Massipuuhalla voidaan rakentaa puuskyskrappeja

Hiilidioksidipitoisen teräksen ja betonin korvaaminen

Modernit rakennukset suunnitellaan betonin ja teräsrunkojen ympärille. Tämä johtuu siitä, että nämä materiaalit ovat sekä halpoja että helppoja suunnitella. Niihin liittyy kuitenkin vakavia haittoja.

Betoni, erityisesti raudoitettu betoni, kestää vain muutaman vuosikymmenen ennen kuin se on purettava ja rakennettava kokonaan uudelleen. Saattaa olla joitakin uusia teknologioita, jotka ratkaisevat nämä ongelmat, kuten hamppu- tai grafeenibetoni, mutta mikään ei ole vielä tarpeeksi kehittynyt globaaliksi käyttöönotoksi.

Kestävyyden lisäksi teräksen ja sementin tuotannon hiilidioksidipäästöt ovat myös vakava huolenaihe. Yhdessä teräs ja sementti vastaavat 158 % maailman kasvihuonekaasupäästöistä. Myös tässä vihreä vety tai hiilivapaa sementtiteknologia voisi olla vaihtoehto, mutta sen kypsyminen vie aikaa.

Onneksi uusi rakennusmenetelmä, joka on hiilinegatiivinen (sitouttaa hiiltä), on jo tänään käytettävissä, käyttäen ehkä vanhinta ihmiskunnan tuntemaa rakennusmateriaalia: puuta.

Puun rajoitukset

Puu on ollut rakennusmateriaalina suurimmalle osalle maailmaa vuosituhansien ajan. Koska se on uusiutuva resurssi, joka sitoo hiiltä rakenteessaan, on järkevää jatkaa sen laajamittaista käyttöä myös tänä päivänä.

Nykyään puuta käytetään enimmäkseen talojen ja pienempien rakennusten rakentamiseen. Tämä johtuu siitä, että muutamat ongelmat ovat saaneet sen syrjään suurten rakennusten materiaalina, alun perin kivet ja tiilet, ja nykyään betoni ja teräs:

• Paloturvallisuus, vanhat puurakennukset ovat erittäin alttiita tulipaloille.
  • Kun kokonaiset kaupungit on rakennettu puusta, katastrofaaliset valtavat tulipalot olivat aina vaara, kuten kun koko Lontoo paloi vuonna 1666 Lontoon suuri palo, joka kesti neljä täyttä päivää.
• Puu rajoittaa, kuinka korkeita rakennuksia sillä voidaan rakentaa, mikä saa nykyaikaiset kaupungit suosimaan muita materiaaleja.
• Useimmat vanhat rakennustekniikat käsittelevät kosteutta huonosti, mikä johtaa homeen ja lahoamisen puurakenteissa.

Joten puun paluu pääasialliseksi rakennusmateriaaliksi edellyttää näiden ongelmien ratkaisemista. Onneksi uusi teknologia nimeltä “massapuuhun” tekee juuri sen.

Massapuuhun

Perusperiaatteeltaan massapuuhun on hyvin samanlainen kuin tavallinen vaneri, mutta toteutettuna paljon suuremmassa mittakaavassa. Tämä voidaan tehdä erilaisilla tekniikoilla, joilla puukappaleet liimataan ja puristetaan yhteen. Ristilaminoitu puu (CLT) on yleensä massapuuhun käytetty päätekniikka tänään sen vahvan rakenteellisen kestävyyden vuoksi.

Lähde: Naturally Wood

Tämän menetelmän keskeinen etu on, että se voi luoda erittäin suuria palkkeja ilman, että täytyy odottaa puiden kasvavan vaadittuun kokoon vuosisatoja. Tämä tekee siitä taloudellisesti kannattavampaa ja välttää vanhojen metsien hakkuun.

“Noin 30 vuotta sitten Saksan ja Itävallan rakennusalan ammattilaiset alkoivat kokeilla tekniikoita massiivisten puuelementtien valmistamiseksi tästä helposti saatavilla olevasta sahatavasta. He käyttivät nauloja, tappiita ja liimaa yhdistääkseen pienemmät puukappaleet suuriin, vahvoihin ja kiinteisiin massoihin, jotka eivät vaadi suurten vanhojen metsien hakkuuta.”
Knowlable Magazine

Huomattava suorituskyky

Massapuuhun-tekniikoilla voidaan luoda palkkeja, jotka ovat jopa 50 metriä (164 jalkaa) pitkiä. Lattioihin ja seiniin, jotka nykyisin tehdään betonista, voidaan käyttää CLT-paneeleja, joiden paksuus on jopa 50 senttimetriä.

Lähde: Stora Enso

Nämä puukomposiitit ovat itse asiassa painon suhteen vahvempia kuin teräs. Ainoa rajoitus on, että ne ovat vähemmän tiiviitä kuin teräs, joten ne vaativat enemmän tilavuutta.

