Uutiset

Luonnonkuituiset akustiikkaratkaisut voivat pienentää rakennusten hiilijalanjälkeä

Aalto-yliopiston tutkijat selvittivät, että puupohjaiset selluloosakuidut sopivat hyvin myös akustiikkamateriaaleihin.
Mare Tranquillitatis IC-98, 2020  Art work is part of Aalto University Art collection Images: Aalto University/Mikko Raskinen
IC-98-taiteilijaryhmän Mare Tranquillitatis -teoksessa (2020) on hyödynnetty selluloosapohjaista akustiikkaa. Teos on osa Aalto-yliopiston taidekokoelmaa. Kuva: Mikko Raskinen/Aalto-yliopisto.

Työtilan hyvä akustiikka parantaa työtehoa ja työn tuottavuutta – siksi myös akustiikkamateriaaleilla on väliä. Aalto-yliopiston signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitoksen tutkijat ovat selvittäneet yhteistyössä Lumir Oy:n kanssa selluloosakuitujen soveltuvuutta akustiikkamateriaaleihin.

”Akustiikan absorptiomallit perustuvat synteettisillä kuiduilla tehtyihin kokeisiin, eivätkä luonnonkuidut noudata niitä. Luonnonkuituja käytettäessä pääsemme ohuemmilla rakenteilla samoihin äänen absorptioarvoihin kuin synteettisillä kuiduilla”, tohtorikoulutettava Jose Cucharero sanoo.

Hänen väitöskirjatutkimuksensa käsittelee luonnonkuitujen ominaisuuksien vaikutusta äänen absorptioon ja kuitujen hyödyntämistä huoneakustiikassa. Absorptiolla tarkoitetaan ääniaaltojen imeytymistä huokoiseen aineeseen.

Synteettiset kuidut, kuten lasi- ja kivivilla, ovat tasalaatuisia. Selluloosakuitujen rakenne on monimutkainen, ja niissä on paljon luontaisia epäsäännöllisyyksiä. Näitä epäsäännöllisyyksiä voidaan hyödyntää, kun kehitetään absorptiomateriaaleja äänen vaimentamiseksi sisätiloissa.

Myös kuitujen alkuperällä näyttäisi olevan väliä: tutkimuksessa havaittiin, että lehtipuukuidut absorboivat ääntä paremmin kuin havupuukuidut.

Jose Cucharero ja luonnonkuituiset akustiikkamateriaalit.
Jose Cucharero on tutkinut selluloosakuitujen soveltuvuutta akustiikkamateriaaleihin. Kuva: Aalto-yliopisto.

Selluloosakuidut sitovat hiilidioksidia kymmeniä vuosia

Erinomaisten akustisten ominaisuuksien lisäksi selluloosakuiduilla on perinteisiin akustiikkamateriaaleihin verrattuna myös myönteisiä ympäristövaikutuksia. Selluloosakuitujen valmistus on huomattavasti energiatehokkaampaa, ja niihin myös sitoutuu merkittäviä määriä ilmakehän hiilidioksidia.

Selluloosakuituja käytetään perinteisesti kertakäyttöisissä tuotteissa kuten pakkauksissa ja papereissa, jolloin niihin sitoutunut hiili vapautuu hiilidioksidina ilmakehään hyvin nopealla syklillä. Rakennustuotteissa, kuten akustiikkapaneeleissa, hiili sitoutuu useiksi kymmeniksi vuosiksi rakennukseen.

Akustiikalla on tärkeä merkitys myös arkisissa tiloissa, ei vain konserttisaleissa. Toimistotyössä akustoitu tila vaikuttaa työtehoon ja työn tuottavuuteen. Kouluissa huono akustiikka taas voi aiheuttaa oppimisvaikeuksia, stressireaktioita sekä rasittaa opettajan ääntä.

