertotalouden soveltamisen ansiosta vain 1,6 % maamme hiilidioksidipäästöistä. Sementti on valmistettu jauhetusta kalkkikivestä, piioksidista (SiO2), rautaoksidista (Fe2O3) ja alumiinioksidista (AI2O3), jotka kuumennetaan pyörivässä uunissa noin 1450 ° C asteeseen. Tämän kemialliseen ja lämpöpalamiseen liittyvän prosessin aikana muodostuu klinkkeriä, josta lopullinen sementtituote valmistetaan jauhamalla klinkkeri hienojakoiseksi sementiksi. Poltossa vapautuu huomattavia määriä hiilidioksidia (CO2) (1 tonni sementtiä tuottaa 500-800 kilon päästön hiilidioksidia). Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteiden saavuttamiseksi ja ilmastonmuutoksen lieventämiseksi on sementin valmistuksen hiilijalanjäljen minimointi äärimmäisen tärkeässä roolissa.
Sementin tuotannnon hiili-intensiivisyyttä voidaan vähentää useilla eri keinoilla. Esimerkiksi energiatehokkaampien laitteiden käyttö vähentäisi sementin tuotannon hiilipäästöjä 4-8 prosenttia. Siirtyminen fossiilisista polttoaineista esimerkiksi biomassan ja jätepolttoaineiden käyttöön, voisi puolestaan laskea päästöjä 40 prosentilla. Klinkkerin koostumuksen korvaaminen muilla materiaaleilla voisi vähentää hiilidioksidipäästöjä jopa huimat 70–100 prosenttia.
Vaihtoehtoiset materiaaleja sementille kehitetään kuumeisesti. Lupaavimpana näistä ovat teollisuuden sivuvirroista saatavat ns. geopolymeerit, joilla voidaan korvata sementtiä. Tällaisen teknologian kehitystyöhön on myös Lujabetoni osallistunut yhdessä Oulun yliopiston kanssa. Myös magnesiumsilikaatin käyttöä sementin korvikkeena on tutkittu menestyksekkäästi.
Muita tehokkaita vaihtoehtoja ovat sementin valmistuksessa syntyvän hiilidioksidin talteenotto ja varastointi. Tämänkin osalta on käynnissä useita pilottihankkeita myös meillä Suomessa. Huolimatta menetelmän tarvitsemista laajoista investoinneista muihin menetelmiin verrattuna, tämä teknologia on erittäin houkuttelevaa sen suuren CO2-leikkauspotentiaalin ansiosta. Tuotannossa syntyvä hiilidioksidi otetaan talteen ja sidotaan se valmistusprosessissa uudelleen sementin tai betonin sisään.
Toinen erittäin mielenkiintoinen ja potentiaalinen menetelmä on valmistaa sementin tuotannossa syntyvästä hiilidioksidista polttoainetta. Yleisesti tätä teknologiaa kutsutaan Power-to-X –nimellä. Suomessakin on meneillään kehityshanke, jossa Finnsementin tuotantolaitoksen päästöistä talteen otettava hiilidioksidi ja Kemiran tehtaan tuotannon ylijäämävety yhdistetään kemiallisessa synteesissä, josta saadaan polttoaineeksi kelpaavaa synteettistä metanolia.
Blue Planet, kalifornialainen yritys, on kehittänyt mineralisaatioon pohjautuvan teknologian, joka käyttää co2:ta raaka-aineena synteettisen kalkkikiven tekemiseen. Hiilidioksidi otetaan talteen suoraan teollisuuden savukaasuista ja siitä valmistetaan hiilihapotettua liuosta. Kun liuos joutuu kosketuksiin metalli-ionien sekä kiviaineksen kanssa, muodostuu kiven ympärille synteettisiä kalkkikivikerroksia, joiden massasta 44 prosenttia on hiilidioksidia. Tätä teknologiaa hyödyntävästä betonista on valettu muun muassa yksi kiitotie San Franciscon kansainväliselle lentokentälle vuonna 2016.
Kanadalainen CarbonCure on puolestaan kehittänyt teknologian, jossa ruiskutetaan nestemäisessä muodossa olevaa hiilidioksidia suoraan märkään betoniseokseen. Hiilidioksidi reagoi sementin kalsiumionien kanssa muodostaen nanokokoista kalsiumkarbonaattimineraalia. Näin syntyneen betonin lujuus on suurempi kuin tavalliseen betoniin. Tätä tekniikkaa käyttää jo noin 150 yritystä ympäri Pohjois-Amerikkaa ja Kaakkois-Aasiaa.
On hienoa, että sementtiteollisuuden hiilidioksidipäästöjen alentamisen eteen tehdään nyt monella rintamalla aktiivisesti tutkimus- ja kehitystyötä ympäri maailmaa. Kun teknologia saadaan toimimaan ja myös taloudellinen yhtälö järkeväksi, ovat markkinat valmiina ottamaan ne vastaan avosylin. Myös Lujabetoni osallistuu aktiivisesti kehitystyöhön. Suurempia teknologisia läpimurtoja odotellessa Lujabetoni tarjoaa asiakkailleen jo nyt mahdollisuuden ostaa päästökompensointiin perustuvaa hiilineutraalia betonia. Olen varma, että astumme seuraavan vuosikymmenen aikana isoin askelin hiilineutraalin tai jopa hiilinegatiivisen betonin aikakauteen.
Jussi Hirvelä
Kirjoittaja on Luja-yhtiöiden brändi- ja viestintäjohtaja
Lähteet :
Rodgers, Climate change: The massive CO2 emitter you may not know about, BBC News (17.12.2018).
Rossi, Scientists are taking concrete steps towards reducing cement’s massive carbon footprint, Quartz (15.11. 2019).
Lara Pes, It’s not set in stone! Concrete production can become carbon neutral, (20.4.2020)
Lehne and F. Preston. Chatham House Report (2018) Making Concrete Change Innovation in Low-carbon Cement and Concrete.
A.Rathi, The Race to Reinvent Cement, Anthropocene Magazine.
Markus Haatainen, blogikirjoitus, https://lujabetoni.fi/2020/04/24/totuus-betonirakentamisen-hiilidioksidipaastoista/, (24.04.2020)