Tämä tarkoittaa, että korkeimmassa massapuuhun-rakennuksessa käytetään teräksen ja massapuuhun seosta, jotta rakenteen tukipalkkien koko voidaan pienentää.

Korkea puurakennus

Tänä päivänä suurin massapuuhun-rakennus on 25-kerroksinen Ascent-puiskyskrappi Milwaukeessa, valmistunut vuonna 2022.

Lähde: Thornton Tomasetti

Yhteensä tällä hetkellä on 84 massapuuhun-rakennusta, jotka ovat kahdeksan kerrosta tai korkeampia, joko rakennettu tai rakenteilla maailmanlaajuisesti, ja lisäksi 55 ehdotusta.

Tällä hetkellä tämä on enimmäkseen eurooppalainen ilmiö, jossa 70 % massapuuhun-rakennuksista on rakennettu alueella. Pohjois-Amerikassa teräs‑ ja massapuuhun‑hybridirakennukset ovat yleisempiä.

Mitä todennäköisesti antaa tälle menetelmälle suuren potkun, on International Code Councilin (ICC) vuonna 2021 antama hyväksyntä massapuuhun-rakentamiseen jopa 18 kerroksen korkeuteen. ICC vastaa International Building Coden julkaisemisesta, joka on mallipohja kaikille rakennusviranomaisille ympäri maailmaa.

Tämän pitäisi mahdollistaa, että tekniikasta ei enää tule räätälöityä suunnittelua, joka vaatii jokaisella kerralla työlästä erityislupaprosessia, vaan siitä tulee vakioitu rakennusmenetelmä.

Massapuuhunia voidaan käyttää myös teollisuusrakennuksissa, esimerkiksi Microsoftin datakeskuksia rakennetaan CLT:llä.

Paloturvallisuus

Suuri tekijä ICC:n hyväksynnän saamisessa korkeille massapuuhun-rakennuksille oli näyttö siitä, että ne ovat paloturvallisia. Tämä on erityinen huolenaihe korkeissa rakenteissa, sillä tulipalon on levittäydyttävä hitaasti, jotta sisällä olevat voivat evakuoitua ja palomiehet saavat mahdollisuuden sammuttaa tulen.

Esimerkiksi perinteisten pilvenpiirtäjien materiaalien on kestettävä tulipalo vähintään kolme tuntia tai pidempään. Tästä syystä, kunnes äskettäin, useimmat paikalliset turvallisuusmääräykset kielsivät puun käytön korkeissa rakennuksissa.

Miten massapuuhun voi saavuttaa tämän? Enimmäkseen koska se on valmistettu puusta, mutta ei ole tavallinen puupalkki muilla tavoin.

Tämä osoitettiin kaasupolttoisissa kamareissa massapuuhun-testauksessa, tai jopa sytyttämällä tulipalo massapuuhun-rakennuksen malliin ja tallentamalla tulokset. Vasta näiden demonstraatioiden jälkeen ICC hyväksyi, että materiaali on riittävän turvallinen.

Se toimii, koska massapuuhun-kappaleet ovat erittäin paksuja ja samalla äärimmäisen tiiviitä. Tämä aiheuttaa kaksi vaikutusta, jotka vähentävät merkittävästi sen paloturvallisuutta:

• Ulkokerros muodostaa nopeasti paksun hiiltyneen kerroksen, joka eristää sisäosan suurimmalta osalta lämmöstä.
• Materiaalin tiheys ja paksuus aiheuttavat sen, että suurimmalla osalla puuta ei ole riittävästi happea syttyäkseen.

Massapuuhun mahdollisuudet

Massapuuhun suurin lupaus on korvata uusiutuvalla resurssilla betoni- ja teräsrakennusten vaatima kestämätön energiankulutus ja hiekka. Siinä on myös muutamia muita etuja.

Kevyemmät rakennukset

Koska massapuuhun on itse asiassa vahvempaa kuin teräs saman massan perusteella, ja paljon kevyempää kuin betoni, sama rakennustyyli, joka olisi ollut erittäin raskas, muuttuu paljon kevyemmäksi massapuuhunilla.

Esimerkiksi tämä on mahdollistanut Stora Enson rakentaa massapuuhunilla 12-kerroksisen rakennuksen E4-moottoritien yläpuolelle, mikä ei olisi ollut mahdollista raskaammalla suunnittelulla.

Lähde: Stora Enso

Lämpöeristys

Puu on yleisesti hyvä lämpöeriste. Se voi siis auttaa tekemään rakennuksesta energiatehokkaamman, vaikka se ei poista tarvetta lisäeristyskerroksille.