”Selluloosakuitupohjaisia akustiikkaratkaisuja voidaan soveltaa monenlaisiin tiloihin. Esimerkiksi akustiikkaruiskutteilla voidaan parantaa korjauskohteiden viihtyvyyttä merkittävästi muuttamatta tilan ilmettä”, Cucharero sanoo. Akustiikkaruiskute on kuitumassaa, joka voidaan ruiskuttaa minkä hyvänsä pinnan päälle, jolloin pinnalle saadaan huokoinen, ääntä imevä pintakerros.

Tutkimuksessaan Cucharero mallinsi kolmen erilaisen tilan akustiikkaratkaisujen vaikutusta äänimaisemaan. Yksi esimerkki selluloosakuitupohjaisen akustiikan vaikutuksista on taiteilijaryhmä IC-98:n toteuttama Mare Tranquillitatis -teos, joka on koettavissa Aalto-yliopiston kampuksella Kauppakorkeakoulun tiloissa.

Tutkimustuloksia hyödynnetään jo tuotekehityksessä

Jose Cucharero työskentelee väitöskirjatutkimuksensa ohella Lumir Oy:ssä, joka valmistaa kiertotalouden mukaisia akustiikkaratkaisuja. Väitöstyön tuloksia hyödynnetään uusien selluloosapohjaisten akustiikkaratkaisujen kehittämisessä, ja tutkimusta on voitu soveltaa tuotekehityksessä nopeasti.

Kaupallista näkökulmaa täydentävät myös kokeet, joilla on varmistettu tuotteiden valmistettavuus ja palonkestävyys. Tulosten pohjalta on kehitetty muun muassa teollisesti skaalautuva prosessi selluloosakuitupohjaisten akustiikkapaneelien valmistukseen.

”Valtioneuvosto on asettanut tavoitteen, että Suomi on hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä. Tavoitetta ei voida saavuttaa pelkästään päästöjä vähentämällä, vaan ilmakehän hiilidioksidia on sidottava tuotteisiin”, sanoo Lumirin tuotekehitysjohtaja, tekniikan tohtori Tuomas Hänninen, joka toimii Jose Cuchareron väitöstyön ohjaajana.

Linkit julkaisuihin:

https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-021-03774-1

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbuil.2021.665332

Lisätietoja:

Tohtorikoulutettava Jose Cucharero
p. 044 238 4576
[email protected]
Lumir Oy

Professori Tapio Lokki
p. 040 578 2486
[email protected]
Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

People at the campus
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

CESAER Task Force Openness of Science and Technology vierailee Aallossa

Aalto-yliopisto järjestää CESAER Task Force Openness of Science and Technologyn tapaamisen 16.–17.4.2024.
Kesäinen Otaniemen rantanäkymä, jossa Aalto-yliopiston logo ja tapahtuman nimi sekä VTT:n ja Avoimen tieteen logot.
Kampus, Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Avoimen tieteen ja tutkimuksen kesäpäivät 2024 järjestetään Aalto-yliopistossa

Aalto-yliopisto järjestää Avoimen tieteen ja tutkimuksen kesäpäivät 2024 yhdessä Avoimen tieteen ja tutkimuksen kansallisen koordinaation ja Teknologian tutkimuskeskus VTT:n kanssa.
Jukka Pekola, kuva: Riitta Supperi, Suomen Kulttuurirahasto
Palkinnot ja tunnustukset Julkaistu:

Jukka Pekolalle Suomen Kulttuurirahaston palkinto – ”kvantti kiinnostaa tiede- tai scifi-maailmaa laajemmin”

Professori Jukka Pekola saa Suomen Kulttuurirahaston palkinnon kvanttiteknologiatutkimuksen pitkäaikaisesta edistämisestä ja osallistumisesta ihmiskunnan haasteiden ratkaisemiseen.
Eemeli Mölsä saa tohtorinhatun
Yhteistyö, Yliopisto Julkaistu:

Tohtoritason osaamiselle on tarvetta, kun ABB valmistautuu vihreään loikkaan

Aalto-yliopiston ja ABB:n yhteisissä väitöstutkimushankkeissa koulutetaan tohtoreita, joilla on huippuosaamista tulevaisuuden menestystuotteiden kehittämiseen.