My\u00f6s kuonasementtej\u00e4 kehitettiin jo 1800-luvun loppupuolella, esimerkiksi saksalainen Passow kehitti vuonna 1892 kuonasementin, joka sis\u00e4lsi 35% portlandsementti\u00e4 ja 65% masuunikuonaa. Eritysesti Saksassa ja Alankomaissa kuonabetoneita onkin k\u00e4ytetty jo pitk\u00e4\u00e4n. Alankomaissa kuonabetoneita on k\u00e4ytetty infrarakenteissa jo 1920-luvulta l\u00e4htien. Kuonan m\u00e4\u00e4r\u00e4 on korkeimmillaan ollut 85% sideaineen m\u00e4\u00e4r\u00e4st\u00e4, tyypillinen osuus on ollut n. 70%. Vuosittain kuonabetonia k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n Alankomaissa n. 10 milj.m3 (2<\/sup><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Sideaineiden muutostarpeet aiheutuvat nimenomaan portlandklinkkerin valmistuksen CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6ist\u00e4. Portlandklinkkerin valmistus aiheuttaa noin 800 kg-CO2\/tn suuruiset p\u00e4\u00e4st\u00f6t. Sementtien p\u00e4\u00e4st\u00f6t ovat alhaisemmat, koska sementti sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 aina muutakin kuin pelk\u00e4st\u00e4\u00e4n klinkkeri\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Sementtiteollisuus on EU:n p\u00e4\u00e4st\u00f6kaupan piiriss\u00e4 ja siten sementtiteollisuus on reagoinut p\u00e4\u00e4st\u00f6ihin jo aikaisemmin kuin esimerkiksi betonin valmistajat tai betonin k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4t. Sementin valmistajat ovat seostaneet sementtej\u00e4 ja siten klinkkerin m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 sementiss\u00e4 on pystytty v\u00e4hent\u00e4m\u00e4\u00e4n. Seostamisen ohella p\u00e4\u00e4st\u00f6\u00e4 on pystytty alentamaan polttoprosessin energiatehokkuutta parantamalla sek\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 yh\u00e4 enemm\u00e4n kierr\u00e4tyspolttoaineita. Esimerkiksi Finnsementti Oy:n sementtien keskim\u00e4\u00e4r\u00e4inen ominaisp\u00e4\u00e4st\u00f6 vuonna 2020 oli 595 kg-CO2\/tn (3<\/strong>.<\/sup> Kokonaisuutena Suomessa on kuitenkin suhtauduttu sementtien seostamiseen verrattain maltillisesti, esimerkiksi ensimm\u00e4iset CEM III-tyypin sementit tulivat markkinoille vasta vuonna 2021.<\/p>\n\n\n\n Sementin ja siten my\u00f6sk\u00e4\u00e4n betonin ominaisp\u00e4\u00e4st\u00f6t eiv\u00e4t ole erityisen korkeat. Taulukossa 1 on esitetty rakennusmateriaalien ominaisp\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4. Tiedot on ker\u00e4tty Suomen ymp\u00e4rist\u00f6keskuksen CO2Data.fi-p\u00e4\u00e4st\u00f6tietokannasta(4<\/sup><\/strong>, jossa on yhteens\u00e4 202 rakennusmateriaalia tai -tuotetta. Kaikkien tietokannassa olevien rakennusmateriaalien keskim\u00e4\u00e4r\u00e4inen p\u00e4\u00e4st\u00f6 on 1,48 kg-CO2e\/kg. Taulukko osoittaa selke\u00e4sti, ett\u00e4 syy betonin merkitt\u00e4v\u00e4\u00e4n rooliin CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6jen osalta ei ole korkeat ominaisp\u00e4\u00e4st\u00f6t. Betonin merkitt\u00e4v\u00e4t CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6t johtuvat betonin valtavista k\u00e4ytt\u00f6m\u00e4\u00e4rist\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Viimeisten parin vuoden aikana tarpeet betonin ja sementin CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi ovat kasvaneet merkitt\u00e4v\u00e4sti. Taustalla on Suomen tavoite hiilineutraalisuuteen vuonna 2035. K\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 paineita CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseen aiheuttaa suunnitellut rakennuskohtaiset p\u00e4\u00e4st\u00f6laskelmat, erityisesti Ymp\u00e4rist\u00f6ministeri\u00f6n valmistelema asetus rakennuksen ilmastoselvityksest\u00e4. Suunnitelmien mukaan jo vuonna 2025 laskettaisiin uusien rakennusten CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6t ja p\u00e4\u00e4st\u00f6ille asetetaan rakennustyyppikohtainen maksimitaso.