Diplomityö: Rataa rakennettaessa teräs ja betoni aiheuttavat suurimmat luontovaikutukset

• Itäradan luontovaikutuksista on valmistunut diplomityö, joka on ensimmäisiä koskaan tehtyjä ison infrahankkeen elinkaariarvioita luonnon monimuotoisuuden näkökulmasta.
• Tutkimus osoitti, että radan rakenteiden suurimmat luontovaikutukset maailmanlaajuisella tasolla syntyvät rakennusmateriaalien ilmastopäästöjen kautta.
• Luontovaikutukset kohdistuisivat Itäradan tienoon lisäksi laajemmalle alueelle.

Itäradasta on valmistunut elinkaariarvio, jossa on arvioitu radan keskeisten rakenteiden ja rakennusmateriaalien luontojalanjälki eli niiden vaikutus luonnon monimuotoisuuteen. Luontojalanjälki kuvaa, kuinka suuri osuus maailman lajeista on vaarassa kuolla sukupuuttoon ajan kuluessa, jos rata toteutetaan, ja se laskettiin diplomityössä ilmastonmuutoksen, maaperän happamoitumisen ja maankäyttöstressin aiheuttamien vaikutusten kautta.

Suurimmat luontovaikutukset syntyvät radan päärakennusmateriaalien eli teräksen ja betonin tuotannosta. Sen sijaan rakentamisessa käytettävällä massiivisella määrällä kiviainesta on suhteellisen pieni vaikutus luontojalanjälkeen.

Betonin sisältämän sementin valmistuksen tiedetään aiheuttavan noin kahdeksan prosenttia maapallon hiilidioksidipäästöistä, ja teräksen osuus on samaa luokkaa. Teräksen ilmastovaikutuksia pystytään vähentämään käyttämällä materiaalina ensisijaisesti kierrätysromua ja valmistamalla teräs valokaariuunimenetelmällä (EAF). Myös betonia voidaan valmistaa perinteistä ilmastoystävällisemmin muun muassa vaihtoehtoisia sideaineita käyttämällä.  

Jos tutkitut radan rakennusosat valmistettaisiin vähäpäästöisillä menetelmillä, luontojalanjälki pienenisi diplomityön mukaan 22 prosenttia.

”Työni keskeinen johtopäätös onkin, että rakennusmateriaaleihin liittyvät ilmastonmuutosta hillitsevät toimet tukevat vahvasti myös luonnon monimuotoisuuden säilymistä maailmanlaajuisesti”, elinkaariarvion LUT-yliopistolle diplomityönään tehnyt Niina Paunonen kertoo.

Luontovaikutukset kohdistuvat globaalisti

Elinkaariarviossa perehdytään globaaleihin vaikutuksiin, kun taas ympäristövaikutusten arviointimenettelyssä eli YVA:ssa painottuvat paikalliset ja alueelliset vaikutukset.

Koska luontojalanjälki syntyy pääosin radan rakennusmateriaalien valmistamisesta, luontovaikutukset kohdistuisivat Itäradan tienoon lisäksi laajemmalle alueelle. Betoniin tarvittavaa sementtiä tuotaisiin mahdollisesti myös ulkomailta. Kiskoterästä ei ole saatavissa Suomesta, Euroopassa sen sijaan on useita toimittajia. Myös osa raudoitusteräksestä voi olla tuontitavaraa.

”Pitkillä toimitusketjuilla on merkitystä, koska niiden myötä luontovaikutukset ulkoistuvat muualle. Suoraa luontokatoa tapahtuu siellä, mistä raaka-aineet hankitaan. Maaperän happamoituminen tapahtuu lähempänä paikkaa, jossa materiaalit valmistetaan kuin itse rakennusalueella. Ilmastonmuutoksen vaikutukset luonnon monimuotoisuuteen ovat globaaleja riippumatta siitä, missä päästöt tapahtuvat”, Niina Paunonen kertoo.

Työn ohjaaja, LUT-yliopiston professori Ville Uusitalo sanoo, että myös radan rakentamisen sääntely vaikuttaa materiaalivalintoihin.