Hiilen sitominen

Hyvä esimerkki massapuuhunin potentiaalista rakennusteollisuuden hiilipäästöjen vähentämisessä on 18-kerroksinen Brock Commons -rakennus Brittiläisessä Kolumbiassa.

Se säästi 2 432 metristä tonnia CO2-päästöjä verrattuna vastaavaan betoni- ja teräsrakennukseen. Näistä säästetyistä päästöistä noin neljännes koostui teräksen ja sementin valmistuksen aiheuttamista päästöistä, ja loput puun itse sitomaan hiilidioksidiin.

Jos sitä hoidetaan asianmukaisesti ja/tai kierrätetään, tämä voisi muuttaa kaupunkimme pysyväksi hiilinieluksi. Merkittävä muutos verrattuna betoniin, joka vaatii uuden hiilipäästökierron 50–70 vuoden välein heikentyneiden raudoitettujen betonirakennusten uudelleenrakentamisessa.

Estetiikka

Yleisesti ottaen ihmiset suosivat elävän materiaalin tuntumaa kylmemmän ja teollisemman betonin ja metallin tunteen sijaan.

Koska brutaalin modernin arkkitehtuurin vastustus kasvaa, yhä useammat puurakennukset voisivat tehdä kaupunkien keskustoista elävämpiä ja ystävällisempiä, mikä nostaa niihin liittyvien kiinteistöjen hintaa.

“Ihmiset väsyvät teräkseen ja betoniin. Lämmin, rauhoittava ulkonäkö ja luonnolliset vaihtelut tekevät puusta visuaalisesti miellyttävämmän. Ihmiset todella nauttivat puun katselusta.”
Ted Kesik – Building scientist at the University of Toronto’s Mass Timber Institute

Massapuuhun haasteet

Koska massapuuhun eroaa niin paljon tottuneista monikerroksisista rakennuksista, se vaatii hieman uudelleentarkastelua.

Rakennusmenetelmät

Koska massapuuhun valmistetaan alun perin omistetuissa tehtaissa, se tarjoaa mahdollisuuden suunnitella massapuuhun-elementti etukäteen vastaavaa rakennusta varten.

Tämä on osa laajempaa uutta rakennusmallia, jota kutsutaan integroiduksi suunnitteluksi. Siinä arkkitehdit työskentelevät yhdessä asentajien ja tehtaiden kanssa, jotta elementtien tarkat koot ja muodot voidaan määrittää etukäteen.

Kuten Ikea-huonekalut, myös vahvat kohdat ja reiät voidaan esiporata tai leikata edistyneellä tietokoneohjauksella varustetulla koneistolla vastaamaan niiden tulevaa paikkaa rakennuksessa.

Tämä on paljon tarkempi menettely, joka antaa enemmän hallintaa lopullisen suunnittelun arkkitehdeille. Se voi myös tehdä itse rakennusprosessista 40 % nopeamman kuin perinteisillä työnkuluilla ja rakennusmenetelmillä.

“Massapuuhun-rakennukset valmistetaan enemmän kuin autot, kaikki erilliset osat lähetetään lopulliseen kohteeseen kokoonpanoa varten. Kun massapuuhun-rakennus saapuu paikalle, se on kuin ylisuuri Ikea-huonekalu.”
Ted Kesik – Building scientist at the University of Toronto’s Mass Timber Institute

Kosteus & hyönteiset

Enemmän kuin tulipalo, vakava huolenaihe puurakennuksissa on materiaalin vaurioituminen sienien tai hyönteisten takia.

Kosteuden hallinta on siis erittäin tärkeää massapuuhun-rakennusten suunnittelussa:

• Materiaalin ei tulisi kastua kuljetuksen tai asennuksen aikana.
• Rakennukseen on asennettava laaja lämmitys- ja ilmanvaihtojärjestelmä, joka ei kerää kosteutta.
• Vesivahinkojen (vuotava katto, tulvat) riskit on otettava huomioon päätettäessä massapuuhun-rakennuksesta.

Hyönteisiä voidaan myös pitää loitolla puun erityiskäsittelyn avulla torjunta-aineilla. Lisäksi fyysisiä esteitä, kuten verkkoa, voidaan lisätä kohtaan, jossa massapuuhun koskettaa maata.

Äänet

Puu siirtää ääntä erittäin hyvin, mikä voi muodostua vakavaksi ongelmaksi suuressa rakennuksessa, jossa on satoja asuntoja tai toimistoja.

Tämä tarkoittaa, että massapuuhun-arkkitehdit joutuvat panostamaan erityisesti äänieristysmateriaalien lisäämiseen. He voivat myös vähentää äänen siirtymistä lisäämällä tilaa seinien väliin ja asentamalla kohotettuja lattioita tai muita menetelmiä, jotka tunnetaan akustisen eristyksen parantamisesta.

