Taloista tulee eläviä

Betonin valmistaminen kuormittaa ilmastoa hiilivoimaa enemmän. Tilalle kehitetään sienirihmastoon perustuvia uusia rakennus-materiaaleja. Kompostikasassa kasvettuaan ne päätyvät viher-kaupunkien eläviin taloihin.

© www.PhilRoss.org

Jaakon äiti viskaa pavut pihalle ikkunasta, ja seuraavana aamuna heitä odottaa yllätys: pavut ovat itäneet ja kasvaneet satoja metrejä korkeaksi torniksi, joka kestää tuhansien kilojen painon.

Jaakko ja pavunvarsi -kansansadussa kuvattu ihmeellinen kasvu on ollut yhtä epärealistinen asia kuin satoja vuosia jatkuva uni. Siitä huolimatta tutkimuskohteena ovat talot, jotka rakentuvat teräksen ja betonin sijasta itsestään pystytyspaikalla kasvavista luonnonmateriaaleista.

Tavoitteena ovat yksinkertaiset, edullisesti pikemminkin viljeltävät kuin rakennettavat rakennukset, jotka voidaan kierrättää kerta toisensa jälkeen. On visioitu kaupunkeja, joissa elävät rakennukset pitävät itse itsestään huolta ja säätelevät esimerkiksi ilmanlaatua omien biologisten ominaisuuksiensa avulla.

Betoni kuuluu ilmastorikollisiin

Kun kertomus pavunvarresta kirjoitettiin muistiin ensi kerran 300 vuotta sitten, valtaosa rakennusmateriaaleista oli luonnollisia. Puiset talot rakennettiin kivijalustalle, ja niiden katto tehtiin puusta, oljesta tai ruohosta. Kun rakennus oli täysinpalvellut, se voitiin purkaa ja hyödyntää ainakin osittain uuden rakennuksen materiaalina.

Nyt tilanne on toinen. Nykyaikaisten rakennusten pitää olla tiiviitä, hyvin eristettyjä, kestäviä ja huoltoa kaipaamattomia. Siksi olki ja luonnonkivi on hylätty.

Sen sijaan rakennusala suosii tehdasvalmisteisia, tasalaatuisia materiaaleja, kuten mineraalivillaa, muovia ja betonia. Niillä pystytään vastaamaan teknisiin vaatimuksiin, mutta niillä on omat haittansa.

Pahimmasta p√§√§st√§ on yleisesti k√§ytett√§v√§ betoni, joka syntyy kiviaineksen ja sementin lis√§ksi vedest√§ ja erilaisista lis√§- ja seosaineista. Sementti on jauhetun kalkkikiven ja saven seos, joka poltetaan 1‚Äą400 asteen l√§mp√∂tilassa.

©

Puihin ja sieniin varastoituu hiilidioksidia

Esimerkiksi ter√§ksen ja betonin valmistus vaatii hyvin korkeita l√§mp√∂tiloja, jotka kasvattavat CO2-p√§√§st√∂j√§. Tonni betonia saa aikaan noin 200 kiloa hiilidioksidia. Tonnista puutavaraa sit√§ syntyy noin 50 kiloa, ja lis√§ksi puu on sitonut kasvun aikana noin 1‚Äą200 kiloa CO2:ta. Sienirihmasto on viel√§ parempi ilmaston kannalta: tonni sitoo noin 2‚Äą000 kiloa CO2:ta, ja tuotannossa syntyy noin 20 kiloa.

Prosessi aiheuttaa runsaasti kasvihuonekaasup√§√§st√∂j√§. Hiilidioksidia syntyy kaikkiaan 1‚Äą500 miljoonaa tonnia vuodessa, mik√§ on noin kahdeksan prosenttia ihmiskunnan kaikista hiilidioksidip√§√§st√∂ist√§. M√§√§r√§ on niin suuri, ett√§ se ylitt√§√§ jopa hiilivoimaloiden kokonaisp√§√§st√∂t.