<\/p>\n\n\n\n Yleisestikin CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4minen n\u00e4hd\u00e4\u00e4n betonialalla \u00e4\u00e4rimm\u00e4isen t\u00e4rke\u00e4n\u00e4 asiana, useilla betonialan yrityksill\u00e4 on yrityskohtaisia, vapaaehtoisia tavoitteita betonin p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi. P\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4minen on my\u00f6s taloudellisesti olennaista. Betonin valmistuksesta aiheutuvat CO2-kokonaisp\u00e4\u00e4st\u00f6t Suomessa ovat noin 1,2 milj. tn vuosittain ja t\u00e4st\u00e4 sementtien (kotimainen tuotanto + tuontisementti) osuus noin 1,0 milj.tn. Jos sementin p\u00e4\u00e4st\u00f6t voitaisiin puolittaa ja p\u00e4\u00e4st\u00f6oikeuden hinnaksi oletetaan 50 \u20ac\/tn, niin kustannusvaikutus alalle olisi 25 milj. \u20ac vuosittain. Ja p\u00e4\u00e4st\u00f6oikeuden hinta voi olla tulevaisuudessa selv\u00e4sti korkeampikin. Vuonna 2022 tulee k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n my\u00f6s betonin BY-V\u00e4h\u00e4hiilisyysluokitus. T\u00e4m\u00e4kin osaltaan kasvattaa v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6isempien betonilaatujen kysynt\u00e4\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Kuten taulukko 1 osoittaa, betonin ominaisp\u00e4\u00e4st\u00f6t ovat varsin kohtuulliset ja betonin merkitt\u00e4v\u00e4t CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6t johtuvat nimenomaan betonin suurista k\u00e4ytt\u00f6m\u00e4\u00e4rist\u00e4. Kuitenkin edelleenkin tehokkain keino betonin p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi on nimenomaan sideaineen p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4minen. Muina ratkaisuina voisivat olla betonin k\u00e4yt\u00f6n v\u00e4hent\u00e4minen esimerkiksi tehokkaammilla rakenteilla sek\u00e4 my\u00f6s sementin\/sideaineen m\u00e4\u00e4r\u00e4n v\u00e4hent\u00e4minen betonissa. Molemmilla edell\u00e4 mainituilla keinoilla voidaan saavuttaa p\u00e4\u00e4st\u00f6v\u00e4hennyksi\u00e4, mutta kokonaisuutena s\u00e4\u00e4st\u00f6t j\u00e4\u00e4v\u00e4t verrattain pieniksi. My\u00f6sk\u00e4\u00e4n betonin korvaaminen muilla materiaaleilla ei anna merkitt\u00e4vi\u00e4 p\u00e4\u00e4st\u00f6v\u00e4hennyksi\u00e4. Merkitt\u00e4vi\u00e4 p\u00e4\u00e4st\u00f6v\u00e4hennyksi\u00e4 voidaan saavuttaa vain kun:<\/p>\n\n\n\n Toki kaikki keinot p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi on hy\u00f6dynnett\u00e4v\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Jo l\u00e4hitulevaisuudessa tarvitaan sideaineita, joiden CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6t ovat selv\u00e4sti nykytasoa alhaisemmat. Lopullisena tavoitteena on saada betonin sideaineet l\u00e4hes nollap\u00e4\u00e4st\u00f6isiksi. Menetelm\u00e4t p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi voidaan jakaa kolmeen p\u00e4\u00e4ryhm\u00e4\u00e4n:<\/p>\n\n\n\n Edell\u00e4 mainitut vaihtoehdot eiv\u00e4t ole toisiaan poissulkevia, eli tulevaisuudessa k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 voi olla kaikki esitetyt vaihtoehdot samanaikaisesti. Lis\u00e4ksi tarvitsee hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 kaikki k\u00e4ytt\u00f6kelpoiset keinot betonin CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi, kuten rakenteiden tehokkuuden kehitt\u00e4minen ja sideaineen m\u00e4\u00e4r\u00e4n v\u00e4hent\u00e4minen betonissa.<\/p>\n\n\n\n Seossementit, erityisesti kuonasementit ovat tunnettuja tuotteita, niiden mahdollisuudet ja my\u00f6s rajoitteet tunnetaan hyvin. Eurooppalainen sementtistandardi (SFS-EN 197-1) sallii seosaineiden runsaan k\u00e4yt\u00f6n sementeiss\u00e4. Sallitaan muun muassa sementti, joka sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 95% masuunikuonaa ja 5% sementtiklinkkeri\u00e4 (CEM III\/C). Suomessa tosin t\u00e4llaista sementti\u00e4 voi k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 vain sis\u00e4rakenteissa. My\u00f6s muita seosaineita, kuten lentotuhkaa, silikaa, pozzolaaneja voidaan lis\u00e4t\u00e4 sementteihin varsin suuria m\u00e4\u00e4ri\u00e4, ei kuitenkaan siin\u00e4 m\u00e4\u00e4rin kuin masuunikuonaa.