Insinööri (AMK) Mika Turska, Insinööri (AMK) Juha-Matti Raappana ja Insinööri (AMK) Raimo Vierelä työskentelevät asiantuntijoina Lapin ammattikorkeakoulun Uudistuva teollisuus -osaamisryhmässä.

EU:n lippu ja teksti Euroopan unionin osarahoittama sekä Lapin liiton vaakunalogo.

Teräsrakentaminen on muutoksen edessä. Ympäristötietoisuuden kasvaessa ja säädösten tiukentuessa on selvää, että on aika ottaa askel kohti kestävämpää tulevaisuutta. Lapin alueen teräsrakennusalan pk-yritykset ovat tietenkin automaattisesti myös mukana tässä muutoksessa.

ARTEKI-hanke (Arktinen teollinen kiertotalous) pyrkii vastaamaan haasteeseen tarjoamalla osaamista ja resursseja muutoksen mahdollistamiseksi. Hanke on saanut useamman yrityksen mukaan pohtimaan oman tuotteen tai palvelun hiilijalanjälkeä ja sen laskemiseen liittyviä kokonaisuuksia.

Hankkeessa mukana olevat yritykset.
Kuva 1. Hankkeessa mukana olevat yritykset.

Teimme hankkeessa hitsausdemonstraation, jossa tarkoituksena oli verrata kahden eri teräslaadun hitsausprosessin hiilijalanjälkeä ja saada näistä konkreettiset tulokset analysoitavaksi.

Teräsrakentaminen Lapissa

Teräsrakentaminen on olennainen osa Lapin kone- ja metallialan liiketoimintaa. Pienet ja keskisuuret yritykset kukoistavat alalla tarjoten palveluitaan niin paikallisesti kuin suurten rakennushankkeiden tarpeisiin. On selvää, että teräsrakenteiden hiilijalanjälki on saatava hallintaan.

Tällä hetkellä yritykset kohtaavat merkittäviä haasteita hiilijalanjäljen mittaamisessa ja hallinnassa. Vertailukelpoisten arvojen puute ja laskentaprosessien monimutkaisuus ovat vain muutamia esteitä, jotka seisovat vähähiilisen tulevaisuuden tiellä.

Hiilijalanjäljen vertailu S355 vs. Strenx 700MC Plus -teräslaaduista

Hiilijalanjäljen laskennan demonstroinnin tavoitteena oli tarjota yrityksille konkreettisia esimerkkejä ja ajatuksia niistä asioista, joista laskenta koostuu. Hitsausdemonstraatiossa mallinnettiin teräsrakenteiden hiilijalanjäljen laskentaprosessi, joka kertoo, mitä kaikkea tulee ottaa huomioon tällaisessa kokonaisuudessa. Työ oli erittäin opettavainen myös hankeryhmälle ja antoi erinomaiset lähtökohdat ymmärtää asia syvällisemmin.

Hitsausdemonstraation avulla vertailtiin kahden eri teräsmateriaalin, normaalin rakenneteräksen S355 (25 mm) ja lujemman Strenx 700MC Plus (12 mm), hiilijalanjäljen eroja. Demonstraation tavoitteena oli selvittää, kuinka materiaalivalinnat vaikuttavat hiilijalanjälkeen ja miten voidaan saavuttaa kestävämpiä ratkaisuja ilman, että rakenteellista laatua heikennetään.

Hitsausdemonstraatio toteutettiin tekemällä molemmista teräslaaduista kolme 600 mm hitsausnäytettä. Hitsaukset suoritettiin V-railoon mekaanisella hitsausradalla käyttämällä Froniuksen TP3200 hitsauslaitetta Lapin ammattikorkeakoulun hitsauspajassa. Hitsausmenetelmänä käytettiin MAG-hitsausta, joka on yleinen menetelmä metallien hitsauksessa.

Strenx 700MC Plus terästen hitsausta Froniuksen TP3200 hitsauskoneella, joka on kytkettynä mekanisoituun kuljettimeen.
Kuva 2. Strenx 700MC Plus terästen hitsausta Froniuksen TP3200 hitsauskoneella, joka on kytkettynä mekanisoituun kuljettimeen.

