Mitä vaikutuksia on materiaalivalinnoilla rakennuksen hiilijalanjälkeen?

Materiaalivalinnoilla on merkittävä vaikutus rakennuksen hiilijalanjälkeen. Rakennusmateriaalien tuotanto, kuljetus, käyttö, huolto ja kierrätys muodostavat suuren osan rakennuksen elinkaaren aikaisista päästöistä. Vähähiiliset materiaalit kuten puu, kierrätetyt tuotteet ja innovatiiviset biopohjaiset vaihtoehdot voivat pienentää hiilijalanjälkeä huomattavasti, kun taas perinteiset materiaalit kuten betoni ja teräs aiheuttavat usein enemmän päästöjä. Oikeilla materiaalivalinnoilla voidaan vähentää rakennuksen hiilijalanjälkeä jopa 30-50% ilman toiminnallisia kompromisseja.

Mitä tarkoitetaan rakennuksen hiilijalanjäljellä?

Rakennuksen hiilijalanjäljellä tarkoitetaan rakennuksen koko elinkaaren aikana syntyvien kasvihuonekaasupäästöjen kokonaismäärää. Tähän lasketaan materiaalien valmistus, kuljetukset, rakentaminen, käyttö, huolto ja lopulta purkaminen sekä materiaalien kierrätys tai hävitys. Päästöt ilmaistaan yleensä hiilidioksidiekvivalentteina (CO₂e), joka huomioi kaikki kasvihuonekaasut.

Hiilijalanjälki jaetaan tyypillisesti kahteen pääkategoriaan: valmistusvaiheen päästöihin (embodied carbon) ja käytönaikaisiin päästöihin (operational carbon). Valmistusvaiheen päästöt syntyvät ennen rakennuksen käyttöönottoa, kun taas käytönaikaiset päästöt muodostuvat rakennuksen elinkaaren aikana tapahtuvasta energiankulutuksesta ja ylläpidosta.

Rakennuksen hiilijalanjäljen mittaaminen on nykyaikaisen rakentamisen keskeinen työkalu, sillä rakennussektori aiheuttaa globaalisti noin 40% kaikista hiilidioksidipäästöistä. Suomessa rakennusten hiilijalanjälkeä ohjataan myös lainsäädännöllä, mikä tekee siitä entistä merkityksellisemmän mittarin.

Miten eri rakennusmateriaalit vaikuttavat hiilijalanjälkeen?

Eri rakennusmateriaalit vaikuttavat hiilijalanjälkeen huomattavan eri tavoin niiden valmistusprosessien, kuljetusten, käyttöiän ja kierrätettävyyden kautta. Betoni, joka on maailman käytetyin rakennusmateriaali, aiheuttaa merkittäviä hiilidioksidipäästöjä erityisesti sementin valmistuksen yhteydessä. Yhden betonitonnin valmistus tuottaa keskimäärin 100-150 kg CO₂-päästöjä.

Teräs on kestävä ja vahva materiaali, mutta sen valmistusprosessi on erittäin energiaintensiivinen. Teräksen valmistuksen päästöt ovat korkeat, mutta sen kierrätettävyys ja pitkä käyttöikä parantavat sen kokonaishiilitasetta. Yhden terästonnin tuotanto aiheuttaa tyypillisesti 1700-1900 kg CO₂-päästöjä.

Puu sitoo kasvaessaan hiilidioksidia ja varastoi hiiltä koko käyttöikänsä ajan, mikä tekee siitä ilmastoystävällisen vaihtoehdon. Puumateriaalien jalostus tuottaa huomattavasti vähemmän päästöjä kuin betonin tai teräksen valmistus. Massiivipuu- ja CLT-rakenteet ovat erityisen tehokkaita hiilivarastoja.

Tiili, lasi ja komposiitit asettuvat hiilijalanjäljeltään näiden väliin. Tiilen valmistus kuluttaa energiaa polttoprosessin vuoksi, mutta materiaalin pitkäikäisyys kompensoi tätä. Lasin tuotanto on energiaintensiivistä, mutta se on täysin kierrätettävää. Komposiittien hiilijalanjälki vaihtelee suuresti niiden koostumuksen mukaan.

Mitkä materiaalit ovat vähähiilisimpiä rakentamisessa?

Vähähiilisimpiä rakennusmateriaaleja ovat puu ja muut bioperäiset materiaalit, jotka sitovat hiiltä ja joiden jalostusprosessit aiheuttavat vähän päästöjä. Massiivipuu, CLT (Cross Laminated Timber) ja LVL (Laminated Veneer Lumber) ovat erinomaisia vaihtoehtoja, koska ne toimivat hiilivarastoina ja voivat korvata betonin ja teräksen monissa käyttökohteissa.