<\/p>\n\n\n\n Seossementtien k\u00e4yt\u00f6n lis\u00e4\u00e4minen n\u00e4hd\u00e4\u00e4nkin tehokkaimpana lyhyen aikav\u00e4lin keinona betonin p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi. Seossementtien k\u00e4yt\u00f6ll\u00e4 voidaan betonin p\u00e4\u00e4st\u00f6t puolittaa tai jopa enemm\u00e4nkin. Alimmillaan seossementtien ominaisp\u00e4\u00e4st\u00f6t voivat olla tasolla 100\u2026200 kg-CO2e\/tn (CEM III\/C). Vertailuna voidaan esitt\u00e4\u00e4 Finnsementin, Paraisten Oiva-sementin p\u00e4\u00e4st\u00f6arvo: 626 kg-CO2e\/tn. Oiva-sementti on sekin keskim\u00e4\u00e4r\u00e4ist\u00e4 v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6isempi sementti.<\/p>\n\n\n\n Seossementtien k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n liittyy my\u00f6s ongelmia, kuonabetonien lujuudenkehitys on v\u00e4\u00e4j\u00e4\u00e4m\u00e4tt\u00e4 hitaampaa kuin CEM I tai CEM II tyyppisten sementtien. T\u00e4m\u00e4 tarkoittaa my\u00f6hemp\u00e4\u00e4 muottien purkuajankohtaa tai vaihtoehtoisesti l\u00e4mp\u00f6k\u00e4sittelyn tai kiihdyttimien hy\u00f6dynt\u00e4mist\u00e4. L\u00e4mp\u00f6k\u00e4sittelyn ja erityisesti kiihdyttiminen osalta tarvitaan tutkimus- ja kehitysty\u00f6t\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Lujuudenkehityksen lis\u00e4ksi kuonabetonien s\u00e4ilyvyysominaisuudet voivat poiketa perinteisten betonin ominaisuuksista. Hollantilaiset ovat tiivist\u00e4neet kuonabetonien s\u00e4ilyvyysominaisuudet seuraavasti, kun masuunikuonan osuus on noin 70% sideaineen m\u00e4\u00e4r\u00e4st\u00e4 (2<\/sup><\/strong>:<\/p>\n\n\n\n Seppo Matala tutki v\u00e4it\u00f6skirjatutkimuksessaan karbonatisoitumisen vaikutuksia kuonabetonien huokosrakenteeseen (3<\/sup><\/strong>. H\u00e4n havaitsi, ett\u00e4 karbonatisoituminen muuttaa kuonabetonien huokosrakennetta selv\u00e4sti enemm\u00e4n verrattuna tavanomaiseen betoniin. My\u00f6s betonin ik\u00e4\u00e4ntymisen vaikutus oli kuonabetonilla voimakkaampaa. Ik\u00e4\u00e4ntymisell\u00e4 on merkitt\u00e4v\u00e4 vaikutus kuonabetonien pakkassuolakest\u00e4vyyteen.<\/p>\n\n\n\n Suomen olosuhteissa runsaasti kuonaa sis\u00e4lt\u00e4vi\u00e4 sideaineita ei ole j\u00e4rkev\u00e4\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 rakenteissa, joihin kohdistuu pakkassuolarasituksia. Juuri t\u00e4st\u00e4 syyst\u00e4 V\u00e4yl\u00e4virasto rajoittaa P-lukubetoneissa masuunikuonan maksimim\u00e4\u00e4r\u00e4ksi 50%. Poikkeuksena P0-betonit.<\/p>\n\n\n\n My\u00f6s masuunikuonan saatavuuteen liittyy kysymysmerkkej\u00e4. Masuunikuonaa syntyy ter\u00e4ksen valmistuksen yhteydess\u00e4, mutta syntyv\u00e4n kuonan m\u00e4\u00e4r\u00e4 on kaukana sementin k\u00e4ytt\u00f6m\u00e4\u00e4rist\u00e4. Siten tulevaisuudessa seossementtien k\u00e4yt\u00f6n lis\u00e4\u00e4ntyess\u00e4 masuunikuonasta voi tulla pula. Lis\u00e4ksi ter\u00e4steollisuuden siirtyminen vetypelkistykseen vaikuttaa merkitt\u00e4v\u00e4sti masuunikuonan m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4n ja laatuun. My\u00f6s muiden seosaineiden saatavuuden kanssa on haasteita, esimerkiksi lentotuhka loppuu Suomen l\u00e4hialueilta hyvinkin pian. Kalkkikiven ja savipohjaisten materiaalien, kuten metakaoliinin, saatavuuden kanssa ei ole vastaavia ongelmia kuin masuunikuonan ja lentotuhkan kanssa.<\/p>\n\n\n\n Masuunikuonan osalta lis\u00e4haasteena on mahdollinen ominaisp\u00e4\u00e4st\u00f6arvon kasvaminen.