Biogeeninen hiili puurakennuksissa - miten se tulisi ottaa huomioon?

Puutavaralla on merkittävä rooli rakennusteollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä: se korvaa hiili-intensiivisiä materiaaleja, kuten terästä ja betonia, soveltuu kiertotalouden periaatteisiin ja edistää kestävää metsänhoitoa. Puun ässä hihassa on kuitenkin sen kyky sitoa ja varastoida hiiltä puunkorjuutuotteisiin. Vai onko? Katsauksessamme syvennytään biogeeniseen hiileen, jotta voidaan arvioida sen asianmukaista käyttöä raportoitaessa sisäistä hiiltä.

Image Credit : Sora

facebook linkedin twitter

On huomattava, että tässä tutkimuksessa tarkastellaan ainoastaan puutavaraan liittyvää hiiltä; siihen liittyviä kysymyksiä, kuten biologisen monimuotoisuuden vaikutuksia, ei ole tutkittu.

Mitä on hiilensidonta ja pitäisikö se ottaa huomioon?

Sitoutuminen on prosessi, jossa puun kasvun aikana hiilidioksidia imeytyy ilmakehästä ja varastoituu puuhun biogeenisena hiilenä. Ennen kuin puutavara joko poltetaan tai hajotetaan kaatopaikalla, tämä sitoutunut hiili pysyy suhteellisen stabiilissa ja mitattavissa olevassa muodossa korjattuun puutuotteeseen eikä ilmakehään.

Puutuotteiden hiililaskentamenetelmät, jotka koskevat sekä puutavaraan varastoitunutta biogeenistä hiiltä että metsässä tapahtuvaa jatkuvaa hiilensidontaa, ovat moninaisia ja kiistanalaisia, ja ne voivat riippua hankkeen aikataulusta, asiayhteydestä, puutavaran käsittelystä ja käyttöiän päättymistä koskevista oletuksista.

Mielestämme metsän kyky sitoa hiiltä olisi pidettävä täysin erillään tiettyyn HWP-yksikköön varastoituneesta biogeenisestä hiilestä.

Katherine Twentyman

Vanhempi rakennusinsinööri, Ramboll

Hiililaskentamenetelmissä on joissakin tapauksissa otettu huomioon istutetun puun jatkuva sitominen keinona vähentää puutavaraa käyttävän rakennuksen sisältämää ^hiiltä1. Voidaan väittää, että tämä ei poikkea muusta kuin hiilidioksidin kompensoinnista, joka voitaisiin ottaa käyttöön missä tahansa rakentamisen muodossa. Vaikka puiden korjuu voi mahdollistaa suuremman hiilidioksidin nettovarastoinnin, kun sitä hoidetaan hyvin (ks. kuva 2), metsäekosysteemissä tapahtuvaa jatkuvaa hiilensidontaa olisi tarkasteltava erillään tietyn rakennuksen kumulatiivisista hiilidioksidipäästöistä, kuten kuvassa 1 on esitetty.

Carbon accounting for biogenic materials — Kuva 1: Puutavaraan liittyvät hiilijärjestelmät

Olisiko parempi, jos puut vain jätettäisiin metsään?

Metsiä kuvataan usein "hiilinieluiksi", ja rakentamiseen tai muuhun käyttöön tarkoitettujen puiden korjuun vaikutuksia arvioitaessa on varmistettava, että se ei estä jatkuvaa hiilensidontaa. Yleisesti ymmärretään, että puun elinkaaren aikana tapahtuva hiilensidonta noudattaa S-käyrää: se on aluksi hidasta, sitten kiihtyvää ja lopulta tasaista. Jos hoidetun metsän osalta lasketaan yhteen korjatuista puista tuotettuihin tuotteisiin varastoitunut hiili ja korvaaviin puihin edelleen varastoituva hiili, varastoituneen hiilen kokonaismäärä voi lopulta olla suurempi kuin hoitamattomassa metsässä, kuten kuvassa 2 on esitetty.

Tämä ei tarkoita sitä, että metsään varastoitunut hiili olisi ilmoitettava rakennuksen LCA:n hyötynä; tarkoituksena on pikemminkin perustella puun korjuu pitkäaikaista hiilen varastointia varten rakennustuotteen muodossa. Se riippuu myös asiayhteydestä: jos puuta ei korvata (metsäkato), ei tule olettaa, että se sitoo hiiltä tulevaisuudessa, ja puun käyttö on selvästi haitallista, vaikka tämä onkin harvinaista EU:ssa.

Alan ohjeet ja Rambollin suunnittelukanta

IStructE:n ^oppaassa2"How to calculate embodied carbon" neuvotaan, että koko elinkaaren aikaista hiilidioksidipäästöjen arviointia harkittaessa on noudatettava "varastoi ja vapauta" -lähestymistapaa, mikä tarkoittaa sitä, että kun biogeeninen hiili katsotaan negatiiviseksi arvoksi hankkeen rakentamisvaiheessa, sen on oletettava vapautuvan rakennuksen elinkaaren lopussa. Lisäksi todetaan, että nykykäytännön mukaan "86 prosenttia sidotusta hiilestä (häviää) sadan vuoden kuluessa^"3, mikä on todennäköisesti rakennuksen suunnittelukautta pidempi aika, mutta muistuttaa siitä, että varastoitua biogeenistä hiiltä ei voida olettaa sisältyvän hiilen pysyväksi vähentäjäksi. "Konservatiivinen lähestymistapa biogeenisen hiilen arviointiin rakennusten LCA:ssa on olettaa, että biogeeninen hiili varastoituu vain tilapäisesti ja palautuu ilmakehään arvioinnin aikana, eikä sillä näin ollen ole kokonaisvaikutusta^{"4 .}