Sementintuotanto on siten merkittävä ilmastonmuutostekijä. Ja kun betonista halutaan päästä eroon, sitä voidaan hyödyntää oikeastaan vain täytteenä asfaltin alla, kun rakennetaan teitä. Betonimurskeen valmistaminen vaatii kuitenkin paljon aikaa ja energiaa.

Muiden tavallisten rakennusmateriaa¬≠lien ymp√§rist√∂tase n√§ytt√§√§ melkein yht√§ huonolta valmistusvaiheessa. Tonnista sementti√§ syntyy noin 200‚Äď400 kiloa, tonnista ter√§st√§ 2‚Äą000‚Äď3‚Äą000 kiloa ja tonnista polystyreenieristett√§ jopa 4‚Äą000 kiloa hiilidioksidia.

Rakennusten ennakoitu käyttöikä on usein sata vuotta. Tavoitteeseen voidaan päästä melko edullisesti kestävillä tekomateriaaleilla, mutta niille yritetään kehittää kilpailukykyisiä luonnollisia vaihtoehtoja.

Puu varastoi hiilidioksidia

Ilmeinen ensimmäinen askel matkalla kohti tavoitetta on betonin syrjäyttämien materiaalien, kuten puun, käytön lisääminen. Puisten rakennusmateriaalien valmistus aiheuttaa melko vähän hiilidioksidipäästöjä, ja sinä aikana, kun puu kasvaa metsässä, se sitoo hiilidioksidia. CO2 pysyy puussa, kunnes se palaa tai lahoaa.

Esimerkiksi tonnista liimapuupalkkia syntyy valmistusvaiheessa 100 kiloa hiilidioksidia, mutta puuhun on sitoutunut 1‚Äą700 kiloa ilmastolle haitallista hiilt√§. Vertailun vuoksi mainittakoon, ett√§ ter√§spalkkitonnin hiilidioksidikuorma on noin 2‚Äď3 tonnia, eik√§ se varastoi hiilt√§.

Niinpä tonnilla liimapuuta ja tonnilla terästä on suunnilleen neljän tonnin ero kasvihuonekaasujen osalta. Lisäksi puu on moni- ja helppokäyttöinen materiaali, joka on hyvin lujaa suhteessa painoonsa.

Rihmasto on kierrätys- ihme

Raskas, saastuttava betoni saa kierrätettävyydessä ala-arvoisen numeron. Puu on puolustanut paikkaansa tuhansia vuosia, mutta sienirihmastolla on vielä paremmat edellytykset kiertää jatkuvaa käyttökehää.

© Shutterstock

Betoni kiertää huonosti

  • Valmistus: Sementintuotanto vaatii valtavia m√§√§ri√§ energiaa, ja betoni on raskas materiaali, joten my√∂s sen kuljettamiseen kuluu eritt√§in paljon energiaa.
  • Huolto: Kun betonirakenne on valmis, se kaipaa minimaalisesti hoitoa. Betonirakenteiden k√§ytt√∂ik√§ on yleens√§ ainakin 100 vuotta.
  • Kierr√§tys: Vanhat betoni-elementit kelpaavat joskus uusiin k√§ytt√∂kohteisiin.
  • Uudelleenk√§ytt√∂: Murskattua betonia voidaan k√§ytt√§√§ uusien elementtien raaka-aineena, mutta k√§ytt√∂ on harvinaista. Mursketta k√§ytet√§√§n yleisemmin maarakentamisessa, kuten uusien teiden pohjissa.
© Shutterstock

Puu saa monta elämää

  • Valmistus: Raakapuuta on helppo saada, mutta sen jalostaminen esimerkiksi vaneriksi vaatii energiaa.
  • Huolto: Jos puuta hoidetaan s√§√§nn√∂llisesti, sen k√§ytt√∂¬≠ik√§ voi olla satoja vuosia.
  • Kierr√§tys: Esimerkiksi purkutaloista per√§isin oleva puutavara on usein kierr√§tett√§viss√§ sellaisenaan.
  • Uudelleenk√§ytt√∂: Vanhasta puusta voidaan valmistaa esimerkiksi huone¬≠kaluja ja p√§√§llysteit√§. Sahateollisuuden sivutuotteista valmistetaan muun muassa lastulevyj√§ ja polttoaineeksi puupellettej√§.
© www.PhilRoss.org

