Ja sellest, kuidas seda veelgi olulisemaks muuta
Betooni mõistmine eeldab tänapäeval enamat kui selle tehniliste omaduste hindamist, kirjutab Christian Roth arhitektuurikollektiivist Baukreisel. See eeldab ka betooni ökoloogiliste ja majanduslike varjukülgede teadvustamist. Baukreiseli projekt „concrete. matters“, mis pälvis Bauhaus Earthi eksperimentaalarenduse stipendiumi, keskendub betooni taaskasutuslahendustele arhitektuuris.
Hea, halb ja inetu
Raudbetoon saavutas pärast teist maailmasõda laialdase populaarsuse. Tegemist on tõhusa, suhteliselt odava ja potentsiaalselt kauakestva ehitusmaterjaliga, mistõttu sobis see ideaalselt nii ülesehitustöödeks kui ka linnade tihendamiseks. Betoon mängib kogu maailmas taskukohaste elamispindade pakkumises elutähtsat rolli.
Inimkonna toodetud tehismaterjalide kogumass on nüüdseks suurem kui Maal elavate taimede ja loomade oma – ning poole sellest moodustab betoon. Praegust viisi jätkates tuleb 2050. aastaks kuni 75% sellest süsinikuheitest, mis on ülemaailmsete kliimaeesmärkide järgi lubatud, ainuüksi betooni tootmisest. Selline arengusuund on vastuvõetamatu.
Hoolimata teada-tuntud keskkonnamõjust jätkub ehitustegevus pidurdamatult. Betooni vastupidavus ehitusmaterjalina on teravas kontrastis hoonete elueaga. Sageli lepitakse lühikeste kasutustsüklitega või isegi soodustatakse neid, et tagada pidevaid uusi investeeringuid ja majanduskasvu. Tegemist on planeeritud vananemise ühe vormiga. Selline spekuleeriv lähenemine ehitatud keskkonnale oligi meie uurimisprojekti „concrete.matters“ lähtepunkt.
Ohustatud liik: sõjajärgsed ehitised
Saksamaal Dortmundi linnas asuv 11-korruseline laborihoone, mille projekteerisid Horst Retzki ja Sabine Hallmann 1959. aastal Max Plancki molekulaarbioloogia instituudi jaoks, on hea näide 1950. aastate lõpu ratsionaliseeritud ja standardiseeritud arhitektuurist ning silmapaistev modernismi maamärk.
Hoone funktsioonid on selgelt väljendatud: soklikorrus maa-aluse parklaga, vahekorrus andmetöötluseks ning järjestikused laborikorrused selle kohal. Tagasiastega ülemine korrus ja trepišaht moodustavad iselaadse arhitektuurilise lõppsõna. Hoone osad on kasutuse järgi loogiliselt paigutatud ja fassaadilt väljaloetavad. Kandekonstruktsioon on ökonoomne, otstarbekas ja kasutusneutraalne nagu sõjajärgse arhitektuuri puhul tüüpiline.
Instituut lahkus hoonest 25 aasta eest, pärast mida jäi see tühjalt seisma ning uus linna arengukava nägi ette selle lammutamist – saatus, mis langeb osaks üha enamatele sõjajärgsetele hoonetele. Arhitektuuriväärtusele ja hallile energiale eelistatakse sageli majanduslikke huve. Ent tänu kohalike eestkõnelejate tegevusele ja raudbetoonist konstruktsioonide neutraalsusele oli linn viimaks nõus kaaluma hoone allesjätmist, kuivõrd ümberkohandatava hoonefondi säilitamine on endiselt tõhusaim viis ehitussektori heidet vähendada. Insener-tehnilised ümberarvutused näitasid siiski vajadust hoone viis ülemist korrust eemaldada, kuna osa püsttoenditest ei vastanud tänapäevastele survetugevuse nõuetele. Seetõttu leiti kompromiss, mille järgi kuulus säilitamisele pool hoonest.
Meie väärtustasime hoone arhitektuurilist rolli ja jälgisime selle teisenemist terve oma ülikoolis veedetud aja. Meie huvi hoone vastu süvenes 2023. aastal, kui hakati selle lahtimonteerimist kavandama. Tegelesime aktivismiga, et levitada teadlikkust selle kultuurilisest ja materiaalsest väärtusest. Õppetöö ja praktiliste õpitubade käigus tutvustasime selle ajalugu ja utiliseerisime sisutusmaterjale. Sellele lisaks otsisime võimalusi, kuidas saaks hoone demonteeritavaid tarindiosasid muudes projektides kasutada.
Fotod: Baukreisel
Projektipõhine taaskasutus
Oma uurimistöös keskendusime olemasoleva raudbetooni taaskasutamisele nii, et säiliksid selle materjaliomadused. Betoonil on suurepärane survetugevus, terassarrusel aga tõmbetugevus – üheskoos moodustavad nad võimeka komposiitmaterjali. Püüdsime leida rakendusviise, mis neid omadusi sisukalt ära kasutaksid.
