Blogi: Hyvän asumisen puheenvuoro

Risto Isomäki: Piioksidiaerogeeli voi mullistaa tulevaisuuden asuntotuotannon

Englantilaisen tehtailija Joseph Aspdinin vuonna 1824 patentoima portlandinsementti käynnisti nykyaikaisen betonirakentamisen aikakauden.  Portlandinsementti on nyt maapallon laajimmin käytetty rakennusaine.  Sitä valmistetaan vuosittain noin kaksi miljardia tonnia.  Valitettavasti portlandinsementti on myös merkittävä osa planeettaamme uhkaavaa ylikuumenemisongelmaa: sen valmistus aiheuttaa noin kuusi prosenttia kaikista ihmisen tuottamista hiilidioksidipäästöistä.

Piioksidiaerogeeli seuraava portlandinsementti?

Monien asiantuntijoiden mukaan seuraava portlandinsementti eli lähitulevaisuuden tärkein uusi rakennusmateriaali on todennäköisimmin piioksidiaerogeeli, englanniksi silica aerogel.

Aerogeeli on yleisnimitys geeleille, joissa jonkin kiinteän aineen muodostaman matriisin sisällä on nesteen asemasta ilmaa.  Piioksidista tehdyt aerogeelit painavat tyypillisesti vain kaksi kertaa ilmaa enemmän, pari kiloa kuutiolta.

Piioksidiaerogeeli on paras tunnettu lämpöeriste, paras tunnettu paloeriste, paras tunnettu äänieriste ja tehokkain tunnettu iskunvaimennin, kaikki samassa paketissa.  Sentti hyvälaatuista piioksidiaerogeeliä vastaa lämpöeristeenä kahtatoista senttiä lasivillaa eikä sitä saa palamaan tai sulamaan edes armeijan liekinheittimellä.

Piioksidiaerogeelin puristuslujuus on jo valmiiksi suhteellisen hyvä, mutta myös sen vetolujuutta on mahdollista kasvattaa lisäämällä seokseen sopivia polymeerejä.  Tällä tavalla valmistettujen X-aerogeelien eli vahvistettujen aerogeelien ominaisuudet ovat ällistyttäviä.  Niistä voidaan rakentaa tavattoman kevyitä palkkeja, joita voidaan käyttää jopa korkeiden talojen kantavissa rakenteissa.

Suomen ilmastollisissa olosuhteissa piioksidiaerogeeleistä olisi erityisen paljon iloa yhä useampia kiinteistöjämme piinaavien homeongelmien ratkaisemisessa.

Aerogeelin avulla seinistä voidaan tehdä rakenteellisesti paljon nykyistä yksinkertaisempia.  Tällöin niiden sisällä on vähemmän rajapintoja, jotka voivat kondensoida kosteutta ja kasvattaa homeita.  Piioksidiaerogeelistä on myös helppo tehdä hygrofobista eli kosteutta voimakkaasti hylkivää.  Tällaisesta aerogeelistä tehty eriste ei yksinkertaisesti voi kastua.  Erityisen kiehtova mahdollisuus olisi jälkieristää jo olemassa olevien rakennuksien seiniä ja kattoja ulkoa päin elementeillä, jotka koostuisivat ohutkalvoisesta, sähköä tuottavasta ja pientä ylikuumenemista hyvin kestävästä GICS-aurinkopaneelista sekä sen alle sijoitetusta, piioksidiaerogeelistä tehdystä eristelevystä.  Myös tällainen jälkieristys pienentäisi homevaurioiden riskiä, koska kylmä ja kosteutta kondensoiva pinta olisi vasta aerogeelieristyksen ja aurinkopaneelin välissä.   Silloin kun eriste on ulkoseinän sisäpinnalla, kosteus voi tiivistyä vaarallisempiin paikkoihin.

