Tie- ja maarakenteiden elinkaariarviointi

3.1.1 Tilanne Suomessa ja muissa maissa

Tie- ja maarakenteiden elinkaariarvioinnista on toistaiseksi melko vähän kokemusta.

Ruotsissa IVL on tehnyt tielaitokselle tienrakennuksen alustavan elinkaarianalyysin (Stripple 1995) ja toistaiseksi julkaisemattoman ohjekirjan tierakennuksen elinkaari-arvioinnista. Ruotsin tielaitoksen tavoitteena on saada elinkaariarviointi yleiseen käyttöön. Myös Suomessa ja Tanskassa tielaitosten ympäristöohjelmiin on kirjattu yhdeksi tavoitteeksi elinkaaren aikaisten ympäristövaikutusten huomioon ottaminen materiaalien valinnassa (Anon 1996a, Anon 1996b). Tielaitoksen TPPT-ohjelmassa on myös tehty alustava tierakentamisen ja rakennusmateriaalien kartoitus (Koski 1995).

Tekesin Rakentamisen ympäristöteknologiaohjelman yhteydessä tehdyssä tarkastelussa on vertailtu betoni- ja asfalttipinnoitteita tierakenteissa (Häkkinen & Mäkelä 1996).

Sekä sementin että bitumin tuottajat ovat tehneet oman tuotantonsa elinkaariarviointeja ja suomalaisen sementin elinkaaritiedot ovat saatavissa (Häkkinen & Mäkelä 1996, Vold & Ronning 1995). Bitumin yleiseurooppalaiset elinkaaritiedot on koottu teollisuuden sisäiseen käyttöön neljän tuotantolaitoksen tietoihin perustuvassa raportissa (Blomberg 1998). Yksittäisen laitoksen tuotetiedot voivat kuitenkin poiketa huomattavasti näistä keskiarvotiedoista.

Lisäksi Suomessa on tehty tai tekeillä tierakenteiden elinkaarikustannusanalyysejä. Toi-nen jo valmistunut arvio on tehty Oulun Yliopistossa (Kalliokoski 1995) ja toiToi-nen elin-kaarikustannusanalyysiprojekti on parhaillaan käynnissä TPPT-ohjelman yhteydessä (Ruotoistenmäki et al. 1997). Elinkaarikustannusanalyysissa tavoitteena on rakennerat-kaisujen rakenteen käyttöajan aikaisten toimenpiteiden kokonaiskustannusten arviointi ja vertailu. Jälkimmäisessä projektissa tavoitteena olevassa suunnittelumallissa on tar-koitus kuitenkin ottaa rakennevaihtoehtojen kustannus- ja liikennevaikutusten lisäksi huomioon myös ympäristövaikutukset. Ympäristövaikutuksia arvioidaan tässä tutki-muksessa tuotettavan tiedon pohjalta.

Maarakennuksessa hyödynnettäviä teollisuuden sivutuotteita on vertailtu toisiinsa tai luonnon raaka-aineisiin muutamissa yksittäisissä arvioissa. Schuurmans-Stehmannin (1994) tekemässä betoni- ja asfalttiteiden elinkaariarviossa tarkasteltiin myös materiaa-lien uusiokäyttömahdollisuuksia ja niiden vaikutuksia ympäristökuormituksiin. Broers et al. (1994) ovat tehneen lannoiteteollisuuden kipsijätteen tienrakennuskäytön elinkaa-ritarkastelun, jota käsitellään kohdassa 3.1.2 tarkemmin. Dartsch (1993) on arvioinut muun muassa säästöjä, joita saavutettaisiin käyttämällä Saksassa syntyvästä kolmesta

miljoonasta tonnista kivihiilituhkaa kaksi kolmannesta sementtiä korvaavana raaka-ai-neena betonissa ja vastaavissa rakennustuotteissa. Hänen mukaansa hiilidioksidipäästöt vähenisivät tällöin 1,2 miljoonaa tonnia, energian kulutus 160 miljoonaa kWh ja luon-nonraaka-aineiden kulutus 2,3 miljoonaa tonnia. Kivihiilen lentotuhkan ja rikinpoisto-tuotteen käyttöä tienrakennuksessa on verrattu perinteisiin luonnonmateriaaleihin Teke-sin ympäristögeotekniikkaohjelmassa toteutetun koerakennusprojektin yhteydessä (Eskola & Mroueh 1998).

