Categories
Artikkelit Pulssi Hiilineutraaleja ratkaisuja

Vähähii­lisen betonin päästö­vä­hen­nys­po­ten­tiaali kerrostalorakentamisessa

Suomen betoniyh­distys julkaisi alkuvuonna 2022 valmis­be­tonien vähähii­li­syys­luo­ki­tuksen. Vähähii­li­syys­luokat ovat GWP.REF, GWP.85, GWP.70, GWP.55 ja GWP.40. GWP.REF edustaa vuoden 2021 keski­mää­räistä Suomen päästö­tasoa valmis­be­to­neille siten, että puolet betoni­val­mis­ta­jista alittaa ja puolet ylittää kyseisen päästö­tason. Luokkien yhtey­dessä olevat luvut 85, 70, 55 ja 40 viittaavat siihen, kuinka monta prosenttia kysei­sessä luokassa päästöarvo on referens­si­ta­sosta. Toisin sanoen vähähii­li­sillä valmis­be­to­neilla voidaan saavuttaa 15, 30, 45 tai 60 prosentin päästö­vä­hen­nykset referens­si­tasoon. Ensim­mäisiä vähähii­li­syyden luoki­tuksia on jo myönnetty betonia­se­mille. Huomioi­tavaa on, että kaikkia päästö­tasoja ei tule olemaan saata­villa kaikilla eri laaduilla ja lujuus­luo­killa. Nyrkki­sääntönä on, että pienemmän päästö­vä­hen­nys­po­ten­ti­aalin luokat ovat yleisemmin saata­villa, kun taas erityi­sesti infra­ra­ken­ta­misen raken­teissa käytetyt P-luokkien ja korkeampien päästö­vä­hen­nyksien luokat GWP.55 ja GWP.40 saatavuus voi olla heikompaa [1-2].

Betonin osuus uudis­ra­ken­nusten hiilijalanjäljestä

Karelian Raken­ta­misen vihreä siirtymä -hankkeessa on marras­kuuhun 2022 mennessä laskettu neljän eri uudis­kohteen elinkaa­riar­viointi, eli LCA. Kaikkia arvioituja kohteita yhdistävä tekijä on teräs­be­to­ni­runko. Yksi kohteista on raken­nettu jo vuonna 2008, mutta betoni­rungon osalta se vastaa edelleen hyvin nykyhetken raken­ta­mista. Elinkaa­riar­viointi on laskettu kaikista kohteista käyttäen One Click LCA -ohjelmaa ja Ympäris­tö­mi­nis­teriön raken­nuksen vähähii­li­syyden arvioin­ti­me­ne­telmää. Alla kuvaus kohteista ja niiden elinkaa­riar­viointien tulokset.

Case 1: Asuin­ker­rostalo 1

  • Koko ja raken­nus­vuosi: 2223 m², 2022
  • E-luku, energia­luokka ja lämmi­tys­muoto: 88 (2018), B ja kaukolämpö
  • Runko­jär­jes­telmä paikal­la­va­letut massii­vi­be­to­ni­laatat 200 / 240mm, ulkoseinät sandwich tai sisäkuo­rie­le­menttejä. Rapattu tai lasijulkisivu.
  • Betonin osuus 4,51 kgCO2e/m² ja 23,2% kaikista päästöistä.

Case 2: Asuin­ker­rostalo 2

  • Koko ja raken­nus­vuosi: 3591 m², 2023
  • E-luku, energia­luokka ja lämmi­tys­muoto: 87 (2018), B ja kaukolämpö
  • Runko­jär­jes­telmä paikal­la­va­letut välipohjat, kantavat sisäkuo­rie­le­mentti ulkoseinät. Pääasiassa muuratut ja rapatut julkisivut.
  • Betonin osuus 4,51 kgCO2e/m² ja 23,2% kaikista päästöistä.

