Fossiilisten rakennusmateriaalien korvaaminen biopohjaisilla on yksi merkittävimmistä keinoista vähentää rakentamisen päästöjä ja rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeä. Samalla voidaan parantaa rakennusten laatua ja asumismukavuutta. VTT auttaa yrityksiä kehittämään rakennusmateriaali-innovaatioita ideasta aina kaupallistamisen kynnykselle.
Lue tiivistelmä
- Biomateriaalit, kuten puupohjaiset eristeet, tarjoavat monikäyttöisyyttä ja parempia eristysominaisuuksia sekä mahdollistavat kierrätyksen, mikä vähentää kustannuksia ja päästöjä.
- VTT:n tutkimusinfran avulla yritykset voivat kehittää, pilotoida ja optimoida biomateriaalien valmistusprosesseja ilman suuria investointeja, mikä tukee kestävien rakennusmateriaalien tuotekehitystä.
- Aisti kehittää VTT:n tuella biopohjaisia akustiikkalevyjä, jotka ovat vähähiilisiä ja terveellisiä. Aistin hyödyntämät uudet teknologiat, kuten vaahtorainaus, lisäävät kilpailukykyä rakennusalalla.
Tiivistelmä on tekoälyn tekemä ja ihmisen tarkistama.
Rakentamisella on aina ympäristövaikutuksia, ja rakennuksen elinkaaren päästöihin vaikuttaa merkittävästi myös käytön aikainen energiankulutus, lämmitys ja jäähdytys. Muutos pois perinteisistä, pitkään käytössä olleista materiaaleista on hidas, mutta vääjäämätön. Rakennusalan kestävyyssääntely tulee väistämättä kiristymään ja siten vauhdittamaan siirtymää kohti kierrätettäviä ja biopohjaisia materiaaleja.
”Ne, jotka kehittävät uusia ratkaisuja jo ennen kuin niistä tulee valtavirtaa, ovat hyvissä asemissa, kun markkina lähtee toden teolla kasvuun. Oikean tuotekehityskumppanin kanssa työ on kustannustehokasta ja tuottaa tulosta”, sanoo Solution Sales Lead Jaakko Kuusisaari VTT:ltä.
Rakennukset ja rakennusala ovat merkittäviä kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttajia, sillä ne muodostavat 37 prosenttia maailman päästöistä. Sementin, teräksen ja alumiinin sekä petrokemiallisista raaka-aineista valmistettujen eristysmateriaalien tuotannon ja käytön hiilijalanjälki on merkittävä. Siirtymisellä biopohjaisiin materiaaleihin on valtava päästövähennyspotentiaali, sillä ne mahdollistavat hiilineutraaleja tai jopa hiilinegatiivisia ratkaisuja.
Biomateriaalit rakentavat kilpailuetua
Biomateriaalien potentiaali rakennusalalla on huima. Biomateriaalien käytön etuja ovat:
Monikäyttöisyys: Biomateriaaleista voidaan valmistaa maaleja, pigmenttejä, palonestoaineita, akustiikkalevyjä, eristeitä, liimoja, kalvoja, biokomposiittirakenteita, lattiamateriaaleja ja huonekaluja. Niillä voidaan korvata haitallisia kemikaaleja sekä luoda antimikrobiaalisia pintoja, jotka ehkäisevät tautien tarttumista eli tekevät rakennuksista terveellisempiä niiden käyttäjille. Biomateriaaleihin voidaan kehittää myös itseään korjaavia ja älyominaisuuksia.
Eristyskyky: Biomateriaaleista valmistettujen tuotteiden äänen- ja lämmöneristyskyky ja kosteudensäätelyominaisuudet peittoavat usein perinteiset eristemateriaalit. Näin biomateriaalien käyttö voi parantaa rakennuksen energiatehokkuutta ja sisäilman laatua.
Paikallisuus: Biomateriaaleissa voidaan hyödyntää teollisuuden sivuvirtoja, kuten ligniiniä. Sivuvirrat syntyvät tyypillisesti lähempänä rakennustyömaata, mikä vähentää rakennusmateriaalien logistiikasta syntyviä kustannuksia ja päästöjä.
Kierrätettävyys: Biomateriaaleja on myös mahdollista kierrättää ja käyttää uudelleen paremmin kuin fossiilisia verrokkejaan. Esimerkiksi lasivillan ja kivivillan kierrätys on käytännössä mahdotonta, kun taas biomateriaalista valmistettu vastaava eriste on täysin kierrätettävissä. Kierrätettyjen tai uusiutuvien materiaalien käyttö pienentää rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeä ja voi myös laskea rakennushankkeen kustannuksia.
Puu on yksi esimerkki uusiutuvasta, kierrätettävästä ja terveellisestä materiaalista, jonka hyödyntämiseen on monipuolisia mahdollisuuksia.