3.1.2 Tehtyjen arviointien toteutustapa ja tulokset

Edellisessä kohdassa mainittujen tierakenteiden elinkaariarviointien toteutustapaa ja tuloksia vertaillaan taulukossa 1. Tutkimusten tavoitteet ja lähtökohdat ovat olleet erilaisia ja siksi myös rajaukset ja tarkastelun laajuus ovat vaihdelleet huomattavasti.

Tavoite on ollut yksittäisen materiaalin käytön vaikutusten arvioinnista koko tierakenteen elinkaaren aikaisten vaikutusten arviointiin. Tästä huolimatta tutkimusten perusteella voidaan tehdä osittain hyvinkin samantyyppisiä johtopäätöksiä arvioinnin sisällöstä, ongelmista ja kehittämistarpeista.

Tierakenteet poikkeavat selvästi tavanomaisimmista elinkaaritarkastelujen kohteista.

Valmiit elinkaarimallit soveltuvat huonosti rakenteiden käsittelyyn, koska arvioinnissa olisi pystyttävä ottamaan huomioon rakennekokonaisuus. Jonkin rakenneosan tai materiaalin vaihto vaikuttaa yleensä myös muuhun rakenteeseen.

Maarakentamisessa massaraaka-aineiden käytöllä, maan käytöllä ja maaperään mahdol-lisesti pääsevillä haitta-aineilla on suurempi merkitys kuin useimmissa muissa elinkaariarvioinnin sovelluksissa. Tällöin myöskään tavallisesti käytetyt vaikutuspisteytykset ja -arvioinnit eivät välttämättä ole parhaita mahdollisia, koska ne painottavat asioita, joilla maarakenteissa ei ole yhtä suurta merkitystä kuin muualla. Ympäristökuormitusten mer-kitys vaihtelee myös paikallisten tekijöiden mukaan, jolloin olisi selvitettävä, miten ne voidaan ottaa huomioon vaikutusten arvioinnissa.

Kaikissa tutkimuksissa todettiin, että tarkasteltava maarakenteen käyttöikä ei ole yksise-litteisesti määrättävissä, koska tie- ja maarakenteiden käyttöaikaan vaikuttavat myös itse rakenteesta, sen kunnosta ja toimivuudesta riippumattomat tekijät, kuten yhdyskunta-suunnittelu ja yhdyskuntarakenteen kehitys. Koska rakentamisen lisäksi kunnossapidos-ta aiheutuvat kuormitukset ovat merkittäviä, käyttöikä olisi valitkunnossapidos-tava riittävän pitkäksi, vähintään 40−50 vuodeksi.

Taulukko 1. Aikaisemmin toteutettujen tie- ja maarakenteiden elinkaariarviointien vertailu.

Stripple (1995) Koski (1995)

Tavoite Tien elinkaaren aikaisten

materiaali- ja energiavirto-jen laskenta

Tien elinkaaren aikaisten toimintojen ympäristökuor-mitusten pisteyttävä vertailu, ei tarkkaa laskentaa