<\/p>\n\n\n\n Nykyisell\u00e4\u00e4n masuunikuonan p\u00e4\u00e4st\u00f6\u00f6n lasketaan vain jauhatuksen ja kuljetusten aiheuttamat p\u00e4\u00e4st\u00f6t, mutta ei p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4 ter\u00e4ksen valmistuksesta. Ymp\u00e4rist\u00f6vaikutusten arvioinnin nykyisen\u00e4 periaatteena on, ett\u00e4 my\u00f6s mahdollisiin sivutuotteisiin allokoidaan osa p\u00e4\u00e4tuotteiden valmistuksen aiheuttamista p\u00e4\u00e4st\u00f6ist\u00e4. Masuunikuonan osalta t\u00e4st\u00e4 keskustellaan parhaillaan EU-tasolla ja on todenn\u00e4k\u00f6ist\u00e4, ett\u00e4 masuunikuonan CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6arvo tulee kasvamaan jossain m\u00e4\u00e4rin. T\u00e4m\u00e4 s\u00f6isi jonkin verran masuunikuonan tehokkuutta p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4j\u00e4n\u00e4, mutta jatkossakin masuunikuonan p\u00e4\u00e4st\u00f6taso olisi selv\u00e4sti portlandsementin p\u00e4\u00e4st\u00f6tasoa alhaisempi.<\/p>\n\n\n\n Vaihtoehtoisilla sideaineilla tarkoitetaan sideaineita, jotka eiv\u00e4t sis\u00e4ll\u00e4 portlandsementti\u00e4. Tunnetumpia vaihtoehtoisia sideaineita ovat alkaliaktivoidut kuonat sek\u00e4 geopolymeerit. Geopolymeeri\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n usein yleistermin\u00e4, vaikka tarkkaan ottaen sill\u00e4 tarkoitetaan Joseph Davidovitsin kehitt\u00e4m\u00e4\u00e4 aktivoituun metakaoliiniin perustuvaa sideainetta.<\/p>\n\n\n\n Alkaliaktivoitujen kuonien lis\u00e4ksi vaihtoehtoisia sideaineita on erityyppisi\u00e4. Portlandsementin p\u00e4\u00e4asiallinen raaka-aine on kalkkikivi (CaCO3) ja kalkkikiven kalsinoinnista (CaCO3 \u2192 CaO + CO2) aiheutuu valtaosa portlandsementin CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6ist\u00e4. Vaihtoehtoiset sideaineet tulisi mieluummin perustua pii- tai alumiinipohjaisiin raaka-aineisiin (Kuva 5). N\u00e4in CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4 voitaisiin alentaa verrattuna portlandsementtiin. Vaihtoehtoisten sideaineiden raaka-aineena on usein muun teollisuuden sivuvirta tai jokin j\u00e4temateriaali.<\/p>\n\n\n\n Tunnettuja vaihtoehtoisia sideaineita on muun muassa:<\/p>\n\n\n\n My\u00f6s suomalainen Betolar Oy kehitt\u00e4\u00e4 v\u00e4h\u00e4hiilisi\u00e4 ratkaisuja betoniteollisuuteen. Betolar Oy:n tavoitteena on vaihtoehtoisten sideaineiden k\u00e4ytt\u00f6\u00f6notto.<\/p>\n\n\n\n Osa edell\u00e4 mainituista vaihtoehtoisista sideaineista v\u00e4hent\u00e4\u00e4 sideaineen CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4, mutta osalla niist\u00e4 tavoitellaan ensisijaisesti muutoksia sementin ja betonin ominaisuuksiin ja p\u00e4\u00e4st\u00f6t voivat olla portlandsementin tasolla. Esimerkiksi kalsium-aluminaattisementit parantavat betonin tulenkestoa olennaisesti, mutta eiv\u00e4t ole v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6isi\u00e4 sideaineita.<\/p>\n\n\n\n Vaihtoehtoiset sideaineet eiv\u00e4t ole nollap\u00e4\u00e4st\u00f6isi\u00e4. Esimerkiksi alkaliaktivoitujen kuonien osalta p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4 aiheutuu kuonasta sek\u00e4 aktivaattorista. My\u00f6s j\u00e4temateriaalitkin vaativat jonkin verran prosessointia, mist\u00e4 aiheutuu p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4. Parhaimmillaan vaihtoehtoisilla sideaineilla p\u00e4\u00e4st\u00e4\u00e4n CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6iss\u00e4 samalle tasolle kuin runsaasti seostetuilla sementeill\u00e4 (esim. CEM III\/C).<\/p>\n\n\n\n Vaihtoehtoiset sideaineet eiv\u00e4t ole mik\u00e4\u00e4n uusi keksint\u00f6. Alkaliaktivoitu kuona on patentoitu jo 1895. Laajemmalti alkaliaktivoituja sideaineita kehitettiin Ukrainassa 1960-luvulla ja siell\u00e4 sit\u00e4 on k\u00e4ytetty vesirakenteiden ja kerrostalojen valmistuksessa hyv\u00e4ll\u00e4 menestyksell\u00e4. 1980-luvulla suomalainen Bengt Forss kehitti F-sementin, joka oli muunnos ukrainalaisesta sideaineesta. F-sementti\u00e4 tutkittiin kattavasti Suomessa, mutta varsinaiseen k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n se ei ikin\u00e4 ylt\u00e4nyt. Partekin sementtiteollisuus kehitti samoihin aikoihin alkaliaktivoituun kuonaan perustuvan sideaineen, mutta sideaineessa oli mukana my\u00f6s hieman portlandklinkkeri\u00e4. Siten se ei tarkkaan ottaen ollut vaihtoehtoinen sideaine, vaan normien mukainen sementti. Partekin sideainetta k\u00e4ytettiin mm. erilaisten betonituotteiden valmistuksessa. K\u00e4ytt\u00f6 loppui 1990-luvun lamaan.