Säästvad hooned peavad ühendama biogeenseid ja taaskasutatud komponente. Betooni taaskasutamine pole aga alati parim valik – biopõhised alternatiivid võivad teatud kasutusjuhtudel sobida omadustelt paremini. Ent vundament, mis asub maapinnal ja millelt eeldatakse kandevõimet, peab olema valmistatud betoonist. Just siin nägimegi tehniliselt kõige põhjendatumat taaskasutamise võimalust.
Me analüüsisime olemasoleva hoone kandekonstruktsioone ja töötasime välja lammutuskava, mis põhines konstruktsioonielementide eemaldamisel paindemomendi nullkohtades. Taaskasutuslahendusena pakkusime, et uues vundamendis võiks need elemendid ümber pöörata, et kasutada võimalikult palju ära neis sisalduvat sarrust. Koostöös Aacheni rakenduskõrgkooli tudengitega arendasime edasi raudbetooni taaskasutusvõimalusi, keskendudes taladele ja vahelaeplaatidele.
Laborihoone ümberehitustööde viivituse tõttu ei saanud me neid ideid siiski uurimisprojekti jooksul ellu viia. See toob esile ühe raskuse, mida taaskasutuses sageli esineb – lähte- ja sihtobjektide ühitamine on keerukas, aja- ja koostöömahukas. Otsustasime kohandada oma lähenemist nii, et see ei sõltuks konkreetsetest hoonetest ja ümberehitusprojektidest.
Tootepõhine taaskasutus
Projektipõhisest materjalide taaskasutusest kaugemale vaadates kohtame suuremat väljakutset – kuidas taaskasutada betooni suuremas mastaabis, pidades samal ajal silmas norme, kulutõhusust ja praktilist teostatavust? Sellele vastamiseks hakkasime uurima tootepõhist taaskasutust, mis ei ole kohaspetsiifiline protsess, vaid püüab luua standardiseeritud ja ülekantavaid komponente. Meie eesmärk oli töötada taaskasutatud, sertifitseeritud ja standardiseeritud elementidega – nn taaskasutustoodetega –, mida saab lõimida tavapärastesse projekteerimis- ja ehitusprotsessidesse. Sobiv analoogia on siinkohal puitehitus – mitte keegi ei lähe tänapäeval ise puid maha võtma, selle asemel töötame standardiseeritud puittoodetega. Samasuguse nihke poole püüdleme me ka taaskasutatava betooni puhul.
Selle asemel et näha iga projekti puhul kõvasti vaeva linnamaardla leidmisega, spetsiaalse lammutusplaani väljatöötamisega ja iga üksiku konstruktsioonielemendi analüüsimisega, on meil vaja uusi materjalivoogusid, selgeid tootemääratlusi ja spetsialiseerunud ehitusfirmasid. Ainult nii võime saavutada ringmajandusliku väärtusahela.
Mis on optimaalse taaskasutusjuhtumi (OTJ) osad?
Meie määratluse järgi on betoonkomponentide optimaalne taaskasutusjuhtum (OTJ) tasakaalustatud süntees alljärgnevast:
- rakendatavus, st kättesaadavus, kasutusmugavus, arusaadav dokumentatsioon ning vastavus standarditele,
- tehniline terviklikkus, st konstruktsiooniliste omaduste nagu tugevuse, geomeetria ja sobivuse säilimine,
- majanduslik tasuvus projekteerimise, lammutamise ja taaskasutamise etappides,
- keskkonnamõju, iseäranis CO2 sääst ja ressursitõhusus.
Selles raamistikus töötasime välja sihipärased strateegiad ja seejärel tegime valmis prototüübid näitamaks, kuidas lammutatud hoonest pärit betoonelemente kvaliteetseteks taaskasutustoodeteks muuta.
See toob esile ühe raskuse, mida taaskasutuses sageli esineb – lähte- ja sihtobjektide ühitamine on keerukas, aja- ja koostöömahukas.
Rakendatavuse tagamiseks uurisime taaskasutusviise, mis eeldavad võimalikult vähe teavet olemasoleva hoone kohta. Kuna olemasolevate hoonete sarruseplaanid pole enamasti kättesaadavad ja röntgentehnikaid alles arendatakse, jätsime kõrvale taaskasutusstrateegiad, kus on vaja teada sarruse paiknemist ja kuju. Ehkki sellised lahendused nagu vundamendis leiduva sarruse taasaktiveerimine, sarruse kasutamine laeplaatide ja talade ühendusena või endiste laeplaatide kasutamine seintes on iseenesest teostatavad, ei vasta ükski neist väljaspool teadusuuringute konteksti majandusliku tasuvuse ja kasutusmugavuse nõuetele. Selle asemel keskendusime strateegiatele, mis kasutavad ära peamiselt betooni survetugevust ja põhinevad tehnoloogiliselt väga lihtsatel ühendustel.