Case 3: Tavaratalo

  • Koko ja raken­nus­vuosi: 5405 m², 2023
  • E-luku, energia­luokka ja lämmi­tys­muoto: 130 (2018), B ja maalämpö
  • Runko­jär­jes­telmä pilari­palk­ki­runko. Pääasiassa teräs­be­to­ni­pi­larit, delta­palkit ja ontelo­laatat vaaka­ra­ken­teina. Ulkoseinät kantavia betoni­seiniä betoni­sella ulkokuo­rella tai pelti-villa-pelti sandwich elementillä.
  • Betonin osuus 4,88 kgCO2e/m² ja 27,7% kaikista päästöistä

Case 4: Päivittäistavarakauppa

  • Koko ja raken­nus­vuosi: 1991 m², 2008
  • E-luku, energia­luokka ja lämmi­tys­muoto: 285 (2007), E ja kaukolämpö
  • Runko­jär­jes­telmä pilari­palk­ki­runko. Pääasiassa teräs­be­to­ni­pi­larit, HTT-laatat yläpoh­jassa. Ulkoseinät puuran­ka­run­koiset kevytrakenteiset.
  • Betonin osuus 3,11 kgCO2e/m² ja 11,1% kaikista päästöistä

Yllämai­nitut betonin päästö­arvot sisäl­tävät sekä elementti-, että paikal­la­va­lu­ra­ken­teissa olevan betonin. Betoni­rau­doitteet on rajattu tämän ulkopuo­lelle ja ne kuuluvat teräso­sioon. Jälkim­mäisen asuin­ker­ros­talon (case 2) kohdalla betonin osuus on pienempi. Eroa asuin­ker­ros­ta­lojen päästöissä selittää muun muassa se, että jälkim­mäi­sessä kohtessa kella­ri­kerros kuuluu raken­nus­paikkaan, kun ensim­mäi­sessä se on osa raken­nuksen arviointia. Kella­ri­ker­rok­sella on vaiku­tusta päästöihin, koska siinä sijaitsee esimer­kiksi väestön­suoja, jossa on runsaasti terästä ja betonia. Ensim­mäi­sessä asuin­ker­ros­ta­lossa on lisäksi betoniset julki­si­vue­le­mentit, kun jälkim­mäi­sessä julki­sivut on muuratut tai levyrakenteiset.

Rakennusten elinkaariarvion tulokset esittettynä kuvaajana ja taulukkona.
Taulukko 1. Arvioi­tujen raken­nusten hiili­ja­lan­jäljet kokonaisuudessaan.

Taulu­kosta 1 havaitaan, että eri kohteiden välillä hajontaa on enemmän lähinnä vaiheessa B6, eli energian­ku­lu­tuk­sessa. Päivit­täis­ta­va­ra­kaupan pylväs on kysei­sessä vaiheessa reilusti muita korkeampi, joka selittyy erityi­sesti sillä, että kohde on raken­nettu jo vuonna 2008, kun energia­te­hok­kuuden määräykset eivät olleet vielä samalla tasolla kuin nyt. Lisäksi päivit­täis­ta­va­ra­kau­passa on runsaasti kylmä­lait­teita, jotka nostavat energian­ku­lu­tusta. Betonin valmis­tuksen ympäris­tö­vai­ku­tukset ajoit­tuvat vaiheeseen A1-A3, eli raken­nus­tuot­teiden valmistukseen.

Eri materiaalien osuus päästöistä esitetty pylväsdiagrammina ja taulukkona.
Taulukko 2. Päästö­ja­kauma materiaaleittain.

Betonin valmis­tuksen päästöt vaihte­levat laske­tuissa kohteissa 38 – 52 prosentin välillä materi­aalien valmis­tuksen päästöistä (A1-A3) ja kaikista päästöistä 11,1 – 27,7 prosentin välillä (A-C). Puuma­te­ri­aalin ympäris­tö­vai­ku­tukset ovat negatii­viset osassa kohteissa johtuen laskusään­nöistä, joiden mukai­sesti vaiheessa A1-A3 (materi­aalien valmistus) puun hiili­nielu lasketaan negatii­visena ja elinkaaren lopussa vaiheessa C3 (jätteen­kä­sittely) positii­visena [3].