<\/p>\n\n\n\n My\u00f6s vaihtoehtoisten sideaineiden haasteena on raaka-aineiden riitt\u00e4v\u00e4 saatavuus. Kuitenkin vaihtoehtoisten sideaineiden lis\u00e4mahdollisuutena on hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 erilaisia teollisuuden sivuvirtoja ja my\u00f6s j\u00e4temateriaaleja. Masuunikuona ja lentotuhka pystyt\u00e4\u00e4n helposti hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4\u00e4n normaalissa betonin valmistuksessa, mutta teollisuudessa syntyy runsaasti muitakin kuonia, tuhkia sek\u00e4 j\u00e4temateriaaleja.<\/p>\n\n\n\n N\u00e4it\u00e4 materiaaleja voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 vaihtoehtoisten sideaineiden valmistuksessa ja muutoin t\u00e4llaiset materiaalit j\u00e4isiv\u00e4t hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4tt\u00e4. Siten vaihtoehtoisten sideaineiden tutkiminen n\u00e4hd\u00e4\u00e4n ensisijaisen t\u00e4rke\u00e4n\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Toinen, ehk\u00e4 viel\u00e4kin merkitt\u00e4v\u00e4mpi haaste vaihtoehtoisten sideaineiden k\u00e4yt\u00f6lle on rajoitukset kantavissa rakenteissa. Eurooppalainen standardointi s\u00e4\u00e4telee varsin tarkkaan mit\u00e4 sementti voi sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 (SFS-EN 197-1) ja toisaalta mit\u00e4 raaka-aineita betonissa voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 (SFS-EN 206). Alaa voidaan pit\u00e4\u00e4 t\u00e4ss\u00e4 suhteessa konservatiivisena, mutta toisaalta rakentamisessa turvallisuus on t\u00e4rkein kriteeri. Ei haluta ottaa pienint\u00e4k\u00e4\u00e4n riski\u00e4 uusien, osin tuntemattomien sideaineiden kanssa. My\u00f6s taloudelliset riskit voivat olla suuria, esimerkkin\u00e4 tilanne, jossa kantavat rakenteet menett\u00e4v\u00e4t lujuuttaan 20 vuoden ik\u00e4isen\u00e4. On mahdollista saada hyv\u00e4ksynt\u00e4 vaihtoehtoisille sideaineille, vaikka ne eiv\u00e4t t\u00e4yt\u00e4k\u00e4\u00e4n sementti- ja betonistandardien vaatimuksia, mutta t\u00e4llaiset prosessit ovat usein raskaita. Yhten\u00e4 vaihtoehtona ETA-hyv\u00e4ksynt\u00e4 (European Technical Approval). Keski-Euroopassa tehd\u00e4\u00e4n jonkin verran erilaisia betonituotteita k\u00e4ytt\u00e4en vaihtoehtoisia sideaineita.<\/p>\n\n\n\n Juuri standardien rajoituksista sek\u00e4 my\u00f6s raaka-aineiden rajallisuudesta johtuen vaihtoehtoisten sideaineiden potentiaalisimmat k\u00e4ytt\u00f6kohteet l\u00f6ytyv\u00e4t ei-kantavista rakenteista, esimerkiksi erilaisista betonituotteista. T\u00e4llaisissa tuotteissa rajoitukset sideaineen laadulle ovat yleens\u00e4 kantavia rakenteita lievemm\u00e4t. Vaihtoehtoisilla sideaineilla voidaan n\u00e4in saavuttaa merkitt\u00e4vi\u00e4 p\u00e4\u00e4st\u00f6v\u00e4hennyksi\u00e4 yksitt\u00e4isten tuotteiden osalta. Kuitenkin vaikutukset betonirakentamisen kokonaisp\u00e4\u00e4st\u00f6ihin tulevat todenn\u00e4k\u00f6isemmin j\u00e4\u00e4m\u00e4\u00e4n v\u00e4h\u00e4isiksi.<\/p>\n\n\n\n Teknisesti on mahdollista valmistaa portlandsementti\u00e4 hyvinkin v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6isesti. T\u00e4m\u00e4 edellytt\u00e4\u00e4 merkitt\u00e4vi\u00e4 muutoksia sementin valmistusprosessiin:<\/p>\n\n\n\n Syntyv\u00e4n hiilidioksidin talteenotto on t\u00e4rke\u00e4ss\u00e4 roolissa, sill\u00e4 noin 60% sementin CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6ist\u00e4 syntyy nimenomaan kalsinoinnissa, CaCO3 hajoaa CO2:ksi ja CaO:ksi. Hiilidioksidin talteenotto (CCS = Carbon Capture and Storage) on olemassa olevaa teknologiaa, mutta tekniikka on kallista. Toisaalta p\u00e4\u00e4st\u00f6kaupan kautta CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6jen hinta nousee koko ajan ja siten my\u00f6s talteenoton kilpailukyky paranee. Norjalainen sementin valmistaja Norcem rakentaa maailman ensimm\u00e4ist\u00e4 sementtitehtaan mittakaavassa toteutettavaa hiilidioksidin talteenottolaitteistoa. Talteenotettu CO2 varastoidaan tyhjennettyyn \u00f6ljynporauskentt\u00e4\u00e4n Pohjanmerell\u00e4. Investoinnin kokonaiskustannukset ovat yli miljardi euroa. T\u00e4m\u00e4 sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 laitteiston rakentamisen ja operoinnin 10 vuoden ajan.