Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Maailman hiekka hupenee

Kun rakennetaan betonista taloja tai tehdään teitä, tarvitaan soraa ja hiekkaa. Monessa paikassa maailmalla hiekka­esiintymät kuitenkin ehtyvät kovaa vauhtia. Korvaavan tuotteen löytämisellä alkaa olla kiire.

Claus Lunau

Rakennusteollisuuden betonin tarve on lähes loputon. Tänä vuonna betonin kulutus koko maailmassa ylittää 50 miljardia tonnia.

Määrä riittäisi peittämään koko Uudenmaan maakunnan kahden metrin paksuisella betonikuorella.

Betoni on suosittu rakennusaine siksi, että se on luja, kestävä ja helposti muovailtava. Ongelmaksi on vain muodostunut se, että betonin raaka-aineet ovat hupenemassa hälyttävää vauhtia.

Rakennusalalla käytetään valtavia määriä hiekkaa betoninvalmistuksessa. Tässä valetaan betonielementtejä tunneliin.

© qaphotos.com/Alamy/ImageSelect

Betoni valmistetaan sementin ja veden seoksesta, johon lisätään hiekkaa, soraa ja muita kiviaineksia. Kiihtyvä rakennusboomi on pian tyhjentänyt maailman sora- ja hiekkavarannot.

Sorakuopat on kaavittu tyhjiin, hiekkarannat on kaivettu pois, ja jokien pohjastakin on pian imetty talteen jokainen liikenevä hiekanjyvä.

Jos korvaavaa tuotetta ei löydetä, uusia betonitaloja tai maanteitä ei voida rakentaa. Nykymenolla hiekka betonirakentamisen tiimalasissa loppuu hyvin pian, mutta ratkaisu saattaa olla näköpiirissä. Soran seuraaja tulee ehkä aavikolta.

Sora on raaka-aineiden kakkonen

Soraa – eli tarkan määritelmän mukaan kiviainesta, jonka raekoko on 2–20 millimetriä – kulutetaan niin valtavasti, että se on ihmiskunnan toiseksi eniten käyttämä raaka-aine.

Vain vettä käytetään enemmän. Vettä on kuitenkin maailmassa niin paljon – noin 1 400 miljoonaa kuutiokilometriä – että siitä ei ole pulaa.

Soraa sen sijaan kuluu niin paljon, että luonnonvoimat eivät ehdi tuottaa uutta samassa tahdissa.

Sora ja hiekka ovat syntyneet kallioperän murskautuessa. Pohjoismaiden soraesiintymistä suuri osa on syntynyt jääkaudella, kun jääpeite rouhi kallioperää.

Kun jäätiköt sulivat, sulamisvedet veivät murskautunutta kiviainesta mukanaan. Jäätikkövirtojen pohjalle kerääntyneestä sorasta muodostui soraharjuja.

Osa sorasta ja hiekasta päätyi meriin ja järviin, mutta kun maaperä kohosi jäämassojen hävittyä, iso osa vesistöjen sora- ja hiekkaesiintymistä nousi rannoille ja sisämaahan.

Yhteen kilometriin moottoritietä tarvitaan 25 miljoonaa kiloa soraa.

Kallioiden ja kivien rapautumista on tapahtunut miljardeja vuosia, mutta soran ja hiekan taloudellinen arvo oivallettiin vasta 1800-luvulla.

Sora on erinomainen materiaali muun muassa teiden rakentamiseen, sillä sen erikokoiset kulmikkaat rakeet pysyvät hyvin koossa ja ne on helppo muotoilla yhtenäiseksi kerrokseksi. Sorapatja muodostaa tielle vankan perustan, joka kestää myös pakkasta ja sadetta.

Teiden rakentamiseen kuluu valtava määrä soraa. Moottoritien asvaltin alla on noin 75 senttiä paksu sorakerros. Niinpä kilometriin nelikaistaista moottoritietä tarvitaan 15 000 kuutiometriä soraa.

Maanteiden alle onkin kaadettu melkoinen soramäärä, sillä jo pelkästään Euroopassa on noin 77 000 kilometriä moottoriteitä.

Maailman betonin ja hiekan kulutus kasvaa kiivaasti. Vuonna 2020 vuotuinen betonintuotanto nousee ensi kertaa yli 50 miljardiin tonniin.

© Shutterstock

Kaikkein eniten hiekkaa ja soraa nielee kuitenkin betonin valmistus.

Betoni on tunnettu antiikin ajoilta asti, mutta betonirakentamisen läpilyönti tapahtui 1960-luvulla. Silloin siitä tuli pääasiallinen rakennusaine niin isoissa teollisuusrakennuksissa kuin asuintaloissakin.