Sieni-rihmat pysyvät kierrossa

  • Valmistus: Aine kasvaa itsest√§√§n juuri haluttuun muotoon.
  • Huolto: K√§ytt√∂i√§n odotetaan olevan pitk√§, ja sienirihmasto kykenee korjaamaan itse vaurioitaan.
  • Kierr√§tys: Rakennuskivet ja -levyt voidaan purkaa ja siirt√§√§ kasvamaan uusien rakenteiden osiksi toisessa paikassa.
  • Uudelleenk√§ytt√∂: Sienirihmasto on helposti poistettavissa ja k√§ytett√§viss√§ uudelleen. Kuollut materiaali voidaan kompostoida ja hy√∂dynt√§√§ uuden sienirihmaston ravinnonl√§hteen√§ tai polttaa.

Nämä ominaisuudet ovat puoltaneet betonin korvaamista puulla nykyaikaisessa rakentamisessa. Edustavaksi esimerkiksi sopii Brittiläisen Columbian yliopiston Kanadan Vancouveriin rakennuttama 18-kerroksinen Brock Commons Tall­wood House, jonka kattorakenteet ovat terästä ja perustukset ja porras- ja hissikuilut betonia.

Muuten rakennus on enimm√§kseen puuta. V√§lipohjat on tehty ristiinlaminoidusta puusta eli kest√§vist√§ yhteen liimatuista palkeista. Kerrosten v√§liset pylv√§√§t ovat ter√§st√§ lujempaa ja kevyemp√§√§ liimapuuta. K√§ytt√§m√§ll√§ puuta betonin sijasta p√§√§stiin noin 2‚Äą400 tonnia pienemp√§√§n hiilidioksidikuormaan ja saatiin miellytt√§v√§ akustiikka ja sopiva sis√§ilman kosteus.

Brock Commons Tallwood House oli maailman korkein p√§√§osin puinen talo valmistuessaan vuonna 2017, mutta sittemmin sen on ohittanut 85 metri√§ korkea Mj√łst√•rnet, joka sijaitsee Brumunddalissa Norjassa.

Sienelle löytyy käyttöä taloissa

Kuten kanadalainen ja norjalainen esimerkki osoittavat, puu voi korvata betonia myös korkeissa kerrostaloissa. Jaakon pavunvarresta ollaan kuitenkin vielä kaukana. Puun korjaaminen, kuljettaminen, sahaaminen ja jalostaminen eri tuotteiksi kuluttaa ener­giaa, joten ajatusta rakennuspaikalla kasvavista rakennusmateriaaleista pidetään tutkimisen arvoisena.

Kiinnostuksen kohteena on yleensä rakentajien kavahtama eliöryhmä: sienet. Kyse ei ole kuitenkaan kerättävistä itiöemistä, vaan sienien maanalaisesta elämänvaiheesta, sienirihmastosta. Hometaloissa sienet voivat näkyä rihmastona.

© Shutterstock

Palikka kasvaa pimeässä

Sieni hajottaa orgaanisia yhdisteit√§ ja ottaa ravinteet talteen sienirihmastona tunnetulla el√§m√§nvaiheella. Haarautuva sienirihma voidaan istuttaa maatalousj√§tteeseen. Kun kasvuun l√§htenyt aines pannaan parin p√§iv√§n p√§√§st√§ muottiin, siit√§ muovautuu l√§mm√∂ss√§ ‚ÄĚtiiliskivi‚ÄĚ.

© Malene Vinther & Shutterstock

1. Rihmasto sekoitetaan biologiseen jätteeseen

Esimerkiksi lakkakäävän rihmastoa lisätään viljelyalustaan, joka perustuu vaikkapa sahanpuruun tai maatalouden kasvijätteeseen. Sienirihmasto hajottaa orgaanista ainetta ravinteiksi, jotka edistävät kasvua.

