JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Betoni on maailman ylivertaisesti eniten käytetty rakennusmateriaali, ja sen keskeisen osa-aineen, portlandsementin tuotanto on sekä hiili-intensiivinen että päästöiltään vaikeasti vähennettävä prosessi. Sementin tuotannon hiili-intensiivisyyden ja betonin valtavan kulutuksen vuoksi betonin osuus kaikista maailmanlaajuisista hiilidioksidipäästöistä on jopa noin 7 % luokkaa. Luku tekee betonista toisaalta merkittävän ympäristöongelman, mutta myös yhden selkeän kohteen päästövähennystoimia ajatellen.

Korkeista päästöistään huolimatta betoni on ihmiskunnalle kriittinen materiaali, jota voidaan pitää viimeisen sadan vuoden aikana tapahtuneelle yhteiskunnalliselle ja taloudelliselle kehitykselle välttämättömänä. Siinä missä muiden hyödykkeiden kulutus on korkein nimenomaan vauraimmissa ja kehittyneimmissä maissa, betonin asukaskohtainen kulutus on ollut laskussa jo 70-luvun öljykriisistä lähtien. Valtaosa betoninkulutuksesta tapahtuukin tälläkin hetkellä juuri nousevissa talouksissa, jotka kaupungistuvat vauhdilla ja tarvitsevat uutta infrastruktuuria. Ilmastonmuutoksen vuoksi paine saada betonin hiilijalanjälkeä reilusti madallettua ovat erittäin korkeat, mutta samalla betonin maailmanlaajuinen kulutus on nousussa.

Päästövähennykseen on monia keinoja, niin sementintuotannon prosessien, rakentamisen materiaalitehokkuuden kuin elinkaaren jälkeisen kierrätyksenkin kehittämisen kautta. Arkkitehdin vaikutusmahdollisuudet betonin hiilipäästöjen vähentämisessä liittyvät ennen kaikkea materiaalitehokkuuteen, jota voi edistää runkoratkaisun valinnalla ja mitoituksella, sekä muuntojouston ja purettavuuden suunnittelulla. Erityisesti purettavaksi suunnitellut pilari- ja palkkiperusteiset ratkaisut ovat suositeltavia hyvän muuntojoustavuuden ja uudelleenkäytettävyyden vuoksi. Karbonatisoitumisen myötä syntyvää hiili­nielua voidaan edistää joko käyttöiän aikana pintamateriaali­valinnoilla tai murskaamalla betoni elinkaarensa päässä. Rakennusten hiilijalanjälkeä voidaan vähentää myös passiivisin keinoin, hyödyntämällä betonin korkea lämpökapasiteetti aurinkoenergian varastoimisessa.

Concrete optimism : on sustainability of concrete and architects’ influence in the era of climate change

Abstract

Concrete is the most used building material in the world and the production of its central constituent, Portland cement is a carbon intensive and hard to abate process. Because of the massive consumption of concrete and the carbon intensity of cement production, concrete is responsible for approximately 7 % of all global carbon dioxide emissions. On one hand it makes concrete a considerable environmental problem, and on the other, it represents a clear target for emission abatement action.

Despite the high level of emissions, concrete is a critical material for humanity, which one could consider as a necessity for the economic and social development in the past century. Whereas other goods and services are consumed the most in the wealthiest and most developed countries, per capita consumption of concrete has been on the decline since the 70s global oil crisis. Most of the current consumption of concrete happens in rising economies, which are experiencing a high rate of urbanisation and need new infrastructure. Due to climate change, pressures to abate the carbon emissions of concrete are very high, but at the same time the global demand for concrete is rising.

There are multiple ways for abatement of concrete related carbon emissions through the development of cement production processes as well as material efficiency of construction and better recycling and reuse at the end of service life. From an architect’s perspective the opportunities for abatement are largely based on material efficiency, which can be achieved through the choice of structural system and dimensioning as well as design for flexibility and disassembly. Column and beam based systems that are designed for disassembly should be encouraged as they are both flexible and demountable for re-use. Carbon sink through carbonation can be enhanced at the end of concrete’s life cycle by crushing it or during the life cycle via surface finish choices. Concrete’s high thermal capacity can also be harnessed to absorb and store solar energy.