Pian soran kysyntä oli kasvanut niin suureksi, että pienet sorakuopat kasvoivat isoiksi avolouhoksiksi, jotka nyt on joko jätetty arviksi luontoon tai yritetty maisemoida istuttamalla niihin puita ja muuta kasvillisuutta.

Maailman suurin sorakuoppa tuottaa 300 miljoonaa tonnia hiekkaa vuodessa.

Uutta soraa syntyy koko ajan, kun kalliot rapautuvat. Prosessi on kuitenkin aivan liian hidas, jotta rakennusteollisuus voisi hyödyntää uutta soraa.

Jäljellä ei myöskään juuri ole sellaisia vanhoja esiintymiä, joiden käyttäminen olisi taloudellisesti kannattavaa tai ekologisesti hyväksyttävää.

25 000 tonnia kilometriä kohti

Sora on hyvä mutta painava materiaali. Kuutiometri soraa painaa noin 1 700 kiloa. Yhteen kilometriin moottoritietä tarvittavat 15 000 kuutiometriä painavat siis noin 25 000 tonnia.

Massa on niin suuri, että jo yhteen metriin moottoritietä kuluu kuorma-auton lavallinen soraa. Jos sora pitää tuoda kaukaa, kustannukset ja ilmastopäästöt kasvavat pian melkoisiksi.

Dubain pilvenpiirtäjät on rakennettu betonista, jonka hiekka tuotiin 10 000 kilometrin päästä Australiasta.

Yleisimmät soranlähteet maailmalla ovat tähän asti olleet jokien ja meren pohjalle kertyneet kerrostumat.

Jos tavoitellaan lyhyen aikavälin taloudellista etua, soran kaivaminen joenpohjasta tai imeminen merestä voi olla kannattavaa, mutta ympäristöhaitat voivat olla korvaamattomat.

Seuraukset alueen luonnolle voivat olla niin tuhoisat, että asukkaat menettävät elinkeinonsa.

Maailman suurin hiekkaimuri luo tekosaaria

Hiekkaimuri Tain Kun Ho lisää Kiinan pinta-alaa pumppaamalla tunnissa 6 000 kuutiota hiekkaa 35 metrin syvyydestä.

Näin on käymässä Mekongjoen suistossa Vietnamissa ja Kambodžassa. Mekong on maailman kymmenenneksi suurin joki, ja sen suisto Etelä-Kiinan meren rannalla on alueen tärkeimpiä soranottoalueita.

Sieltä kaivetaan joka vuosi 55 miljoonaa tonnia soraa ja hiekkaa. Kaivun jäljiltä joen vedenpinta on laskenut metrin, ja se on saanut rantapenkereet romahtamaan.

Nyt merivesi virtaa yhä syvemmälle suistoalueelle, missä se pilaa riisipellot.

Mekongin sivujoen Tonle Sapin rantojen kosteikot ovat olleet tärkeä kutupaikka monille kaloille.

Normaalisti monsuunisateiden aikaan vesi on virrannut Mekongista ja Tonle Sapista kosteikkoihin, ja siellä syntyneet kalat ovat hakeutuneet Mekongiin etsimään ravintoa.

Samalla iso osa niistä on päätynyt kalastajien verkkoihin.

Nyt soranotto on leventänyt uomia Mekongissa niin paljon, että monsuunisateet eivät enää työnnä vettä sivujokiin.

Tonle Sapin kosteikoissa syntyy entistä vähemmän kalaa, ja kalansaaliit pienenevät. Mekongin kalansaaliista riippuu noin 60 miljoonan ihmisen toimeentulo.

Hiekkakuume jättää arvet

Hiekan, soran ja muun rakentamisessa tarvittavan kiviaineksen kysyntä on kovaa. Joka päivä kaivinkoneet ja pumput nostavat miljoonia tonneja kiviainesta niin maissa kuin merelläkin.

Hiekkaimurit pilasivat järven

Jangtsejoella Kiinassa soranotto sai aikaan niin pahat ympäristötuhot, että vuonna 2000 viranomaiset kielsivät soran imemisen joen pohjasta. Kiellon seurauksena soranotto siirtyi Poyangjärvelle, joka on yhteydessä Jangtseen 600 kilometrin päässä Shanghaista.

Järvestä ja sen ympäristön vesistöistä tuli pian maailman suurin soranottamo.

Satelliittikuvista näkyy selvästi, miten soranotto on muutamassa vuodessa runnellut alueen maisemaa. Seuraukset luonnon ekosysteemille ovat olleet tuhoisat.

