Taloista tulee eläviä

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 päästä on yleisesti käytettävä betoni, joka syntyy kiviaineksen ja sementin lisäksi vedestä ja erilaisista lisä- ja seosaineista. Sementti on jauhetun kalkkikiven ja saven seos, joka poltetaan 1 400 asteen lämpötilassa.

Prosessi aiheuttaa runsaasti kasvihuonekaasupäästöjä. Hiilidioksidia syntyy kaikkiaan 1 500 miljoonaa tonnia vuodessa, mikä on noin kahdeksan prosenttia ihmiskunnan kaikista hiilidioksidipäästöistä. Määrä on niin suuri, että se ylittää jopa hiilivoimaloiden kokonaispäästöt.

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 rakennusmateriaa­lien ympäristötase näyttää melkein yhtä huonolta valmistusvaiheessa. Tonnista sementtiä syntyy noin 200–400 kiloa, tonnista terästä 2 000–3 000 kiloa ja tonnista polystyreenieristettä jopa 4 000 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 1 700 kiloa ilmastolle haitallista hiiltä. Vertailun vuoksi mainittakoon, että teräspalkkitonnin hiilidioksidikuorma on noin 2–3 tonnia, eikä se varastoi hiiltä.

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.

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 enimmäkseen puuta. Välipohjat on tehty ristiinlaminoidusta puusta eli kestävistä yhteen liimatuista palkeista. Kerrosten väliset pylväät ovat terästä lujempaa ja kevyempää liimapuuta. Käyttämällä puuta betonin sijasta päästiin noin 2 400 tonnia pienempään hiilidioksidikuormaan ja saatiin miellyttävä akustiikka ja sopiva sisäilman kosteus.

Brock Commons Tallwood House oli maailman korkein pääosin puinen talo valmistuessaan vuonna 2017, mutta sittemmin sen on ohittanut 85 metriä korkea Mjøstårnet, 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.

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 käytettävä sienirihmasto kasvatetaan pienestä ”juuresta”. Ensimmäisessä vaiheessa rihmat pitää saada kasvamaan ruokkimalla niitä vaikkapa maatalouden tai elintarviketeollisuuden orgaanisella jätteellä, 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 suojakäsittelyn kuin puu, jotta se säilyy. Valmis sienirihmastoelementti on kestävä, kevyt – vastaavankokoinen betoniosa on 50 kertaa niin painava – ja hyvin lämpöä eristävä, sillä se sisältää paljon ilmaa. Niinpä sienitiilet ja -levyt sopivat sekä kantaviksi rakenteiksi että lämmöneristeiksi.

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.

Siihen osallistuvien rakennusten määrä kasvoi vuosina 2010–2019 noin 50:stä yli 500:aan, ja sellaiset suuryhtiöt kuin ruotsalainen rakennusliike Skanska ja nettipalvelujätti Google tukevat toimintaa. Ensimmäisenä kilpailukykyisiä sienimateriaaleja tarjoaville yrityksille ennustetaan myötätuulta.

Myyntiin tulevat todennäköisesti ensin ympäristöystävälliset eristeet, jotka kilpailevat mineraalivillan kanssa. Vaikka rakennusala on konservatiivinen, sienirihmastotiilet ja -levyt voivat olla 10–15 vuoden kuluttua yhtä yleisiä kuin betoni­elementit tätä nykyä.

Biologisista rakennusmateriaaleista saattaa tulla ennen pitkää ensisijaisia – ehkä myös maapallon ulkopuolella. Nasa selvittää Ames Research Center -tutkimuskeskuksessaan mahdollisuuksia käyttää niitä Kuuhun tai Marsiin kaavailluissa tukikohdissa. Suunnitelmien mukaan avaruuslentäjät ottavat mukaan sienirihmastoa ja perillä kasvattavat sitä niin ikään 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 enimmäkseen ”tapettuja” sienimateriaaleja, myös niiden elolliset versiot kiinnostavat tutkijoita. Kansainvälinen tutkimusryhmä, jossa on osallistujia muun muassa Alankomaista, Tanskasta ja Britanniasta, esitti joulukuussa 2019 vision kaupungeista, jotka jatkuvasti kasvavat, muuttuvat, korjaavat itseään 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.