Rambollin suunnittelukanta on, että varastoitunut hiili erotetaan rakennuksen hiilidioksidipäästöjen arvioinnista, mutta varastoitunut hiili otetaan huomioon raportoinnissa. Tämä tarkoittaa sitä, että biogeenistä hiiltä ei sekoiteta fossiiliseen hiileen hiilidioksidiarvioinnissa missään elinkaaren vaiheessa. Kannatamme kuitenkin sitä, että puuhun ja muihin biogeenisiin materiaaleihin varastoitunut biogeeninen hiili olisi tunnustettava ja kirjattava. Suunnittelija voi sen jälkeen sopia asianomaisten sidosryhmien kanssa keskustellen, mitä lähestymistapaa olisi sovellettava riippuen elinkaaren loppuvaiheen skenaarion varmuudesta, luottamuksesta kykyyn ottaa talteen puutavaraa tulevaa uudelleenkäyttöä varten ja raportoinnin oletetusta aikataulusta. Näin voidaan käynnistää keskustelut siitä, miten voidaan edistää varastoidun hiilen säilyttämistä tulevissa rakennuksissa tai käyttötarkoituksissa.

Timber biogenic carbon — Kuva 3: Store and Release (vasen) vs. Store and Reuse (oikea) -lähestymistavat.

Näistä tekijöistä riippumatta raportoinnin avoimuuden olisi oltava etusijalla, kun asiakkaille tiedotetaan optiotoiminnasta. Investoinnit Woodcirclesin kaltaisiin innovaatiohankkeisiin, joissa puutavaran rakennusteollisuuden kiertokulkuhaasteisiin vastataan kehittämällä digitaalisia työkaluja ja suunnittelemalla uudelleen toimitus- ja arvoketjujen järjestelmiä, osoittavat, että alalla on edetty kohti keskeistä muutosta kohti kestäviä käyttöiän loppupään käytäntöjä. Hiilidioksidin sitominen on alkanut tulla tunnustetuksi virallisilla hyvityksillä, kuten Puro.Earth-järjestön myöntämillä_{hiilidioksidipäästösertifikaateilla} (CORC), joissa keskitytään menetelmiin, jotka poistavat hiiltä kestävästi vähintään 100 vuoden^ajan5.

Yhdistyneen kuningaskunnan nykyinen teollisuuskäytäntö ei anna riittävää varmuutta siitä, että toissijainen elinkaari voidaan saavuttaa. Eurooppa-neuvosto antoi marraskuussa 2024 asetuksen, jossa tunnustetaan pitkäaikainen hiilen poistaminen ja varastointi tuotteisiin. Kun valtion tukemat sertifiointijärjestelmät yleistyvät, tämä osoittaa, että käännekohta lähestyy ja voimme luottaa siihen, että hiilen varastointi tunnustetaan, mikä kannustaa entistä enemmän säilyttämään hiilivarastot, mikä puolestaan johtaa siihen, että biogeenisen hiilen varastointi ja uudelleenkäyttö -ajattelu on perusteltua.

Carbon accounting for biogenic material — Kuva 4: Toimialan varmuushierarkia

Hiilen säilyttäjät: Kutsu toimintaan

Kaikilla rakennetun ympäristön toimijoilla on roolinsa ja vastuunsa, kun pyritään lisäämään hiilen varastoitumista maailmanlaajuisesti ilmastonmuutoksen vaikutusten vähentämiseksi.

Insinööreinä ja suunnittelijoina meidän pitäisi puolustaa sellaisten selkeiden valtiollisten puitteiden ja investointien kehittämistä ja toteuttamista, joilla tuetaan rakennusmateriaalien uudelleenkäyttöä ja kierrätystä rakennusten käyttöiän päättyessä. Puutavaran etuna on se, että se pitää hiilen lukittuna pitkäksi aikaa, sillä rakennus toimii hiilidioksidin vuokralaisena: rakennuksella on aikaraja, mutta sen omistajat voivat uudistaa tai pidentää "vuokrasopimusta".

Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen laatima "Timber in construction roadmap" on myönteinen askel oikeaan suuntaan, mutta vielä on matkaa siihen, että hiilivarastojen säilyttäminen ja puutavaran uudelleenkäyttö ovat oletusarvoisesti käytössä rakennuksen elinkaaren loppuvaiheessa. Insinööreinä meidän pitäisi sisällyttää kiertotalouden periaatteet puutavaran suunnitteluun, jotta helpotetaan uudelleenkäyttöä sen käyttöiän lopussa, ja pyrkiä käyttämään kierrätettyä puutavaraa aina kun se on mahdollista. Meidän on vakuutettava asiakkaillemme, että valitsemalla puutavara, kun se on tarkoituksenmukaista, vähennetään hiilipainotteisten mineraalipohjaisten materiaalien, kuten teräksen ja betonin, käyttöä ja että rakennukset voivat toimia pitkän aikavälin hiilivarastoina samalla, kun hiilidioksidipäästöjä vähentävät teknologiat ja infrastruktuuri kehittyvät samaan aikaan.

¹Hawkins, W. 2021. Timber and carbon sequestration. The Structural Engineer,

² Gibbons O. ja Orr J.J. (2020) How to calculate embodied carbon, Lontoo: IStructE Ltd, tammikuun 2021 numero.

³ Arehart, Hart, Pomponi, D'Amico, 2021, 'Carbon Sequestration and Storage in the Built Environment'.

⁴ Hart ja Pomponi, 2020, 'More Timber in Construction: Unanswered Questions and Future Challenges' (Lisää puutavaraa rakentamisessa: vastaamattomat kysymykset ja tulevaisuuden haasteet).

⁵ https://puro.earth/