Monet uhanalaiset lintulajit ovat menettäneet elinalueensa. Murjotut joenuomat eivät myöskään säätele veden virtausta entiseen tapaan. Tästä on seurannut tulvia, joista ovat kärsineet myös alueen asukkaat.

Muutkin raaka-aineet käyvät vähiin

Hiekka ei ole ainoa luonnonvara, jota ihmiskunta kuluttaa nopeammin kuin maapallo tuottaa. Tässä kolme raaka-ainetta, joiden kato uhkaa niin hiukkastutkimusta ja elektroniikkateollisuutta kuin maatalouttakin.

  • © ken ikeda madsen/shutterstock

    Fuusioreaktorista toivotaan heliumia

    Helium on radioaktiivisen hajoamisen sivutuote. Sitä syntyy, kun Maan vaipan uraani ja torium vuosituhansien mittaan hajoavat. Joka vuosi syntyy noin 3 000 tonnia heliumia, mutta kulutus on 12–15-kertainen. Vaje täytetään eristämällä heliumia maakaasusta. Nykytahdilla helium loppuu 100 vuodessa. Toivo on fuusiotekniikassa: jos fuusiovoimala joskus toimii, vetyatomien (deuteriumin ja tritiumin) yhdistyessä saadaan energian (keskellä) lisäksi heliumia (ylhäällä oikealla).

  • Alumiini korvaa litiumin

    Litium on tällä hetkellä maailman halutuimpia metalleja. Esiintymien kokonaismääräksi arvioidaan 16 000 000 tonnia, mikä riittäisi 260 miljoonan sähköauton akkuihin. Jos kaikki nykyiset miljardi autoa korvataan sähköautoilla, tarvitaan vaihtoehtoja litiumille. Sellainen voisi olla alumiini, jota on maapallolla yllin kyllin. Uusissa akuissa olisi alumiininen negatiivinen napa ja positiivinen napa koostuisi grafiitista ja titaaninitridistä.

  • © Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

    Fosforitäydennystä viemäristä

    Fosforia käytetään ennen muuta lannoitteisiin. Niitä kulutetaan niin paljon, että 30–40 vuoden kuluttua luonnon fosforiesiintymät ehtyvät. Vajetta voidaan paikata tehokkaalla jätevesien puhdistuksella. Kotitalouksien jätevesistä voidaan ottaa talteen esimerkiksi struviittimineraalia, joka sisältää fosforia, magnesiumia ja typpeä. Tehokkaalla puhdistustekniikalla saadaan kiteytettyä ja otettua uusiokäyttöön noin puolet jätevesien fosforista.

Hiekan imeminen merenpohjasta ei ole parempi vaihtoehto. Hiekan ja soran mukana katoaa monen kasvin ja eläimen elinympäristö.

Rannan edustalla olevat pohjan hiekkakerrokset myös suojaavat rannikkoa myrskyiltä.

Kun merenpohjan muodot muuttuvat, paikalliset virtaukset voivat muuttua niin, että hiekka huuhtoutuu pois myös rannasta. Luonnon vuosituhansien kuluessa muovaama hiekkaranta voi pahimmassa tapauksessa kadota kokonaan.

Hiekan imurointiin liittyvät ongelmat ovat saaneet muutkin kuin kiinalaiset rajoittamaan sitä.

Seurauksena on hiekkapula, ja kun entiset esiintymät on pian raavittu puhtaaksi, ratkaisua täytyy etsiä muualta, jos rakentaminen jatkuu nykytahtia.

Järkevää olisi tietysti kierrättää purettavien rakennusten betonia.

© Shutterstock

Rakentajat eivät ole kuitenkaan innostuneet aiheesta. Vanhan betonin tarkkaa koostumusta on vaikeaa arvioida, ja betonin ominaisuudet riippuvat siitä, missä suhteessa siinä on sementtiä, vettä ja soraa.

Betonirakennukset tehdään kestämään ainakin sata vuotta, ja vielä ei tiedetä, onko kierrätetty betoni yhtä kestävää kuin uusi.

Toistaiseksi siis kierrätys ei ole ratkaisu. Sen sijaan apua etsitään aavikolta.

Harkkoja aavikon hiekasta

Pelkästään Saharassa on 30 000 kertaa niin paljon hiekkaa kuin betoninvalmistukseen kuluu vuodessa. Aavikon hiekkaa ei kuitenkaan voi sellaisenaan lapioida betonimyllyyn.

Saharan ja muiden aavikoiden hiekan on muovannut tuuli eikä jäätikkö tai virtaava vesi. Siksi hiekanjyvät ovat pieniä, pyöreitä ja sileitä eivätkä ne pysy koossa.