Hitsausdemonstraation vaiheet

Näytelevyt esivalmisteltiin hiomalla valssihilseet sekä puhdistettiin viisteet jokaisesta levystä (kuva 3). Levyt punnittiin sekä ennen hitsausta että hitsauksen jälkeen, jotta voitiin todentaa lisäaineen kulutus jokaisen hitsaustapahtuman jälkeen. Sähkönkulutusta seurattiin energiankulutusmittarilla froniuksen hitsauskoneesta jokaisen hitsausliitoksen jälkeen. Lisäksi hitsauksesta otettiin talteen suojakaasun kulutus ja liitosten tekoon kulunut aika.

Esivalmistelua ja tulosten kirjanpitoa
Kuva 3. Esivalmistelua ja tulosten kirjanpitoa

Hiilijalanjäljen laskenta

Laskentaa varten etsittiin päästökertoimia julkisista lähteistä kuten Motiva ja Co2data.fi. Lisäksi teräksille saatiin EPD:t (Ympäristöseloste) suoraan valmistajilta, mistä saatiin päästökertoimet demonstraatioon. Laskenta suoritettiin Excel-ohjelmassa käyttäen mitattuja arvoja kiinnittäen eritystä huomiota yksiköihin. Lopputuloksena saatiin (hiilidioksidiekvivalentti) kgCO2ekv tuotteille. (Kuva 4)

ARTEKI-hanke järjestää jatkossa webinaareja ja työpajoja hiilijalanjäljen laskentaan liittyvissä asioissa. Näissä tilaisuuksissa asiasta kiinnostuneet voivat hankkia itselleen matalalla kynnyksellä lisää tietoa.

S355 ja Strenx 700Mc Plus hiilijalanjäljet vertailussa
Kuva 4. S355 ja Strenx 700Mc Plus hiilijalanjäljet vertailussa

Yhteenveto demonstraatiosta

Tulokset osoittavat, että hiilijalanjälkeä voidaan merkittävästi pienentää käyttämällä ohuempia ja lujempia teräslaatuja, kuten Strenx 700MC Plus, perinteisten rakenneterästen sijaan. Suurin ero hiilijalanjäljessä syntyy teräksen valmistuksesta, mikä korostaa materiaalivalintojen tärkeyttä. Toimituksen ja hitsaussähkön kulutuksen osuus tässä kokonaisuudessa oli hyvin pieni, joten näillä tekijöillä on vähäinen vaikutus lopputulokseen.

Lisäksi huomattiin, että hitsauslisäainetta kului merkittävästi enemmän S355-teräksen hitsauksessa, mikä myös osaltaan vaikutti kokonaispäästöihin. Tämä korostaa tehokkaampien ja ympäristöystävällisempien hitsausprosessien merkitystä teollisuudessa. Oikeilla materiaalivalinnoilla ja prosessien optimoinnilla voidaan saavuttaa merkittäviä parannuksia hiilijalanjäljen hallinnassa.

Lisäaineen päästökertoimia ei ole vielä saatavissa, mutta valmistaja on ilmoittanut pyrkivänsä ilmoittamaan päästökertoimet vuoden 2024 loppuun mennessä.

Kilpailukyvyn parantuminen ja vähähiilisen talouden tavoittelu

ARTEKI-hankkeen tavoite on kaksijakoinen. Ensinäkin, pyrimme parantamaan paikallisten pk-yritysten kilpailukykyä tarjoamalla niille työkaluja ja osaamista hiilijalanjäljen laskentaan ja hallintaan. Samalla autamme niitä myös vastaamaan markkinoiden kasvavaan ympäristötietoisuuteen ja säädöksiin.

Toiseksi pyrimme edistämään siirtymistä kohti vähähiilisempää taloutta. Teräsrakentaminen on perinteisesti ollut merkittävä hiilipäästöjen lähde, mutta oikeilla toimenpiteillä tätä kuvaa voidaan muuttaa. Hiilijalanjäljen laskenta on yksi osa tätä kehityssuuntaa.