<\/p>\n\n\n\n Mielenkiintoista on my\u00f6s mahdollisuus hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 talteenotettua hiilidioksidia (CCU = Carbon Capture and Utilization). Maksaahan CO2 materiaalina l\u00e4hes 100 \u20ac\/tn. Talteen otettua CO2:ta voitaisiin k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 mm. synteettisen polttoaineen valmistamiseen. Suomessa tutkitaan mahdollisuuksia valmistaa Finnsementin sementtitehtaalla talteenotettavasta hiilidioksidista ja Kemiran tehtaalta syntyv\u00e4st\u00e4 vedyst\u00e4 synteettist\u00e4 metanolia, josta edelleen voitaisiin jalostaa hiilineutraaleja liikennepolttoaineita.<\/p>\n\n\n\n Kalsinoinnissa syntyv\u00e4n p\u00e4\u00e4st\u00f6n lis\u00e4ksi itse sementtiklinkkerin polttoprosessi synnytt\u00e4\u00e4 CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4. T\u00e4t\u00e4 osuutta on pystytty tehokkaasti v\u00e4hent\u00e4m\u00e4\u00e4n polttoprosessin energiatehokkuutta parantamalla sek\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 kierr\u00e4tyspolttoaineita. Teoreettisesti on mahdollista tehd\u00e4 polttoprosessi hyvin v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6iseksi. Sementtiklinkkeri poltetaan kuitenkin niin korkeassa l\u00e4mp\u00f6tilassa (1450 \u00b0C), ettei sit\u00e4 ei voida s\u00e4hk\u00f6toimisella kiertouunilla kustannustehokkaasti saavuttaa. Kuitenkin nykyisiss\u00e4 sementtiuuneissa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n ennen kiertouunia kalsinaattoria tai nousuputkea, miss\u00e4 raakajauheessa olevan kalkkikiven kalsinoituminen tapahtuu. T\u00e4m\u00e4 kalsinoitumisosuus voitaisiin tehd\u00e4 s\u00e4hk\u00f6n avulla, ja sen j\u00e4lkeen materiaali sy\u00f6tett\u00e4isiin kiertouuniin klinkkerin polttovaiheeseen (6<\/strong><\/sup>. S\u00e4hk\u00f6inen kalsinaattori alentaisi sementin valmistuksen hiilidioksidip\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4 merkitt\u00e4v\u00e4sti. N\u00e4in voitaisiin my\u00f6s pit\u00e4\u00e4 erill\u00e4\u00e4n poltosta syntyv\u00e4t savukaasut ja kalkkikivest\u00e4 kalsinoinnissa vapautuva hiilidioksidi, mik\u00e4 puolestaan helpottaisi hiilidioksidin talteenottoa. Hiilidioksidin talteenotto ei kuitenkaan edellyt\u00e4 kalsinoinnissa ja poltossa syntyvien p\u00e4\u00e4st\u00f6jen erottelua, esimerkiksi Brevikiss\u00e4 hiilidioksidi tullaan ottamaan talteen tehtaan savukaasuista, jotka sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4t sek\u00e4 kalsinoinnista ett\u00e4 poltosta syntyv\u00e4t kaasut.<\/p>\n\n\n\n S\u00e4hk\u00f6isen kalsinaattorin ja hiilidioksidin talteenoton avulla sementin p\u00e4\u00e4st\u00f6t voitaisiin saada alhaisiksi, arviolta l\u00e4helle tasolle 100 kg-CO2e\/tn. Sementin valmistuksen tekeminen v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6iseksi tulee vaatimaan suuria investointeja ja globaalisti se tulee kest\u00e4m\u00e4\u00e4n kauan. Mutta paikallisesti, esimerkiksi Suomessa se olisi mahdollista. Investoinnit edellytt\u00e4isiv\u00e4t kuitenkin merkitt\u00e4v\u00e4\u00e4 yhteiskunnan tukea. Norjan valtiolla on merkitt\u00e4v\u00e4 rooli sementtitehtaan hiilidioksidin talteenottolaitoksen ja varastointi-infrastruktuurin investoinnissa.