Päästö­vä­hen­nys­po­ten­tiaali asuin­ker­ros­ta­lossa vähähii­li­sellä betonilla

Tarkas­tel­taessa päästö­vä­hen­nys­po­ten­ti­aalia vähähii­li­sellä betonilla tarkastelu keskittyy ensim­mäiseen asuin­ker­ros­taloon. Betonin valmis­tuksen päästöt olivat kohteessa kaikkien raken­nus­ma­te­ri­aalien valmis­tuksen päästöistä noin 52 prosenttia. Jakauma muodostuu siten, että paikal­la­va­luissa ja esimer­kiksi sauma­va­luissa käytet­tävien valmis­be­tonien osuus tästä on 23,1 prosenttia ja element­ti­ra­ken­teissa käytetyn betonin 28,9 prosenttia. Betonien vähähii­li­syys­luo­kitus on tarkoi­tettu nimenomaan valmis­be­to­neille, eikä niinkään element­ti­teol­li­suuteen. Päästö­vä­hen­nys­po­ten­tiaali laskettiin kahdella tavalla, pelkille valmis­be­to­neille ja valmis­be­to­neille sekä elementeille.

 GWP.REF (Perustaso)GWP.85  GWP.70  GPW.55  
Valmis­be­tonin valmis­tuksen päästöt raken­nuk­sessa (A1-A3):222467 kgCO2e189097 kgCO2e  
-> vähennys 33,4 tonnia CO2e, vastaa 3,4 suoma­laisen vuotuisia päästöjä
155727 kgCO2e  
-> vähennys 66,7 tonnia CO2e, vastaa 6,7 suoma­laisen vuotuisia päästöjä
1222357 kgCO2  
-> vähennys 100,1 tonnia CO2e, vastaa 10,1 suoma­laisen vuotuisia päästöjä
Raken­nuksen kaikkien materi­aalien valmis­tuksen päästöt (A1-A3):964660 kgCO2e tai 8,68 kgCO2e/m²/a931289 kgCO2e tai 8,38 kgCO2e/m²/a    
-> vähennys 3,5 %
897919 kgCO2e tai 8,08 kgCO2e/m²/a  
-> vähennys 6,9 %
864549 kgCO2e tai 7,78 kgCO2e/m²/a    
-> vähennys 10,4 %
Raken­nuksen koko elinkaaren päästöt (raken­ta­minen + käyttö + purku): 2164091 kgCO2e tai 19,47 kgCO2e/m²/a2130720 kgCO2e tai 19,17 kgCO2e/m²/a  
-> vähennys 1,5 %
2097350 kgCO2e tai 18,87 kgCO2e/m²  
-> vähennys 3,1 %
2063980 kgCO2e tai 18,57 kgCO2e/m²  
-> vähennys 4,6 %
Taulukko 3. Päästö­vä­hen­nys­po­ten­tiaali valmisbetonilla.

Taulu­kosta 3 voidaan havaita, että vaihta­malla valmis­betoni eri tasojen vähähii­lisiin betoneihin on hiili­ja­lan­jälkeä pienentävä vaikutus materi­aalien valmis­tuksien päästöihin 3,5 % – 10,4 % ja koko elinkaaren kaikkiin päästöihin 1,5 % – 4,6 %. Tällä toimen­pi­teellä yksinään ei raken­nuk­sesta saa hiili­neut­raalia, mutta toimenpide voisi auttaa tulevan hiili­ja­lan­jäljen raja-arvon alitta­mi­sessa. Raja-arvot hiili­ja­lan­jäl­jelle eivät ole vielä tiedossa arvioin­ti­het­kellä. Arvioi­ta­vassa kohteessa on paikal­la­va­letut väli-, ala- ja yläpohjat, mutta pysty­ra­kenteet ovat betonie­le­menttejä. Jos kohteessa olisi myös paikal­la­va­letut seinät, olisi poten­tiaali isompi.

