Nanoa rakennusmateriaaleissa jo monin tavoin

Itsepuhdistuva lasi, antibakteerinen pinta ja puhtaanapysyvä betoni. Nanomateriaalien käyttö rakentamisessa on tätä päivää. Nanoa hyödynnetään niin pinnoitteissa, maaleissa, eristeissä, ikkunoissa kuin antibakteerisissa kalusteissakin. Nanoteknologiassa rakenteen koko on vain miljoonasosa millimetristä.

Miten paljon nanotuotteita on markkinoilla, sitä on Teknologiakeskus Ketek Oy:n kehityspäällikkö Hanna-Kaisa Koposen mukaan vaikea sanoa.
Tietoa nanon käytöstä esimerkiksi rakennusmateriaaleissa hankaloittaa se, että siitä ei tarvitse kertoa tuoteselosteessa – toisin kuin kosmetiikan ja elintarvikkeiden kohdalla. Nanoa käytetään myös muun muassa elektroniikassa, lääketieteessä ja tekstiileissä.
Markkinoilla on arvioitu olevan jo kymmeniätuhansia nanotuotteita. Esimerkkinä Koponen mainitsee erään nettisivuston, jossa valikoimaan kuuluu 871 lattia- ja seinälaattaa, joissa on hyödynnetty nanoteknologiaa.
Toisella sivustolla on puolestaan 458 nanotuotetta, jotka on suunnattu rakennusteollisuuteen.
Nanoteknologian kehitys on mennyt suurin harppauksin eteenpäin, ja nanoliiketoiminnan kasvu on voimakasta. Kun vuonna 2006 nanoteknologiaa ilmoitti hyödyntävänsä vain muutama suomalaisyritys, oli niiden määrä viisi vuotta myöhemmin yli 200, ja tällä hetkellä luku lähenee tuhatta.

Hygieenisyys, lujuus, kestävyys

Rakennuksissa nanomateriaaleja käytetään yleisesti pinnoitteissa, eristeissä sekä seinä- katto- ja lattiamateriaaleissa, Hanna-Kaisa Koponen mainitsee muutaman esimerkin.

– Tuotteita markkinoidaan niiden ominaisuuksien ansiosta. Pinnoitetuotteet voivat olla esimerkiksi kulutuksen kestäviä, vettä hylkiviä, helposti puhdistuvia tai antibakteerisia. Pinnoitteita käytetään niin betoniseinässä kuin kodin kaakeleissakin.

Markkinoilla on ollut useamman vuoden itsepuhdistuvia ikkunoita, joiden pinnalla on ohuenohut nanomateriaali. Miten se toimii, on edelleen monelle mysteeri.
– Auringon uv-säteilyn osuessa ikkunaan käynnistyy radikaalireaktio. Sen seurauksena pinnalla oleva lika pilkkoutuu, ja sade huuhtelee tämän pois. Näin ollen ikkuna tarvitsee puhdistuakseen auringonvaloa ja sadevettä.
Tosin on jo kehitetty laseja, jotka eivät tarvitse uv-säteitä puhdistuakseen, vaan sama reaktio aikaansaadaan loisteputkien valolla, mutta tällaisia laseja ei ole vielä kaupasta saatavilla. Sen sijaan huurtumattomia peilejä on jo käytössä.
Lämpimissä maissa nanoa on hyödynnetty itsetummuvissa ikkunoissa. Niiden ansiosta ilmastoinnin tarve vähenee, mikä pienentää energiankulutusta.
Niin ikään aurinkokennoissa hyödynnetään nanoteknologiaan perustuvia pinnoitteita.
Lämmöneristeistä voidaan puolestaan tehdä nanoteknologiaa hyödyntäen tehokkaampia ja ohuempia. Tämän on todettu säästävän myös rakennusneliöitä. Myös materiaalien paloturvallisuutta voidaan kasvattaa nanoteknologilla.
Nanolla saadaan rakennusmateriaaleihin lisää kestävyyttä. Esimerkiksi betonimassan joukkoon voidaan sekoittaa lujuutta antavaa nanoainetta.

Ilmiö on luonnosta tuttu

Ketekin kehityspäällikkö Hanna-Kaisa Koponen on seurannut läheltä nanoteknologien voittokulkua. Kemistiksi Joensuun yliopistosta valmistunut Koponen tarkasteli väitöstutkimuksessaan vuonna 2007 pintojen puhtaanapitoa.
Tutkimuksessaan hän totesi, että veden pisaroitumista voidaan edistää huomattavasti sopivilla pintarakenteilla verrattuna veden käyttäytymiseen tasaisilla pinnoilla. Nanomittakaavan rakenteet aikaansaavat lähes täydellisen veden hylkivyyden ja sitä kautta itsepuhdistavuuden.
Satava vesi pisaroituu pinnoille ja vieriessään pinnoilta pois pisarat kuljettavat likapartikkelit mukanaan. Ilmiö on tuttu luonnosta, puhutaankin niin kutsutusta lotus-efektistä.
Hän mainitsee, että nano ei olekaan mikään uusi juttu, mutta sen analysointi on onnistunut vasta analyysimenetelmien kehittyessä.

– Nanomittakaavan hiukkasia on aina ollut olemassa. Esimerkiksi kun sytyttää kynttilän, vapautuu huoneilmaan nanokokoisia partikkeleja.

Ketekissä nanoa monella saralla
Kehityspäällikkö Hanna-Kaisa Koponen muistelee, että 2000-luvun puolessa välissä nanoa ei vielä tunnettu yleisesti ja se tuntui korkealentoiselta teknologialta.
– Vuosien varrella on huomattu, että nanoteknologia luo kehitysedellytyksiä pienellekin yritykselle.
Kokkolassa sijaitseva Teknologiakeskus Ketek Oy oli mukana TEM:n osaamiskeskusohjelma OSKEn nanoklusterissa, jonka seitsenvuotinen toiminta päättyi vuoden 2013 lopussa. Hankkeen puitteissa nanoteknologiaa kehitettiin monella alalla. Klusterin aikana muun muassa esiteltiin nanoteknologian sovelluksia rakentamisessa Kokkolan, Tampereen ja Hyvinkään asuntomessuilla.
Nanoteknologian klusteriohjelman lisäksi Ketek on osallistunut muihin nano-ohjelmiin. Nanojätehankkeessa tutkittiin, mitä nanomateriaaleja sisältäville tuotteille tapahtuu, kun ne päätyvät jätteenkäsittelyyn. Eurooppalaisessa, nanomateriaalien valmistajille suunnatussa I-Nanotool -hankkeessa puolestaan tarkastellaan miten nanomateriaalit on otettu huomioon ympäristölainsäädännössä ja kuinka yritykset voisivat tehostaa omaa toimintaansa ympäristövaikutusten minimoimiseksi.
Kehitystyö nanon ympärillä jatkuu.

– Parhaillaan kehitetään hiilinanoputkisia komposiittirakenteita, joilla voidaan korvata metalli- ja puumateriaaleja. Ne ovat kevyitä, mutta yhtä lujia kuin perinteiset materiaalit.

Tulevaisuutta visioidessaan Hanna-Kaisa Koponen arvelee, että yhä enemmän haetaan toiminnallisia materiaaleja, jotka ovat muokattavissa käyttökohteen mukaan. Nano on yksi keino muiden joukossa, kun materiaaleihin etsitään älykkyyttä.

Teksti ja kuva Irene Murtomäki
Haastattelu julkaistu huhtikuussa ilmestyneessä Kiinteistöposti 4/2015.