<\/p>\n\n\n\n V\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6inen sementin valmistusprosessi tukeutuisi perinteisiin portlandsementin raaka-aineisiin ja siten raaka-aineiden saatavuusongelmat olisivat v\u00e4h\u00e4isi\u00e4 verrattuna esimerkiksi seossementteihin tai vaihtoehtoisiin sideaineisiin. Samoin itse sementti olisi tuttu ja turvallinen. Portlandsementist\u00e4 on kokemusta ja tutkimustietoa jo yli sadan vuoden ajalta. Materiaalin ominaisuudet ja my\u00f6s rajoitukset tunnetaan hyvin. My\u00f6s huoltovarmuuden kannalta sementin valmistaminen Suomessa tulevaisuudessakin on t\u00e4rke\u00e4\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Kuten edell\u00e4 on esitetty, betonissa k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4t sideaineet tulevat muuttumaan jo l\u00e4hitulevaisuudessa. Artikkelissa on jaoteltu kolme erilaista suuntausta sideaineiden kehityksess\u00e4. Kuvassa 8 esitet\u00e4\u00e4n erityyppisten sideaineiden arvioitu kehitys vuoteen 2035 saakka. Nelj\u00e4nten\u00e4 tyyppin\u00e4 kuvaajassa on perinteinen sementti, jolla tarkoitetaan portlandsementti\u00e4 tai v\u00e4h\u00e4isess\u00e4 m\u00e4\u00e4rin seostettuja sementtej\u00e4 (CEM I ja CEM II tyypin sementit).<\/p>\n\n\n\n Olettamuksena on, ett\u00e4 seossementtien m\u00e4\u00e4r\u00e4 kasvaa ensimm\u00e4isen\u00e4 ja v\u00e4hent\u00e4\u00e4 siten CEM I ja CEM II tyyppisten sementtien osuutta. Seossementtien k\u00e4yt\u00f6n ei kuitenkaan oleteta ylitt\u00e4v\u00e4n 60%:n osuutta, koska seossementit eiv\u00e4t sovellu kaikkiin k\u00e4ytt\u00f6kohteisiin ja my\u00f6s masuunikuonan saatavuus tulee rajoittamaan seossementtien k\u00e4ytt\u00f6\u00e4.<\/p>\n\n\n\n My\u00f6s vaihtoehtoisten sideaineiden k\u00e4ytt\u00f6 tulee lis\u00e4\u00e4ntym\u00e4\u00e4n, mutta oletettavasti kasvu tulee olemaan verrattain hidasta ja vaihtoehtoisten sideaineiden markkinaosuus tarkastelujaksolla tulee j\u00e4\u00e4m\u00e4\u00e4n kohtuullisen pieneksi. Olettamukset pohjautuvat siihen, ett\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6 rajoittuu p\u00e4\u00e4osin vain pienivoluumisiin erikoistuotteisiin, koska rakentamisen standardit rajoittavat vaihtoehtoisten sideaineiden k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 kantavissa rakenteissa. Standardien osalta n\u00e4k\u00f6piiriss\u00e4 ei ole olennaisia muutoksia. My\u00f6s raaka-aineiden saatavuus rajoittaa vaihtoehtoisten sideaineiden laajamittaista k\u00e4ytt\u00f6\u00e4. Esimerkiksi masuunikuonaa tuskin kannattaa merkitt\u00e4v\u00e4ss\u00e4 m\u00e4\u00e4rin k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 alkaliaktivoiduissa sideaineissa, koska kaikki syntyv\u00e4 masuunikuona voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 astetta helpommin seossementeiss\u00e4. Vaihtoehtoisten sideaineiden osalta tehd\u00e4\u00e4n paljon tutkimusta ja siten on kyll\u00e4 mahdollista, ett\u00e4 tulevaisuudessa saavutetaan merkitt\u00e4vi\u00e4 l\u00e4pimurtoja. T\u00e4ll\u00f6in vaihtoehtoisten sideaineiden markkinaosuus voi nousta esitetty\u00e4 korkeammiksi.<\/p>\n\n\n\n Merkitt\u00e4v\u00e4 muutos on arvioitu tapahtuvan noin 10 vuoden kuluttua. T\u00e4ll\u00f6in voisi alkaa sementin valmistuksen muuntuminen v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6iseksi. Samoihin aikoihin my\u00f6s masuunikuonan saatavuus alkaisi todenn\u00e4k\u00f6isesti ehtym\u00e4\u00e4n. On toki \u00e4\u00e4rimm\u00e4isen vaikea ennustaa miss\u00e4 vaiheessa n\u00e4m\u00e4 tulevat lopulta tapahtumaan. Jos halutaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 sementin p\u00e4\u00e4st\u00f6v\u00e4hennykset Suomen hiilineutraalisuustavoitteessa, investoinnit v\u00e4h\u00e4hiilisen sementin tuotantotekniikkaan tulisi tehd\u00e4 viimeist\u00e4\u00e4n 2030-luvun alussa.<\/p>\n\n\n\n Kun betonin hiilik\u00e4denj\u00e4lkipuolella viel\u00e4 huomioidaan karbonatisoitumisen CO2:ta sitova vaikutus, betoni olisi v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6isen sementin valmistustekniikan my\u00f6t\u00e4 vuonna 2035 hiilineutraali tai jopa hiilinegatiivinen materiaali.