 GWP.REF (Perustaso)GWP.85  GWP.70  GPW.55  
Valmis­be­tonin valmis­tuksen päästöt raken­nuk­sessa (A1-A3):501399 kgCO2e426189 kgCO2e  
-> vähennys 75,2 tonnia CO2e, vastaa 7,6 suoma­laisen vuotuisia päästöjä
350979 kgCO2e  
-> vähennys 150,4 tonnia CO2e, vastaa 15,1 suoma­laisen vuotuisia päästöjä
275769 kgCO2  
-> vähennys 225,6 tonnia CO2e, vastaa 22,7 suoma­laisen vuotuisia päästöjä
Raken­nuksen kaikkien materi­aalien valmis­tuksen päästöt (A1-A3):964660 kgCO2e tai 8,68 kgCO2e/m²/a889450 kgCO2e tai 8,0 kgCO2e/m²/a
-> vähennys 7,8 %
814240 kgCO2e tai 7,33 kgCO2e/m²/a  
-> vähennys 15,6 %
739030 kgCO2e tai 6,65 kgCO2e/m²/a  
-> vähennys 23,4 %
Raken­nuksen koko elinkaaren päästöt (raken­ta­minen + käyttö + purku): 2164091 kgCO2e tai 19,47 kgCO2e/m²/a2088881 kgCO2e tai 18,79 kgCO2e/m²/a  
->vähennys 3,5 %
2013671 kgCO2e tai 18,12 kgCO2e/m²  
->vähennys 7,0 %
1938461 kgCO2e tai 17,44 kgCO2e/m²  
-> vähennys 10,4 %
Taulukko 4. Päästö­vä­hen­nys­po­ten­tiaali huomioiden kaikki betoni­tuotteet, myös elementit.

Päästö­vä­hennys on isompi, kun kaikki betoni­ra­kenteet otetaan arviointiin mukaan, kuten yllä olevasta taulu­kosta 4 voidaan havaita. Vaihta­malla kaikki betonit vähähii­lisiin on päästöjä laskeva vaikutus materi­aalien valmis­tuksien päästöihin 7,8 % – 23,4 % ja koko elinkaaren kaikkiin päästöihin 3,5 % – 10,4 % laskeva. Arviointi ei kuitenkaan ole täysin realis­tinen, sillä todel­li­suu­dessa element­ti­ra­ken­teissa päästö­vä­hen­nys­po­ten­tiaali ei ole aivan näin suuri.


Lähteet:

  1. Betoniyh­distys. (2022). BY-Vähähii­li­syys­luo­kitus. https://vahahiilinenbetoni.fi/
  2. Kiwa. (2022). Serti­fi­kaat­tihaku. https://www.kiwa.com/fi/fi/palvelutyyppi/sertifiointi-ja-arviointi/sertifikaattihaku/.
  3. Ympäris­tö­mi­nis­teriö. (2021). Raken­nuksen vähähii­li­syyden arvioin­ti­me­ne­telmä 2021. https://www.lausuntopalvelu.fi/FI/Proposal/DownloadProposalAttachment?attachmentId=15860.

Kirjoittaja:

Juuso Kokkonen, projek­ti­koor­di­naattori, Karelia-ammattikorkeakoulu

Tämä artikkeli on osa Raken­ta­misen vihreä siirtymä RAVI -projektin toimen­pi­teitä. RAVI-projektin tavoit­teena on edistää raken­ta­misen vähähii­listen ratkai­sujen ja prosessien käyttöön­ottoa, vahvistaa vähähii­liseen raken­ta­miseen liittyvää materiaali- ja tuoteo­saa­mista sekä nopeuttaa digita­li­saation hyödyn­tä­mistä raken­ta­misen proses­seissa. RAVI-projektin päära­hoit­tajana toimii Pohjois-Karjalan maakun­ta­liitto REACT-EU EAKR-ohjelmasta.

Logot Pohjois-Karjalan maakuntaliitto, Business Joensuu, EAKR