Taaskasutusstrateegiad
Töötasime välja kaks põhilist lähenemisviisi: remix ja remodule. Mõlemad on kooskõlas juba toimivate materjalivoogudega ning peavad silmas ökoloogiliselt ja tehnoloogiliselt mõttekaid taaskasutuslahendusi.
Remix-strateegia mõte on kasutada betoonkillustikku, mida tekib lammutusel laialdaselt, otseselt täitematerjalina uutes betoonelementides. Selle asemel et seda ringlussevõetavaks täitematerjaliks purustada, lisame suuremaid tükke otse uude massiivsesse betoonplokki (0,35 × 1 × 2,5 m). Mida suurem plokk, seda suuremaid tükke on võimalik lisada ja seda vähem uut sideainet on vaja. Lisaks kasutame vähese CO2 sisaldusega tsementi, et keskkonnajälge veelgi vähendada. Pärast kivistumist lõigatakse massiivsed betoonplokid väiksemateks ühikuteks, mida saab kasutada tavapärases müüritises. Uue ja taaskasutatud betooni kombineerimine tähendab märksa väiksemat vajadust uue tsemendi järele komponentide tasandil. Võrreldes traditsiooniliste silikaattelliste kasutamisega vähendab see CO2 heidet kuni 53%.
Remodule-strateegia põhineb sarrusega või sarruseta betoonplaatide, peamiselt vahelaeplaatide taaskasutamisel. Selle asemel et sarrust kulukate protseduuride toel taasaktiveerida, jätame selle teadlikult kõrvale ja tugineme üksnes betooni survetugevusele, isegi kui sarrus jääb betooni. Plaate taaskasutatakse seejärel kahel peamisel viisil: ladudes neid vundamendipatjadeks või lintvundamendiks või lõimides hübriidsetesse puitbetoon-põrandasüsteemidesse.
Plaatide vundamendiks ladumine meenutab tööstusajastu-eelseid tehnikaid, nagu jaapani kamebara või looduslikust kivist vundamendid varases mägiarhitektuuris. Laotud plaadid seotakse õhukese mördikihiga ja tulemuseks saadav vundament võib kanda märkimisväärset koormust, nt neljakorruselist puitmaja. Võrreldes uuest betoonist vundamendi valamisega vähendab see tehnika uut CO2 heidet kuni 90%.
Hübriidsetes puitbetoonpõrandates paigutame tükkideks lõigatud betoonplaadid puittaladele. Plaadid seotakse minimaalse koguse uue sideainega, mis seob betooni ühtlasi puittaladega. Seda tüüpi ühendus on juba välja töötatud nii, et seda oleks võimalik tulevikus monteerida. Tegemist on tehnoloogiliselt väga lihtsa lahendusega. Hübriidplaatidel on kahetine keskkonnakasu: tänu süsinikku siduvale puidule on need CO2-negatiivsed, samas jääb neile alles betooni tule- ja helikindlus. Võrreldes uute puitbetoonhübriididest põrandasüsteemidega saab remodule-strateegia kaudu siduda 300% rohkem CO2.
Kõige suurem majanduslik probleem nende meetodite puhul on lõikamise ja demonteerimise hind. Selleks et tavapäraste lineaarse süsteemi järgi loodud toodetega samasse hinnaklassi jõuda, on hädavajalik saagimisega seotud kulusid vähendada.
Väljavaated
Meie prototüübid näitavad, et betooni tootepõhine taaskasutus on tehniliselt tehtav ja ökoloogiliselt kasulik ega eelda keerulisi sidumistehnikaid. Peamine mure on nüüd tarneahelate ülesehitamine, et liikuda tööstusliku tootmise poole, mis on tavapärases ehituses aidanud kulusid märkimisväärselt vähendada. Uuringud on juba näidanud, et tööstuslik lähenemine taaskasutusele võib kulusid vähendada kuni 30%.
Meie eesmärk on seega selge: meil tuleb remodule-strateegial põhinevaid vundamente ja põrandaid edasi arendada, neid katseprojektidesse lõimida ning tööstuspartneritega koos tootmist laiendada. See võib tähistada ehitustööstuses pöördepunkti – lineaarmajandusest ringmajandusse.
CHRISTIAN ROTH on arhitekt, doktorant ja üks Baukreiseli asutajatest. Baukreisel on mittetulundusühing, mis tegeleb uurimistöö, praktika, õpetamise ja loomingulise aktivismi kaudu olemasolevate ehitusmaterjalide taaskasutuse maksimeerimisega.
PÄISES: väljavõte artiklist, fotod Baukreisel, kujundus Unt/Tammik.
AVALDATUD: MAJA 2-2025 (120), peateema BETOON