<\/p>\n\n\n\n Betonin sideaineissa tulee tapahtumaan muutoksia l\u00e4hivuosina johtuen tarpeista v\u00e4hent\u00e4\u00e4 betonin CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4. T\u00e4h\u00e4n ei l\u00f6ydy yht\u00e4 yksitt\u00e4ist\u00e4 ratkaisua, vaan v\u00e4hennykset saadaan aikaiseksi yhdistelem\u00e4ll\u00e4 eri menetelmi\u00e4. Lyhyell\u00e4 aikav\u00e4lill\u00e4 p\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4 saadaan tehokkaimmin v\u00e4hennetty\u00e4 seossementtien k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 lis\u00e4\u00e4m\u00e4ll\u00e4. Haasteena tulee olemaan erityisesti masuunikuonan saatavuus.<\/p>\n\n\n\n My\u00f6s vaihtoehtoisten sideaineiden k\u00e4ytt\u00f6 tulee lis\u00e4\u00e4ntym\u00e4\u00e4n, mutta oletettavasti v\u00e4h\u00e4isemm\u00e4ss\u00e4 m\u00e4\u00e4rin kuin seossementtien. Vaihtoehtoisten sideaineiden k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 rajoittaa niiden k\u00e4yt\u00f6n rajoitukset kantavissa rakenteissa. My\u00f6s raaka-aineiden saatavuuteen liittyy vastaavia ongelmia kuin seossementeill\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Lopullisena ratkaisuna betonin CO2-p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi n\u00e4hd\u00e4\u00e4n portlandsementin valmistuksen tekeminen v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6iseksi. T\u00e4m\u00e4 edellytt\u00e4\u00e4 hiilidioksidin talteenottoa sek\u00e4 kalkkikiven s\u00e4hk\u00f6ist\u00e4 kalsinointia ja siten todella suuria investointeja. V\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6isen valmistustekniikan avulla v\u00e4ltett\u00e4isiin ongelmat liittyen raaka-aineiden saatavuuteen ja my\u00f6s materiaali (portlandsementti) tunnetaan erinomaisesti. V\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6ist\u00e4 sementin valmistustekniikkaa hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 hiilineutraalisuus voitaisiin saavuttaa betonin osalta vuoteen 2035 menness\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Portlandsementill\u00e4 on pitk\u00e4 historia, mutta parhaillaan olemme selke\u00e4ss\u00e4 taitepisteess\u00e4. Jatkossa portlandsementin ohelle tulee yh\u00e4 enemm\u00e4n vaihtoehtoja. Toisaalta portlandsementti tuskin tulee h\u00e4vi\u00e4m\u00e4\u00e4n k\u00e4yt\u00f6st\u00e4 tulevaisuudessakaan. T\u00e4ss\u00e4 artikkelissa arvioidaan millaisia muutoksia betonin sideaineissa tulee tapahtumaan ja my\u00f6s millaisella aikataululla muutokset todenn\u00e4k\u00f6isesti tapahtuvat.<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":18844,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[13],"tags":[89,93,92,76],"class_list":["post-18843","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tutkimus-ja-kehitys","tag-co2","tag-sementti","tag-tutkimukset","tag-vahahiilisyys"],"acf":[],"yoast_head":"\nNykytilanne ja muutostarpeet<\/h3>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/betoni.com\/lehti\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2022\/02\/Betoni-sideaineet-tulevaisuudessa-taulukko1.jpg\")
<\/figure>\n\n\n\nTulevaisuuden sideaineet<\/h3>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/betoni.com\/lehti\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2022\/02\/Betonin-raaka-aineet_1920x1266px.jpg\")
Seossementtien nykyist\u00e4 laajamittaisempi k\u00e4ytt\u00f6<\/h3>\n\n\n\n
Vaihtoehtoiset sideaineet<\/h3>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/betoni.com\/lehti\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2022\/02\/Betonin-sideaineet-tulevaisuudessa-kuva5.jpg\")
<\/figure>\n\n\n\nPortlandsementin v\u00e4h\u00e4p\u00e4\u00e4st\u00f6inen valmistus<\/h3>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/betoni.com\/lehti\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2022\/02\/Betonin-sideaineet-tulevaisuudessa-kuva7.jpg\")
Sideaineiden k\u00e4ytt\u00f6 tulevaisuudessa<\/h3>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/betoni.com\/lehti\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2022\/02\/Betonin-sideaineet-tulevaisuudessa-kuva8.jpg\")
<\/figure>\n\n\n\nYhteenveto<\/h3>\n\n\n\n
Kirjallisuusl\u00e4hteet<\/h3>\n\n\n\n