© Malene Vinther & Shutterstock

2. Kehitys pääsee vauhtiin viidessä vuorokaudessa

Sienirihmaston ja viljelyalustan seos muhii siirtokuntoon 2‚Äď5 p√§iv√§ss√§. Parhaat kasvuolosuhteet vallitsevat pime√§ss√§ tilassa, jonka l√§mp√∂tila on 30 astetta ja ilmankosteus noin 60 prosenttia.

© Malene Vinther & Shutterstock

3. Lämpö viimeistelee rakennuskiven

Sienirihmasto saa kasvaa 1‚Äď3 viikkoa muotissa ennen sen l√§mmitt√§mist√§ 80-asteiseksi. N√§in kovettamalla syntyy sellaisenaan k√§ytett√§v√§ rakennuskivi, joka voidaan my√∂s litist√§√§ sein√§levyksi.

Sienirihmasto koostuu pitkistä haarautuvista rihmoista, jotka muodostuvat sienisolujonoista. Sienirihman läpimitta voi olla vain millimetrin sadasosa eli kymmenesosa hiuksen paksuudesta.

Jotkin sienilajit hankkivat ravintonsa valtavalla rihmastolla. Kanadasta on paikannettu halkaisijaltaan yli kolme kilometriä oleva sienirihmasto.

Rakennusmateriaalina k√§ytett√§v√§ sienirihmasto kasvatetaan pienest√§ ‚ÄĚjuuresta‚ÄĚ. Ensimm√§isess√§ vaiheessa rihmat pit√§√§ saada kasvamaan ruokkimalla niit√§ vaikkapa maatalouden tai elintarviketeollisuuden orgaanisella j√§tteell√§, jota sieni voi hajottaa ravinnokseen.

Kun rihmasto on kasvanut haluttuun muotoon ja kokoon, se lämmitetään, jotta sieni kuivuu ja kuolee samaan tapaan kuin puu kuolee kaatamisen jälkeen.

Sienimateriaali vaatii samankaltaisen suojak√§sittelyn kuin puu, jotta se s√§ilyy. Valmis sienirihmastoelementti on kest√§v√§, kevyt ‚Äď vastaavankokoinen betoniosa on 50 kertaa niin painava ‚Äď ja hyvin l√§mp√∂√§ erist√§v√§, sill√§ se sis√§lt√§√§ paljon ilmaa. Niinp√§ sienitiilet ja -levyt sopivat sek√§ kantaviksi rakenteiksi ett√§ l√§mm√∂neristeiksi.

50 kertaa niin painava on betonielementti kuin sienirihmastolevy.

Sienirihmastoa käytetään jo pakkauksissa korvaamassa muun muassa kartonkia, vaahtomuovia ja lastulevyä. Iskuja vaimentava materiaali voidaan kasvattaa tarkasti muotoon niin, että se sopii täydellisesti esimerkiksi viinipullon ympärille. Kun pakkaus hävitetään, pehmusteen saa huoletta heittää biojäteastiaan tai kompostoriin.

Ennen kuin sienirihmastoa on mahdollista käyttää yleisesti rakennusmateriaalina, pitää ratkaista muutama ongelma. Vaikka sienirihmasto on tapettu lämmöllä, sillä on taipumus sitoa kosteutta ja pehmetä. Siksi kaivataan pintakäsittelyä. Vielä ei myöskään tiedetä, muuttuvatko sienirihmaston ominaisuudet ajan mittaan.

Mate­riaalien perusvaatimuksiin kuuluu tietty kestävyys, kun rakennusten käyttöikätavoite on sata vuotta. Varmaa on sen sijaan se, että sienirihmasto on ympäristöystävällinen vaihtoehto betonille ja mineraalivillalle, sillä sen valmistus aiheuttaa mitättömästi hiilidioksidipäästöjä ja siihen perustuvat rakenteet hajoavat biologisesti .

Talot kasvavat Marsissa

Sienirihmastomateriaaleja joudutaan odottamaan tuskin enää muutamaa vuotta kauemmin, koska ne vastaavat hienosti ympäristöä säästävän rakentamisen tarpeisiin.