Kierrätetyt materiaalit ovat myös vähähiilisiä vaihtoehtoja. Kierrätettyjä rakennusosia, kuten ovia, ikkunoita ja rakenteita uudelleen käyttämällä voidaan välttää uusien materiaalien valmistuksesta aiheutuvat päästöt kokonaan. Kierrätetystä betonista, teräksestä tai puusta valmistettujen tuotteiden hiilijalanjälki on merkittävästi pienempi kuin neitseellisistä raaka-aineista valmistettujen.

Innovatiiviset biopohjaiset materiaalit kuten olki, hamppu, pellava ja sienirihmasto ovat nousevia vähähiilisiä vaihtoehtoja. Näitä käytetään erityisesti eristeissä ja komposiittimateriaaleissa. Esimerkiksi hamppubetoni yhdistää hamppukuitua ja kalkkia luoden hengittävän ja hiiltä sitovan materiaalin.

Maaperästä saatavat materiaalit kuten savi, kalkkikivi ja luonnonkivi ovat myös suhteellisen vähähiilisiä vaihtoehtoja, sillä ne vaativat vähemmän prosessointia kuin teolliset materiaalit.

Miten materiaalien kierrätettävyys vaikuttaa rakennuksen kokonaishiilijalanjälkeen?

Materiaalien kierrätettävyys vaikuttaa merkittävästi rakennuksen hiilijalanjälkeen elinkaaren loppupäässä. Kierrätettävät materiaalit vähentävät neitseellisten raaka-aineiden tarvetta, säästävät energiaa uusien tuotteiden valmistuksessa ja pienentävät jätteenkäsittelyn päästöjä. Rakennuksen purkuvaiheessa syntyvän materiaalin uudelleenkäyttö tai kierrätys voi pienentää hiilijalanjälkeä huomattavasti.

Kiertotalouden periaatteiden mukaisesti suunnitellut rakennukset mahdollistavat materiaalien tehokkaan kierrätyksen. Avainasemassa ovat purettavuus ja materiaalien eroteltavuus. Mekaanisin liitoksin kootut rakenteet ovat helpommin purettavissa ja materiaalit paremmin hyödynnettävissä kuin kemiallisin liitoksin kiinnitetyt.

Materiaalien kierrätettävyyttä edistävät rakennuksen materiaalitietokannat ja digitaaliset materiaalipassit, joiden avulla tulevaisuuden purkajat tietävät, mitä materiaaleja rakennus sisältää ja miten ne voidaan kierrättää. Tämä tehostaa materiaalien hyödyntämistä ja vähentää hiilipäästöjä.

Kierrätettävyydellä on erityisen suuri merkitys betonin ja teräksen kaltaisten korkean hiilijalanjäljen materiaalien kohdalla. Betonimurskeen käyttö uuden betonin runkoaineena ja teräksen kierrätys voivat vähentää näiden materiaalien hiilijalanjälkeä huomattavasti.

Kuinka arkkitehdit voivat optimoida materiaalivalintoja hiilijalanjäljen pienentämiseksi?

Arkkitehdit voivat merkittävästi pienentää rakennusten hiilijalanjälkeä tietoisilla materiaalivalinnoilla ja suunnitteluratkaisuilla. Suunnittelun varhaisessa vaiheessa tehdyt päätökset vaikuttavat eniten, joten hiilijalanjälkiarviointi tulisi integroida jo luonnossuunnitteluun. Elinkaariarviointi (LCA) ja hiilijalanjälkilaskenta ovat keskeisiä työkaluja tähän.

Materiaalitehokkuus on avainasemassa: käyttämällä oikean määrän materiaalia oikeissa paikoissa voidaan minimoida hiilijalanjälkeä. Tarkoituksenmukaiset rakenneratkaisut, materiaalien optimointi ja turhien pintamateriaalien välttäminen vähentävät päästöjä. Esimerkiksi ontelolaattojen käyttö massiivibetonilaattojen sijaan voi säästää huomattavasti betonia.

Paikallisten materiaalien suosiminen vähentää kuljetuksista aiheutuvia päästöjä. Samoin rakennusosien esivalmistus vähentää työmaalla syntyvää materiaalihukkaa ja parantaa rakennusosien laatua, mikä puolestaan pidentää niiden käyttöikää.

Rakennuksen suunnitteleminen pitkäikäiseksi, muuntojoustavaksi ja helposti purettavaksi vähentää elinkaaren kokonaispäästöjä. Mekaanisten liitosten suosiminen helpottaa materiaalien kierrättämistä rakennuksen elinkaaren lopussa. Olemassa olevien rakennusten uusiokäyttö ja korjausrakentaminen ovat usein vähähiilisempiä vaihtoehtoja kuin uudisrakentaminen.

Arkkitehti voi käyttää suunnittelun tukena erilaisia hiilijalanjäljen laskentaohjelmia, kuten One Click LCA tai SYKE:n rakentamisen päästölaskuria, joiden avulla voi vertailla eri materiaalivalintojen vaikutusta kokonaispäästöihin ja optimoida suunnitteluratkaisuja.