Biopohjaisilla palonestoaineilla kohti turvallisempaa rakentamista
Kun tulipalo syttyy, rakennuksissa käytettyjen materiaalien on hidastettava palon leviämistä, jotta evakuointiin saadaan arvokasta lisäaikaa. Siksi rakennusmateriaalien on täytettävä yhä tiukemmat paloturvallisuusvaatimukset.
Monet rakennusmateriaalit täyttävät nämä vaatimukset kemiallisten palonsuojauskäsittelyjen avulla. Joillakin laajasti käytetyillä palonestoaineilla on kuitenkin haitallisia vaikutuksia ihmisten ja ympäristön hyvinvoinnille. Euroopan unioni rajoittaa tai tulee poistamaan kokonaan käytöstä useita näistä aineista, mikä luo kiireellisen tarpeen turvallisemmille vaihtoehdoille.
Business Finlandin rahoittama FireSafe-hanke, jota johtaa työelämäprofessori Juha Lipponen, vastaa tähän haasteeseen biopohjaisilla palonsuojausjärjestelmillä, jotka valmistetaan uusiutuvista raaka-aineista. Yhteistyössä Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun (XAMK) ja teollisten kumppaneiden kanssa toimivan tutkimusryhmän tavoitteena on korvata perinteiset palonestoaineet kestävillä vaihtoehdoilla, jotka toimivat yhtä hyvin tai jopa paremmin kuin nykyiset materiaalit.
Kaksi Aallon maisteriopiskelijaa, Soile Auvinen ja Maryam Afzal, ovat olleet hankkeessa tärkeässä roolissa. He keskittyvät tutkimaan, miten biopohjaisilla palonestoaineilla voitaisiin taata sekä tehokas palosuoja että terveellinen sisäympäristö.
Biopohjainen pinnoite ylitti odotukset
Soile Auvinen tuli mukaan FireSafe-hankkeeseen kemiantekniikan diplomityönsä kautta ja jatkoi myöhemmin työskentelyä tutkimusavustajana. Hänen tehtävänään oli kehittää ympäristöystävällistä palonestopinnoitetta, joka parantaa puun palonkestävyyttä muodostamalla kuumuudelle altistuessaan suojaavan, eristävän kerroksen.
Kuumuuden vaikutuksesta pinnoite laajenee nopeasti eristäväksi hiiltyneeksi kerrokseksi, joka hidastaa palon leviämistä ja suojaa sen alla olevaa materiaalia.
”Hankkeen tutkimusaihe kiinnosti minua, sillä siinä yhdistyivät kestävät materiaalit ja käytännön haaste, jolla on selkeä yhteiskunnallinen merkitys. Paloturvallisuuden parantaminen ja samalla haitallisten kemikaalien käytön vähentäminen tuntui tärkeältä tavoitteelta”, Auvinen kertoo.
Yksi Auvisen työn keskeisistä tavoitteista oli selvittää, voisiko kehitetty pinnoite saavuttaa B-s1, d0 -paloluokituksen, joka on eurooppalaisten standardien mukaisesti korkein puulle mahdollinen paloluokka. Tulokset ylittivät odotukset.
”Jo laboratoriotesteissä havaitsimme, että kehitetty pinnoite hidasti puun palamista huomattavasti tehokkaammin kuin kaupallinen palonestokäsittely. Se vahvisti uskoa siihen, että olimme oikealla tiellä”, hän kertoo.
Myöhemmin tiimi osoitti, että biopohjaisella pinnoitteella voidaan saavuttaa B-s1, d0 -luokituksen mukainen tulos Single Burning Item (SBI) -testissä. Tulokset osoittavat, että uusiutuvista raaka-aineista valmistetuilla materiaaleilla voidaan saavuttaa tavanomaisia palonestojärjestelmiä vastaava palosuojaus.
Paloturvallisuus ei yksin riitä
Maryam Afzal tuli mukaan FireSafe-hankkeeseen maisterityönsä kautta ja jatkoi myöhemmin työskentelyä tutkimusavustajana. Hän on keskittynyt tutkimaan erityisesti sitä, miten biopohjaiset palonestoaineet vaikuttavat sisäilman laatuun. Rakennustuotteiden on täytettävä tiukat sisäilmaa koskevat vaatimukset.
