Saint-Gobain Weberin Ojakkalan kuivatuotetehtaalla tehty kokeilu osoittaa, että neuraaliverkkomallien avulla voidaan edistää rakentamisen kiertotaloutta kustannustehokkaasti.
Rakennusala tuottaa reilusti yli kolmanneksen maailman kasvihuonekaasupäästöistä ja käyttää noin puolet maailman luonnonvaroista. Esimerkiksi hiekkaa, joka on veden jälkeen maailman käytetyin luonnonvara, kuluu rakentamisen ja rakennusteollisuuden tarpeisiin jopa 50 miljardia tonnia vuosittain. Luonnonhiekalla on merkittävä rooli etenkin betonin valmistuksessa.
Luonnonvarojen säästämiseksi ja rakentamisen ilmastovaikutusten pienentämiseksi luonnonhiekan käyttöä on tulevaisuudessa vähennettävä ja osittain korvattava hiekka murskeilla, sivukivillä ja kierrätyskiviaineksilla. Korvaamista mutkistaa se, että sivuvirtojen partikkelit ovat särmikkäämpiä ja virtaavat huonommin betoneissa ja laasteissa, mikä vaikuttaa esimerkiksi betonin lujuuteen.
– Optimaalista suhdetta kierrätyskiviaineksen käytölle, ilman että se vaikuttaa betonin keskeisiin ominaisuuksiin, on ollut tähän mennessä vaikea laskea. Kesällä 2020 tekemämme kokeilu kuitenkin viittaa siihen, että betoniteollisuus voi hyötyä merkittävästi tekoälyyn perustuvasta epälineaarisesta mallintamisesta, sanoo Weberin lattiatuotteiden ja -rakenteiden kehityspäällikkö Gunnar Laurén.
Tavoitteena korvata viidennes luonnonhiekasta kierrätyskivellä
Saint-Gobain Weberin Ojakkalan kuivatuotetehtaalla kesällä 2020 tehty kokeilu osoittaa, että epälineaarista mallintamista hyödyntävät neuraaliverkot ovat tehokas työkalu materiaalien kehittämiseen. Konsulttifirma Nonlinear Solutionsin kanssa toteutetun hankkeen tarkoituksena oli selvittää, millaisia sivuvirtoja Ojakkalan betonituotteissa voidaan käyttää ja mikä on kierrätyskiviaineksen maksimimäärä, jotta halutut ominaisuudet säilyvät. Tavoitteeksi asetettiin muutaman tuotteen kehittäminen siihen pisteeseen, että 20 % luonnonhiekasta voidaan jatkossa korvata kierrätyskiviaineksella.
– Kokeilun ansiosta pystymme helpommin tunnistamaan ja analysoimaan ne sivuvirrat, jotka sopivat tuotantoon niin, että tuoteominaisuudet pysyvät halutuissa rajoissa. Koska neuraaliverkot eivät tarvitse suuria määriä havaintoja, pystyimme 5-10 laboratoriosekoitusen avulla simuloimaan lopputuotteen lujuutta ja työstettävyyttä. Menetelmä nopeuttaa testausprosessia ja sopivien, luonnonhiekkaa korvaavien vaihtoehtojen löytämistä, Laurén kertoo.
Kierrätysraaka-aineena käytettiin Nordkalkin sivukiven murskauksen jäteosuutta, jota ei voida käyttää muuhun tarkoitukseen.
– Tämä aines menisi muuten täysin hukkaan, joten kyseessä on win-win-ratkaisu, Laurén toteaa.
Kokeilun taustalla kestävyystavoitteet ja kiristyvä säätely
Tällä hetkellä viranomainen ei säätele kuivatuotteissa käytettävää kierrätysraaka-aineen määrää, mutta tulevina vuosina tilanne voi muuttua. Saint-Gobain Finland on myös asettanut itselleen omat kestävyystavoitteet, joihin kuuluu vahvasti hiilineutraaliuden, kiertotalouden ja hyvinvoinnin edistäminen.
– Tulevaisuudessa tulee olemaan entistä vaikeampaa saada hiekankaivuulupia. Ruotsissa hiekanottoa on jo rajoitettu. Haluamme olla proaktiivisia ja katsoa jo tässä vaiheessa, mitä vaihtoehtoja on olemassa ja miten voimme kiertotaloutta edistää, Laurén sanoo.
– Olemme Suomessa vielä alkuvaiheessa muun muassa logistiikan ja prosessoinnin osalta. Kun kyseessä on nimenomaan hiekan korvike, kuljetus voi aiheuttaa kustannuksia ja ympäristövaikutuksia. Emme haluta pelastaa maailmaa väärällä tavalla. Parasta olisi, jos tuotanto pystyy hyödyntämään paikallisten toimijoiden sivuvirtoja, Laurén pohtii.
Vaikka tehtävää on vielä paljon, tekoäly helpottaa haasteeseen tarttumista.
– Betoniteollisuus voi hyötyä suuresti epälineaarisesta mallintamisesta. Neuraaliverkkomallien avulla voimme melko pienellä vaivalla säästää raaka-ainekustannuksia ja vähentää hiilidioksidipäästöjä.
Lue lisää aiheesta: Neuraaliverkkomallit auttavat korvaamaan luonnonhiekkaa murskeella (Betoni 3/2020, s.90–95)