Siirtyminen laajamittaiseen omaksumiseen?

Puusta saattaa pian tulla massiivinen paluu suurimpien kaupunkien rakennusten rakentamiseen massapuuhun-teknologian nousun ansiosta. Se voi luoda kevyempiä rakennuksia, jotka ovat myös kestävämpiä kaikilla tavoilla.

Se kuitenkin vaatii useita toimenpiteitä, jotta se muuttuu uteliaisuudesta merkittäväksi osuudeksi uusista rakennuksista:

• Paikallisten rakennusmääräysten uudistaminen ottaen huomioon uudet kansainväliset normit.
• Arkkitehtien ja rakennusalan ammattilaisten koulutus siitä, miten tätä uutta materiaalia parhaiten käytetään.
• Massapuuhun-tuotantolaitosten laajamittainen käyttöönotto riittävän määrän tuottamiseksi.
• Vahvan sertifiointijärjestelmän ylläpitäminen, jotta puu viljellään kestävällä tavalla.

Kaikki tämä vie vähintään useita vuosia, mutta kun teknologia on valmis ja hiiliveroja saatetaan lisätä, tämä voi tapahtua nopeammin kuin useimmat odottavat.

Sijoittaminen massapuuhun

Tällä hetkellä ei ole julkisesti noteerattua massapuuhun-valmistajaa tai rakennusyritystä, joka olisi omistautunut tekniikalle.

Siksi paras tapa hyödyntää puun paluuta rakennusalalle enemmän kuin pelkkiin omakotitaloihin on todennäköisesti sijoittaa suoraan materiaalin tuotantoon.

Voit sijoittaa puu- ja sahateollisuuteen liittyviin yrityksiin monien välittäjien kautta, ja löydät täältä, securities.io:sta, suosituksemme parhaista välittäjistä Yhdysvalloissa, Kanadassa, Australiassa, Yhdistyneessä kuningaskunnassa sekä monissa muissa maissa.

Jos et ole kiinnostunut sijoittamaan yksittäisiin osakkeisiin, voit tarkastella myös iShares Global Timber & Forestry ETF:ää (WOOD) tai Invesco MSCI Global Timber ETF:ää (CUT), jotka tarjoavat hajautetun altistuksen puu- ja sahateollisuudelle.

Puun yritys

Koska puuntuotanto voi olla erittäin altis ympäristövaikutuksille, kuten metsäpaloille, kuivuudelle, hyönteistuhille jne., sijoittajien on parasta hajauttaa altistustaan mahdollisimman laajasti.

Tätä tarjoavat metsänomistuksen REIT:t (Real Estate Investment Trusts) keräämällä julkisesti noteerattuun instrumenttiin valtavan määrän metsien omistuksia.

Weyerhaeuser Company (WY ) on suurin Yhdysvalloissa listattu metsänomistuksen REIT, jonka hallussa on 10,5 miljoonaa hehtaaria Yhdysvalloissa ja 14 miljoonaa hehtaaria lisensoituina Kanadassa. Sillä on myös 35 tuotantolaitosta Pohjois-Amerikassa.

Lähde: Weyerhaeuser

Weyerhaeuseria pidetään kestävän metsänhoidon edelläkävijänä, istutuksen hallinnointi tapahtuu sen omien teknologioiden ja puulajien avulla. Se myös säilyttää puita jokien varrella suojellakseen niitä hakkuun aiheuttamilta vahingoilta ja noudattaa 100 % maistaan kestävän metsänhoidon aloitteen standardia, hakaten vain 2 % metsistään vuosittain.

Lähde: Weyerhaeuser

Yrityksen mittakaava mahdollistaa myös tehokkaiden menettelyjen käyttöönoton kustannusten vähentämiseksi ja toiminnan optimoimiseksi, mikä tekee siitä erittäin alhaisen kustannuksen tuottajan.

Lähde: Weyerhaeuser

Yhdysvaltain ja Kanadan paikallisten markkinoiden lisäksi yritys vie myös puutavaraa, enimmäkseen Japaniin (66 %) ja Kiinaan (25 %).

Monipuolisen maantieteellisen hajautuksen ja vientikapasiteetin ansiosta yritys on paljon vähemmän altis yksittäisten paikallisten kiinteistömarkkinoiden dynamiikalle kuin pienemmät kilpailijat.

Kaiken kaikkiaan, kun pyrimme vähentämään hiilipäästöjä, puun ja sahatavaran kysynnän odotetaan kasvavan lähitulevaisuudessa.

Yritykset kuten Weyerhaeuser olisivat erinomaisessa asemassa hyötyäkseen lisääntyneestä sahatavaran kysynnästä, ja ne olisivat erittäin luotettava toimittaja kaikille uusille massapuuhun-valmistajille, jotka pyrkivät luomaan vakaan toimitusketjun.