”Monet palonestojärjestelmät voivat vapauttaa yhdisteitä, jotka heikentävät sisäilman laatua. Siksi on tärkeää varmistaa, että uudet, kestävät palonestoratkaisut eivät ainoastaan suojaa tehokkaasti tulelta, vaan ovat myös turvallisia rakennusten käyttäjille”, Afzal kertoo.
Afzal tutki kuinka paljon eri pinnoitekoostumukset vapauttavat ammoniakkia ja miten päästöjä voitaisiin vähentää heikentämättä pinnoitteiden palosuojausominaisuuksia. Hän oli mukana mahdollistamassa yhtä hankkeen merkittävistä saavutuksista.
Yksi FireSafe-hankkeessa kehitetyistä pinnoitteista saavutti Suomen korkeimman rakennusmateriaalien päästöluokan M1. Standardoidussa 28 vuorokauden kammiotestissä pinnoitteesta vapautui erittäin vähän haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC-yhdisteitä), formaldehydiä ja ammoniakkia.
M1-luokituksen saavuttaminen osoitti, että biopohjaisissa palonestojärjestelmissä voidaan yhdistää erinomainen palosuojaus ja hyvä sisäilman laatu.
”Tämä on erityisen tärkeää, sillä tulevaisuuden rakennusmateriaaleilta edellytetään yhä useammin sekä hyvää paloturvallisuutta että ympäristövaikutusten huomioimista”, Afzal kertoo.
Tutkimusta tiiviissä yhteistyössä teollisuuden kanssa
Hankkeen aikana sekä Afzal että Auvinen työskentelivät tiiviissä yhteistyössä Biotuotetekniikan tutkimusryhmän, teollisten yhteistyökumppaneiden ja muiden tutkijoiden kanssa.
Säännölliset keskustelut ohjaajien kanssa, laboratoriotyöskentely ja eri alojen välinen yhteistyö olivat tärkeä osa tutkimustyötä. Yritysyhteistyö toi tutkimukseen myös käytännön näkökulmaa muun muassa valmistettavuuteen, sääntelyyn, skaalautuvuuteen ja tulevaan tuotekehitykseen.
”Yhteistyö teollisuuden kanssa opetti minulle, että menestys tutkimuksessa on vain yksi osa kokonaisuutta. On myös pohdittava, miten teknologia voidaan käytännössä valmistaa, kaupallistaa ja integroida olemassa oleviin tuotteisiin”, Auvinen kertoo.
Maryam Afzalin mukaan yhteistyö teollisuuden kanssa näytti nuorille tutkijoille, kuinka akateeminen tutkimus voi suoraan auttaa ratkaisemaan käytännön teollisuuden haasteita.
”Yhteistyö vahvisti myös viestintätaitojani ja opetti minulle, miten tutkimuksesta voi kertoa yleisöille, joilla on erilaisia tarpeita ja näkökulmia”, hän kertoo.
Ennen kaupallistamista tarvitaan vielä jatkokehitystä, mutta hanke osoittaa biopohjaisten palonestojärjestelmien merkittävän potentiaalin tulevaisuuden kaupallisissa sovelluksissa. Kehitettyjä pinnoitteita voitaisiin tulevaisuudessa käyttää puupohjaisten rakennusmateriaalien ja muiden rakennustuotteiden palosuojaukseen sekä vähentää riippuvuutta perinteisistä palonestokemikaaleista.
Kuvat: Juha Lipponen / Aalto-yliopisto.
Lisätietoja:
Lue lisää uutisia
Kommentoi Suomen avoimen tieteen ja tutkimuksen linjauksia
Kansallinen Avoimen tieteen ja tutkimuksen koordinaatio kutsuu tiedeyhteisöä kommentoimaan kahta avoimen tieteen linjausta.
Uusi podcast valottaa tekoälyn syviä suomalaisia juuria
Tekoälytutkijat Arno Solin ja Eric Malmi haastattelevat alan konkareita, yrittäjiä ja huippuasiantuntijoita tekoälyn historiasta, mullistuksista ja ihmiskunnan tuhon todennäköisyydestä.
Uusi tekoälymalli simuloi ihmisen lukemista tarkemmin kuin koskaan
Malli voi mahdollistaa esimerkiksi tekstien räätälöinnin eri lailla lukevien ihmisten tarpeisiin.