Yhdysvaltojen puolustusvoimien tutkimusosasto DARPA kehittää itse itseään korjaavia sienirihmastorakenteita. Lisäksi Yhdysvaltojen kansallinen tiedesäätiö NSF on valinnut elävät materiaalit yhdeksi neljästä tutkimuksen painopistealueesta.

Yleisin kansainvälinen ekologisesti kestävän rakentamisen sertifiointiohjelma Living Building Challenge kannustaa käyttämään uusiutuvia, luonnollisia ja kierrätettäviä rakennusmateriaaleja.

The Growing Pavilion

Vuonna 2019 rakennetussa The Growing Pavilionissa on käytetty sienirihmastolevyjä.

Siihen osallistuvien rakennusten m√§√§r√§ kasvoi vuosina 2010‚Äď2019 noin 50:st√§ yli 500:aan, ja sellaiset suuryhti√∂t kuin ruotsalainen rakennusliike Skanska ja nettipalveluj√§tti Google tukevat toimintaa. Ensimm√§isen√§ kilpailukykyisi√§ sienimateriaaleja tarjoaville yrityksille ennustetaan my√∂t√§tuulta.

Myyntiin tulevat todenn√§k√∂isesti ensin ymp√§rist√∂yst√§v√§lliset eristeet, jotka kilpailevat mineraalivillan kanssa. Vaikka rakennusala on konservatiivinen, sienirihmastotiilet ja -levyt voivat olla 10‚Äď15 vuoden kuluttua yht√§ yleisi√§ kuin betoni¬≠elementit t√§t√§ nyky√§.

© Ecovative Design & Shutterstock

Eristys syntyy itsestään

Biologisista rakennusmateriaaleista saattaa tulla ennen pitk√§√§ ensisijaisia ‚Äď ehk√§ my√∂s maapallon ulkopuolella. Nasa selvitt√§√§ Ames Research Center -tutkimuskeskuksessaan mahdollisuuksia k√§ytt√§√§ niit√§ Kuuhun tai Marsiin kaavailluissa tukikohdissa. Suunnitelmien mukaan avaruuslent√§j√§t ottavat mukaan sienirihmastoa ja perill√§ kasvattavat sit√§ niin ik√§√§n Maasta vietyjen syanobakteerien avulla.

Myös sinileviksi kutsutut yhteyttävät syanobakteerit tarvitsevat kasvuunsa valoa, ja ne lisääntyvät nopeasti. Sen ansiosta on lyhyessä ajassa mahdollista tuottaa itse paikalla mate­riaalia sekä rakennuksiin että kalusteisiin.

Vaikka maailmalla tutkitaan enimm√§kseen ‚ÄĚtapettuja‚ÄĚ sienimateriaaleja, my√∂s niiden elolliset versiot kiinnostavat tutkijoita. Kansainv√§linen tutkimusryhm√§, jossa on osallistujia muun muassa Alankomaista, Tanskasta ja Britanniasta, esitti joulukuussa 2019 vision kaupungeista, jotka jatkuvasti kasvavat, muuttuvat, korjaavat itse√§√§n ja mukautuvat asukkaiden tarpeisiin.

Sienirihmastolle voi löytyä paljon käyttöä, sillä siitä saadaan jäykkää, joustavaa, pehmeää, kovaa sekä sähköä johtavaa tai eristävää. Kun rakennus kärsii vaurioita, ne voivat korjautua itsestään. Myös tilojen laajentaminen onnistuu sienirihmastoa käyttämällä.

Ensin sen kasvu käynnistetään, ja sitten sen annetaan kasvaa haluttuun kokoon asti. Tutkijoiden mukaan materiaali voi sopia myös infrastruktuuriin, kuten vesi- ja viemäriverkkoon, josta tulee näin huolloton.

Elävä sienikaupunki pienentää hiilidioksidipäästöjä miljoonilla tonneilla. Enää puuttuvat vain jättiläinen ja kulta-aarre, ja satu Jaakosta ja pavunvarresta muuttuu todeksi.