Tarkasteluaika 40 v 20 v

Tarkasteltavat elinkaaren vaiheet

Rakentaminen

Käyttö ja kunnossapito Purku ja uudelleenkäyttö

Rakentaminen

Käyttö ja kunnossapito Purku ja uudelleenkäyttö Tarkastelun laajuus Kaikki tien rakentamiseen ja

käyttöön liittyvät toiminnot (myös valot, liikennemerkit, tiemerkinnät ym.),

kaikki rakennekerrokset

Kaikki tien rakentamiseen ja käyttöön liittyvät toiminnot (myös valot, liikennemerkit, tiemerkinnät ym.),

kaikki rakennekerrokset Tarkastelusta puuttuvat

toiminnot

Rakenteen vaikutus liiken-teen päästöihin tien käytön aikana

Rakenteen vaikutus liiken-teen päästöihin tien käytön aikana Päästöt veteen (öljyt, fenolit, COD, N) (kutakin ryhmää tarkastel-laan kokonaisuutena tarkemmin yksilöimättä) Tulosten esittämistapa Ympäristökuormitukset

toiminnallista yksikköä kohti

Arvio kunkin ryhmän ympä-ristökuormitusten tasosta kolmiportaisella asteikolla

Taulukko 1. jatkuu . . .

Broers (1994) Häkkinen & Mäkelä (1996) Eskola & Mroueh (1998) Lannoiteteollisuuden

kipsi-jätteen sijoitusvaihtoehtojen vertailu

1) tiepengerrys kipsijätteestä 2) tiepengerrys

luonnonma-teriaalista ja kipsijätteen sijoitus vesistöön

3) tiepengerrys luonnonma-teriaalista ja kipsijätteen sijoitus maankaatopaikalle

Asfaltti- ja betonipinnoitteen ympäristökuormitusten ver-tailu

Kivihiilivoimalan sivutuottei-den tierakennuskäytön ver-tailu luonnonmateriaalien käyttöön pääkaupunkiseudulla

60 v. 50 v. 50 v.

Rakentaminen Rakentaminen

Käyttö ja kunnossapito Purku ja uudelleenkäyttö

Rakentaminen

Tiepengerryksen rakentaminen, ei tarkastella muita rakenneosia

Tiepäällysteet, ei tarkastella muita rakenneosia

Tien rakennekerrokset päällystettä lukuun ottamatta Käyttö ja kunnossapito

Purku ja uudelleenkäyttö Muut rakenneosat, vaikutus liikenteen päästöihin

Päällysteen alapuoliset rakennekerrokset, rakenteen vaikutus liikenteen päästöihin

Päällysteet, rakenteen kunnossapito ja käytön jälkeinen sijoitus

Raaka-aineiden käyttö Päästöt ilmaan (kaikki mitatut yhdisteet)

Päästöt veteen (kaikki mitatut) Jätteet

(Päästöjä maaperään, melua ja tilan käyttöä ei voitu

määrittää) COD ja N vesiin

Energian kulutus toksisuus ihmiselle, haju)

Ympäristökuormitukset toi-minnallista yksikköä kohti

Ympäristökuormitukset toi-minnallista yksikköä kohti

Liikenteen aiheuttamat ympäristökuormitukset tien käytön aikana todettiin suuriksi itse tierakenteesta ja sen kunnossapidosta aiheutuviin kuormituksiin verrattuina. Toisaalta liikenteen ja tierakentamisen kuormitukset painottuvat eri lailla, jolloin suora vertailu ei ole täysin yksiselitteistä. Jos rakenteen vaikutus liikenteen ympäristökuormituksiin pystyttäisiin arvioimaan, se saattaisi olla merkittävä energian kulutuksen ja ilmaan joutuvien päästöjen osalta. Nykyisten tietojen pohjalta vaikutusta vaihtoehtoisille rakenteille on kuitenkin erittäin vaikea arvioida.

Ympäristökuormituksia ja teknistä toimivuutta koskeviin tietoihin liittyy paljon epävarmuuksia, erityisesti sivutuotteilla ja muilla materiaaleilla, joista on vielä vähän käyttökokemusta. Siksi epävarmuuksien ja lähtöoletusten muutosten vaikutusten arviointi herkkyysanalyysilla on erittäin tärkeää.

3.2 Yleiset rakennusmateriaalien ympäristövaikutusten