Woestijnzand is gevormd door de wind en te fijnkorrelig voor de gewone betonproductie.

© Shutterstock

Niinpä aavikkohiekasta ei ole raaka-aineeksi betoniin eikä teiden perustuksiin.

Vaikka esimerkiksi Dubain naapurissa on miljardeja kuutiometrejä hiekkaa, kaupungin pilvenpiirtäjien rakentamiseen tarvittava hiekka ja sora on imuroitu Persianlahden pohjasta tai tuotu jopa Australiasta asti eli kymmenentuhannen kilometrin päästä.

Aavikkohiekka on kuitenkin niin runsas ja houkutteleva luonnonvara, että siitä yritetään kehittää raaka-ainetta betoninvalmistukseen.

Saksalaisyhtiö Multicon on kehittänyt menetelmän, joka voi tehdä aavikon hiekasta käyttökelpoista.

Liima tekee aavikon hiekasta soraa

Saksalaistutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jolla hieno mutta käyttökelpoinen aavikkohiekka voidaan muuttaa betoniin sopivaksi soran kokoisiksi hiekkapelleteiksi. Hiekanjyvät käsitellään sideaineella, jonka koostumus on liikesalaisuus.

Saksalaistutkijoiden keksintö perustuu siihen, että aavikon hieno hiekka jauhetaan vielä hienommaksi kivijauheeksi.

Sitten kivijauheesta valmistetaan rakeita samaan tapaan kuin sahanpurusta tehdään pellettejä.

Kivijauheesta saadaan pellettejä sekoittamalla siihen liimaksi erikoisvalmisteista sideainetta. Näin saadaan aikaan rakeita, joiden läpimitta on 1–15 millimetriä, eli juuri sopivaa raaka-ainetta betoniin.

Saksalaisen Multicon-yrityksen aavikon hiekasta valmistama betoni on yhtä lujaa kuin tavallinen betoni.

© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Toinen saksalaisyritys, Polycare, on kehittänyt betonin korvaajan, joka valmistetaan Namibin aavikon hiekasta Namibiassa.

Aineen tarkka resepti on liikesalaisuus, mutta siinäkin hiekkaan sekoitetaan vettä ja yhtiön itse kehittämää sideainetta. Tuloksena on rakennusmateriaali, joka on yhtiön mukaan yhtä lujaa ja kestävää kuin tavallinen betoni.

Lisäksi valmistuksessa luvataan syntyvän vähemmän hiilidioksidipäästöjä kuin tavallisen betonin tuotannossa.

Polycare on jo perustanut Namibiaan koetehtaan, joka valmistaa yhtiön menetelmällä hiekasta rakennusharkkoja.

Hiekka tulee Namibin aavikolta, missä sitä on miljardeja tonneja. Hiekkaharkoista on tarkoitus rakentaa edullisia tyyppitaloja.

Polycare-yrityksen tiilet on tehty aavikon hiekasta ja niitä voidaan latoa kuin lego-palikoita.

© PolyCare

Aika näyttää, ratkaiseeko maailman betoninnälän Polycare, Multicon vai jokin aivan muu yhtiö tai keksijä, mutta aikaa ei ole paljon.

Niiden 15 minuutin aikana, jotka keskivertolukija käyttää tämän jutun lukemiseen, kaivinkoneet ja hiekkaimurit ovat verottaneet maailman sora- ja hiekkaesiintymiä yli miljoona tonnia.

Lue myös:

Raaka-aineet

Mikä ero on mullalla ja hiekalla?

1 minuuttia
Raaka-aineet

Mistä liitu on peräisin?

1 minuuttia
Juomakelpoista vettä vain vähän
Raaka-aineet

Juomakelpoista vettä vain vähän

1 minuuttia

Kirjaudu sisään

Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
Näytä Piilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!

Nollaa salasana

Syötä sähköpostiosoitteesi, niin saat ohjeet salasanasi nollaamiseksi.
Tarkista sähköpostiosoite

Tarkista sähköpostisi

Olemme lähettäneet sinulle sähköpostia osoitteeseen . Siinä on ohjeet, joiden avulla voit nollata salasanasi. Jos et ole saanut sähköpostia, tarkista, että se ei ole joutunut roskapostin joukkoon.

Anna uusi salasana.

Nyt sinun pitää antaa uusi salana. Salasanassa pitää olla vähintään 6 merkkiä. Kun olet luonut uuden sanasanan, sinua pyydetään kirjautumaan sisään palveluun.

Salasana vaaditaan
Näytä Piilota