Luonnonkuituiset akustiikkaratkaisut voivat pienentää rakennusten hiilijalanjälkeä

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.

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