Piioksidiaereogeeli on vielä toistaiseksi ollut ratkaisevasti vanhanaikaisia eristeitä kalliimpaa.  Maailman markkinajohtajien eli saksalaisen Cabotin sekä yhdysvaltalaisten Aspenin ja Kalwallin hinnat ovat edelleen pyörineet lähellä kymmentä tuhatta euroa kuutiometriä kohti.  Loviisalaisen puurakennusyrittäjä Ari Kähkösen mukaan piioksidiaerogeelin käyttö eristeenä alkaa kuitenkin olla Suomessa taloudellisesti kannattavaa jo tämänhetkisillä hinnoilla.   Seinän rakenteesta tulee nimittäin niin paljon yksinkertaisempi, että säästyneet työtunnit kompensoivat eristemateriaalien korkeammat kulut.  Kähkönen on jo rakentanut Lieksan kunnassa sijaitsevaan Kolin kylään Suomen ensimmäisen kokonaan aerogeelillä eristetyn talon.

Piioksidiaerogeelin markkinahinta saattaa lähivuosina romahtaa, jos asiaan liittyvä malesialais-vietnamilais-suomalainen yhteistyöprojekti toteutuu toivotulla tavalla.

Malesialainen professori Halimaton Hamdan ei ehkä vastaa kaikkein stereotyyppisimpiä näkemyksiämme siitä, millaisia musliminaiset ovat.  Hamdan on Malesian entinen tiede- ja teknologiavaraministeri ja hänellä oli vielä muutama vuosi sitten 15 materiaalitekniikkaan liittyvää maailmanennätystä Guinnesin ennätyskirjassa.

Professori Hamdan on kehittänyt uudenlaisia, riisinkuorien tuhkaan perustuvia piioksidiaerogeelin valmistusmenetelmiä.    Ideana on, että aasialaiset riisin pienviljelijät tuottaisivat aerogeelin raaka-aineen omissa kylissään, polttamalla riisinkuoria Hamdanin tarkoitusta varten kehittämillä polttoastioilla.  Professori Hamdan työtovereineen on laskenut, että korkeatasoisten piioksidiaerogeelien valmistaminen tällaisilla menetelmillä maksaisi vain 200 euroa kuutiota kohti.  Luku voi kuulostaa uskomattomalta, mutta pitää muistaa, että piioksidiaerogeelistä 99,8 prosenttia on ilmaa ja loppu koostuu maapallon yleisimpiin kuuluvasta mineraalista.

Professori Hamdanin patentteihin perustuvaa aerogeelitehdasta ei kuitenkaan ole vielä perustettu.

Hamdan on myös harras muslimi ja hän on asettanut patenttiensa käytön ehdoksi, että tuotanto organisoidaan tavalla joka lisää erityisesti köyhien aasialaisten riisinviljelijänaisten tuloja.

Riisin hehtaarisadot ovat kasvaneet niin suuriksi, että riisin markkinahinta on laskenut ja kymmenistä miljoonista riisin pienviljelijäperheistä on tullut maailman köyhimpiin kuuluvia ihmisiä.   Tavoitteiden erilaisuuden takia Halimaton Hamdanin ja hänen patenteistaan kiinnostuneiden sijoittajien on ollut vaikea löytää yhteistä kieltä.

Suomalainen Ympäristö ja kehitys ry –järjestö yritti vuonna 2015 auttaa professori Hamdania takalukon murtamisessa.  Ympäristö ja kehitys järjesti Ho Chi Minh Cityssä eli Saigonissa Hamdanin aerogeelikeksintöihin liittyvän kokouksen, johon kutsuttiin potentiaalisesti kiinnostuneita suomalaisia, vietnamilaisia ja kiinalaisia yhtiöitä.   HCMC sijaitsee Mekongin deltan eli maailman tärkeimmän riisinviljelyalueen välittömässä läheisyydessä.

Kokoukseen ei tullut suomalaisia yrityksiä.  Suomalaiset eristefirmat näyttävät päättäneen, ettei niiden kannata investoida aerogeelin tuotantoon vaan päinvastoin viivyttää sen tulemista Suomen markkinoille.   Aasialaisia yrityksiä tuli sen sijaan paikalle, liikevaihtona laskien, muutamien kymmenien nokioiden tai neste oilien verran.  Ne muodostivat kolme investoinnista kilpailevaa yritysrypästä, joista Halimaton Hamdan valitsi yhden jatkoneuvottelujen pohjaksi.  Vietnamin hallitus lupasi maata Mekongin deltalle perustettavaa aerogeelitehdasta varten.  Kokouksessa selvisi myös, että tehtaan perustamiskustannukset Vietnamissa olisivat ilmeisesti vain noin 30 miljoonaa euroa eivätkä 50 miljoonaa niin kuin Malesiassa.