”Väylävirastolla on tiukat vaatimukset siitä, millaiset ominaisuudet radan komponenteissa pitää olla. Tämä voi vielä rajoittaa uusien vähäpäästöisten materiaalien hyödyntämistä.”

Ei suurta eroa tunneleiden ja maanpäällisen radan välillä

Entä sitten tunneleiden ja maanpäällisen raidekäytävän ero ilmasto- ja luontovaikutuksissa?

”Lähtökohtaisesti voidaan ajatella, että paikallinen vaikutus on pienempi silloin, kun rata kulkee tunnelissa. Tunnelit kuitenkin vaativat kiviaineksen louhintaa ja poistoa sekä tunneleiden lujittamista teräksellä ja betonilla. Ei ole tarkkaan tiedossa, millaista Itäradan linjalta louhittava kallioperä on ja kuinka paljon tunneleita pitäisi lujittaa teräksellä ja betonilla”, Niina Paunonen kertoo.

Porvoon osalta elinkaariarvioinnissa on analysoitu sekä maanpäällinen että tunnelissa kulkeva linjaus.

”Arviointini osoitti, että käytössä olleilla lähtötiedoilla näillä kahdella linjausvaihtoehdolla ei juuri ollut eroa luontojalanjäljen suhteen. Tilanne voi kuitenkin muuttua maa- ja kallioperätutkimusten edetessä ja suunnittelun tarkentuessa.”

Itäradan elinkaariarviolla on suuri merkitys

Professori Ville Uusitalo pitää Paunosen tutkimusta arvokkaana. Se on merkittävä niin tutkimusmenetelmän kuin suuren infrastruktuurin luontojalanjäljen arvioinnin kannalta.

”Tämä on yksi ensimmäisistä käytännön tutkimuksista, joissa suuren infrahankkeen elinkaariarviointiin perustuva luontojalanjälki on voitu arvioida ja laskea. Samalla saatiin hyödyllistä lisätietoa ja tunnistettiin laskentaprosessiin liittyviä haasteita ja epävarmuuksia”, Uusitalo summaa.

”Toinen kiinnostava havainto on, että hiili-intensiivisiä materiaaleja, kuten terästä ja betonia, käyttävässä infrahankkeessa ilmastonmuutos on merkittävä luonnon monimuotoisuuteen vaikuttava tekijä.”

Rautatien luontojalanjäljen arviointi: Tapaustutkimus Itärata

• Niina Paunonen teki diplomityönsä Rautatien luontojalanjäljen arviointi: Tapaustutkimus Itärata Lappeenrannan-Lahden teknillisen yliopiston LUTin kiertotalouden maisteriohjelmassa. Työn tarkastajina toimivat LUT-yliopiston professori, TkT Ville Uusitalo ja Itärata Oy:n suunnittelujohtaja, DI Minna Weurlander.
• Elinkaariarviossa tarkasteltiin Itäradan päällys-, alus- ja pohjarakenteissa sekä silloissa ja tunneleissa käytettävien raaka-aineiden hankintaa, rakennusmateriaalien valmistusta ja kuljetuksia ratatyömaalle sekä raidekäytävän avaamisesta aiheutuvaa maankäytön muutosta. Elinkaariarvion laskentaan eivät kuuluneet työmaan aikaiset tapahtumat, kuten työmaaliikenne, eivätkä radan käyttö, kunnossapito ja käytöstä poisto.
• Rakentamisen luontojalanjäljeksi saatiin laskennallinen luku, joka muodostuu ilmastonmuutoksen, happamoitumisen ja maankäyttöstressin vaikutuksista. Se vaihteli tarkastellun linjaus- ja materiaaliskenaarion mukaan välillä 1,87 × 10⁻¹⁰ ja 2,46 × 10⁻¹⁰ PDF ratakilometriä ja vuotta kohden.
• Tulos kuvaa laskennallisesti sitä osaa maailman lajeista, jotka ovat vaarassa kuolla sukupuuttoon rakentamisen seurauksena.