”Puusta voi valmistaa rakennukseen paljon muutakin kuin puupaneelia ja hirsiä. Puukuitupohjaisilla eristeillä voidaan korvata lasi- ja kivivillaeristeitä, ja erilaiset puukomposiitit ovat monikäyttöisiä ja kestäviä rakennusmateriaaleja”, VTT:n erikoistutkija Antti Oksanen sanoo.
Valmistusprosessilla on väliä – nyt kiinnostavat uudet teknologiat
Rakennusmateriaalien valmistusprosesseihin on myös syytä kiinnittää huomiota, sillä niiden vaikutus rakentamisen päästöihin on merkittävä. Vaahtorainaus ja taittelutekniikka ovat tämän hetken puhutuimpia teknologioita.
Vaahtorainaus soveltuu loistavasti esimerkiksi suodattimien ja eristeiden valmistamiseen biomateriaaleista. Sen energian- ja vedenkulutus on merkittävästi vähäisempää kuin perinteisesti käytetyillä märkä- ja vesirainauksella.
Taittelutekniikka on origamista inspiraationsa saanut uudenlainen taittotekniikka, jota voidaan käyttää pakkauksissa, tuotesuunnittelussa ja kevyissä suojaratkaisuissa. Rakentamisessa taittelutekniikka tarjoaa mahdollisuuksia valon suodatukseen, sisustuselementteihin ja kevyisiin paneeleihin.
”Vaahtorainauksella materiaaliin saadaan kehitettyä täysin uusia ominaisuuksia. Sen avulla syntyy huokoinen ja kevyt mutta kestävä rakenne, joka eristää lämpöä ja ääntä erittäin tehokkaasti. VTT:llä on tutkimusympäristöt vaahtorainauksen toteuttamiseen laboratoriosta pilottiskaalaan saakka”, Oksanen sanoo.
VTT:n tutkimusympäristössä ideat muuttuvat kaupallistettaviksi tuotteiksi
VTT:n tutkimusinfrasta ja asiantuntemuksesta on rakennusmateriaalien kehittäjille monitahoista hyötyä. VTT:n avulla he voivat kehittää, pilotoida ja analysoida tuloksia. Näin yritykset pääsevät kehittämään innovaatioitaan ja hiomaan valmistusprosessejaan ilman valtavia investointeja omaan pilotointiympäristöön.
VTT tukee yrityksiä aina laboratoriotutkimuksista tuotannon pilotointiin saakka, niin prosessin optimoinnin kuin materiaalikehityksenkin alueilla. Teknis-taloudellisen analyysin avulla voidaan laskea valmistuskustannuksia eri skenaarioille.
”Kun on yhdessä todettu, että prosessi toimii, yritys voi investoida tuotannon skaalaamiseen turvallisin mielin. Asiakkainamme on niin perinteisiä rakennusmateriaalien valmistajia kuin täysin uusia raaka-aineita valmistavia yrityksiä”, Kuusisaari sanoo.
Aisti kehittää biopohjaisia akustiikkalevyjä pitkäjänteisessä yhteistyössä VTT:n kanssa
Suomalaisyritys Aisti valmistaa vaahtorainaamalla puukuidusta muovittomia, täysin kierrätettäviä akustiikkalevyjä. Aistin tuote on vähähiilinen – tuote sitoo itseensä hiiltä ja tuotannossa käytetään uusiutuvaa energiaa.
Aistin tuotteet ovat terveellisiä ihmisille, sillä niistä vapautuu erittäin vähän VOC-päästöjä (volatile organic compounds), ja niissä käytetyt kuidut eivät aiheuta ärsytysoireita. Aisti rakentaa parhaillaan kaupallista tehdasta Kiteelle.
Aistin toimitusjohtaja Mikko Paanasen mukaan yritys on hyödyntänyt tuotekehityksessä VTT:n tutkimusinfraa koko historiansa ajan. Aisti on hyödyntänyt tehokkaasti Suomessa tarjolla olevia tukia ja rahoitusmekanismeja. Vaikka Aistilla on vuodesta 2022 lähtien ollut myös oma koetehdas, jatkuvatoimisen tuotantoprosessin testeihin on edelleen tarvittu myös VTT:n laitteistoa.
”Olemme testanneet VTT:n Jyväskylän tutkimusympäristössä esimerkiksi eri kuituja, palosuojausta ja valmistusprosessin vaiheita. VTT:llä on paksujen tuotteiden vaahtorainaukseen sellaista osaamista ja laitteistoa, mitä ei ole missään muualla”, Paananen sanoo.
VTT:n vaahtorainaukseen liittyvä perustutkimus oli alun perin sytyke koko Aistin perustamiselle. Kaksi yrityksen perustajista on VTT-taustaisia, ja ymmärrys TKI-toiminnasta onkin ollut Aistin menestyksen kulmakiviä.
”Jotta kestävistä materiaaleista valmistetuilla tuotteilla voi pärjätä rakennusalalla, tuotteen on oltava erittäin kilpailukykyinen, niin hinnan kuin teknisten ominaisuuksien puolesta”, Paananen kertoo.