Vuoden 2016 alussa näytti siltä, että Vietnamissa olisi pian professori Hamdanin patentteja hyödyntävä aerogeelitehdas joka myisi korkeatasoisia piioksidiaerogeelejä 750 – 800 eurolla kuutio eli yli kymmenen kertaa nykyisiä markkinajohtajia halvemmalla.  Neuvottelut kuitenkin jumittuivat paikoilleen, kun vietnamilaiset ja kiinalaiset sijoittajat alkoivat vaatia, että perustettava tehdas myisi aerogeelinsä vain 50 prosenttia eikä yli kymmenen kertaa alan nykyisten markkinajohtajien listahintoja halvemmalla.

Koska tällainen linjaus olisi hidastanut aerogeelin läpimurtoa ja ilmastonmuutoksen torjuntaa, professori Hamdan ja Ympäristö ja kehitys ry palauttivat projektin takaisin lähtöruutuun.  Tavoitteena on nyt rakentaa hanke niin, että yli puolet osakkeista menisi erilaisille aerogeelin loppukäyttäjille eli yrityksille, joilla on vahva omakohtainen intressi saada omia tarpeitaan varten suuria määriä mahdollisimman halpaa piioksidiaerogeeliä.  Tämä voisi tarkoittaa esimerkiksi kylmälaitteiden tai rakennusten lämpöeristeiden tuottajia, kaupunkien kaukolämpöyhtiöitä, muita energia- tai rakennusalan yrityksiä sekä autojen ja pyöräilykypäröiden valmistajia – tai ilmastonmuutoksen torjunnasta aidosti kiinnostuneita valtioita.

Ilmakehässä leijuvia suuria tuuliturbiineja ja lentäviä autoja

Piioksidiaerogeelin tulevaisuus näyttää hyvältä, mutta hiukan pitemmällä aikavälillä eräät muut aerogeelit saattavat nousta sen vakaviksi haastajiksi.

Hamdan Halimattoman kehittämä malesialainen piioksidiaerogeeli eli maerogeeli oli vielä muutamia vuosia sitten maailman kevyin kiinteä aine, mutta on nyttemmin menettänyt maailmanennätyksensä ensin aerografiitille ja sitten grafeeniaerogeelille.   Aerografiitti on kuusi kertaa ja grafeeniaerogeeli seitsemän kertaa ilmaa kevyempää.   Mahdottomalta kuulostava yhtälö perustuu siihen, että kummankin materiaalin sisällä on lukemattomia mikroskooppisen pieniä, hyvin harvan ilman eli puolittaisen tyhjiön täyttämiä tiloja.

Koska grafeeni johtaa sähköä, grafeeniaerogeelistä olisi teoriassa mahdollista tehdä myös ilmaa kevyempiä sähkökaapeleita.  Toisin sanoen jos ihminen oppii valmistamaan vahvistettuja aerografiitteja ja grafeeniaerogeelejä, meillä saattaa viidenkymmenen vuoden päästä jo olla korkealla ilmakehässä leijuvia suuria tuuliturbiineja ja ehkä myös jonkinlaisia lentäviä autoja.

Kirjoittaja: Risto Isomäki, Helsinki, 6.10.2016

VVO-yhtymä Oyj tarjoaa vuokra-asuntoja ja asumisen palveluita Suomen kasvukeskuksissa. Asuntosijoitusyhtiön visiona on olla asumisen edelläkävijä ja asiakkaan ykkösvalinta.

Blogissamme asumisen ammattilaiset kertovat näkemyksiään ajankohtaisista ilmiöistä, hyvästä asumisesta ja työskentelystä näiden asioiden parissa. Ääneen pääsevät niin VVO-konsernin asiantuntijat ja työntekijät kuin asukkaamme ja yhteistyökumppanimmekin.

Kirjoittajasta

Risto Isomäki (s.1961) on kirjailija, toimittaja ja Suomen johtava ympäristöuhkien asiantuntija.

Hän on tunnettu tiedetoimittaja ja ympäristöaktivisti, joka on työskennellyt asiantuntijana useissa kansainvälisissä projekteissa. Vuonna 2009 Isomäki sai Suomen Tietokirjailijat ry:n Warelius-palkinnon.