Yhdyskuntajätteen polton pohjakuonasta keinokiveä - käyttöä maarakennuksessa

Kierrätys ja kiertotalous ovat kaikkien huulilla, mutta ennen kuin lause ”toisen jäte on toisen raaka-aine” siirtyy ajatuksesta tekoihin, uusiomateriaaleille on oltava todelliset markkinat ja todelliset käyttökohteet. Nyt yhdyskuntajätteen poltosta syntyvää pohjakuonaa voidaan jalostuksen jälkeen käyttää vaikkapa pihakivien tekemiseen.

Kiertotalous on yksi Sipilän hallituksen kärkihankkeista. Juuri hyväksytyt EU:n uudet jätedirektiivit tuovat lisäpontta kierrätyksen tehostamiseen.

Paljon on vielä tehtävää, voidaan päätellä Tilastokeskuksen tammikuun puolivälissä julkaisemasta yhdyskuntajätteiden hyödyntämistä koskeneesta tilastosta: vuodesta 2015 vuoteen 2016 kierrätys lisääntyi vain prosentin verran.

Muutama vuosi sitten voimaan astunut kaatopaikkasijoittamisen kielto on toki purrut tehokkaasti, eikä kaatopaikoille enää jätettä pahemmin mene. Mutta samalla ennen kaatopaikalle viety yhdyskuntajäte on siirretty energiakäyttöön eli poltettavaksi.

Vuonna 2016 yhdyskuntajätettä kertyi 2,7 miljoonaa tonnia ja siitä kaatopaikalle vietiin enää 89 000 tonnia. Materiaalikierrätykseen meni 1,1 miljoonaa tonnia, joukossa paperia, biojätettä ja metallia. Energiahyötykäytön osuus oli 1,5 miljoonaa tonnia.

Energiahyöty on toki merkittävää kierrätystä sekin, mutta energiapoltosta kertyvää pohjakuonaa syntyy Suomessa vuosittain noin 300 000 tonnia. Suuri osa tästä materiaalista läjitetään edelleen kaatopaikoille tai hyödynnetään kaatopaikkojen kaltaisissa meluvalleissa.

Väitöskirja selvitti pohjakuonan uusiokäyttöä

Tampereen Teknillisessä Yliopistossa valmistui viime syksynä väitöskirja, joka selvitti, kuinka pohjakuonaa voidaan käyttää uudelleen rakennusmateriaalina.

– Jätteenpolton pohjakuona sisältää runsaasti arvokkaita metalleja sekä hiekkaa ja soraa muistuttavaa mineraaliainesta. Metallien erottelun jälkeen jäljelle jäänyt mineraaliaines, jonka osuus pohjakuonan kokonaismäärästä on noin 80–85 prosenttia, on kaatopaikkaamisen sijaan syytä ohjata hyötykäyttöön esimerkiksi maarakentamiseen, väitöskirjan laatija filosofian tohtori Annika Sormunen kertoo.

Sormusen tutkimuksessa käsiteltiin noin 60 000 tonnia Mustasaaren arinapolttolaitokselta syntynyttä pohjakuonaa hollantilaiseen ADR (Advanced Dry Recovery) kuivaerotustekniikkaan perustuvalla laitteistolla vuosien 2013 – 2014 aikana.

Käsittelyn aikana metallit eroteltiin mineraaliaineksesta, jonka osuus koko pohjakuonan määrästä on noin 75 – 85 %. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa mineraaliainesten eri raekokojen (0-2, 2-5, 5-12 ja 12–50 mm) tekniset ja ympäristökelpoisuusominaisuudet tutkittiin perusteellisesti.

Toisessa vaiheessa mineraaliaineksista suunniteltiin matemaattisen suhteutuksen avulla kiviaineksen kaltaisia tuotteita, jotka rakeisuusjakautumiensa puolesta arvioitiin hyvin soveltuviksi tie- ja kenttäalueiden rakennekerroksiin (suodatin-, jakava ja kantava kerros).

Näiden tuotteiden teknisiä, mekaanisia ja ympäristökelpoisuusominaisuuksia tutkittiin erilaisin menetelmin laboratorio-olosuhteissa. Lisäksi selvitettiin materiaalille ominaisia erityispiirteitä, joilla voi olla vaikutusta sen rakennettavuuteen maarakentamisessa.

Laboratoriokokeista saatuja tuloksia testattiin lopuksi myös kenttäolosuhteissa Lakeuden Etapin Ilmajoen jätteenkäsittelykeskukseen vuonna 2014 rakennetulla välivarastokentällä, jonka rakennekerroksissa käytettiin pohjakuonasta valmistettuja tuotteita.

-Tutkimustulosten perusteella jätteenpolton pohjakuonasta suunnitellut kiviaineksen kaltaiset tuotteet soveltuvat teknisiltä ja mekaanisilta ominaisuuksiltaan erityisen hyvin etenkin teiden ja kenttäalueiden alempiin rakennekerroksiin, Annika Sormunen kertoo.

Keinokivellä korvataan neitseellisiä materiaaleja

Luonnonhiekkaa ja -soraa muistuttava pohjakuona on materiaalia, joka jää jätteenpolttolaitoksen arinalle yhdyskuntajätteen polton jälkeen. Materiaali koostuu muun muassa lasista, metalleista, keramiikasta, kivestä, tiilestä, betonista, tuhkasta sekä sulamistuotteista.

Annika Sormusen tutkimustuloksia on siirretty myös käytäntöön. Suomen Erityisjäte Oy käyttää pohjakuonan käsittelyyn väitöskirjassakin mainittua ADR-kuivaerottelulaitteistoa. Se on siirrettävä ja siitä on jo kokemuksia Suomesta ja Ruotsista.

-Teemme sopimuksia pohjakuonan käsittelystä vastaavien jätehuoltoyhtiöiden kanssa. Viemme laitteistomme paikan päälle ja käsittelemme palamisjätteen eli pohjakuonan, Suomen Erityisjätteen liiketoimintajohtaja Riina Rantsi sanoo.

-Tyypillisesti Suomessa yhden jätevoimalan pohjakuonan määrä on 30 000 tonnia vuodessa. Sellaisen määrän käsittelyyn meillä menee kaksi kuukautta. Viime vuonna olimme käsittelemässä pohjakuonia mm. Pirkanmaan Jätehuollon alueella Tampereella, Lakeuden Etapin Ilmajoen käsittelykeskuksessa ja lopulta myös Pohjois-Ruotsissa, Rantsi kertoo.

-Sopimuksen mukaisesti jätehuoltoyhtiö omistaa pohjakuonan. Me toimimme ensin pohjakuonan käsittelijänä ja lisäksi autamme asiakasta syntyneen keinokiviaineksen ja metallien hyödyntämisessä ja jälleenmyynnissä. Esimerkiksi Lujabetoni korvaa Luja-modulien valmistuksessa neitseellisestä kiviaineksesta 50 % keinokiviaineksella. Luja-moduli on betoniharkko, joita pystyy kasaamaan päällekkäin kuin lego-palikoita ikään.

Pitkän kehitystyön tulos

Suomen Erityisjäte Oy on tehnyt pitkän päivätyön kierrätystuotteiden kehittämisessä.  Erityisjätteen omistaa kunnallinen Loimi-Hämeen jätehuolto ja yksityinen kierrätysyhtiö Kuusakoski oy. Väitöskirjansa Erityisjätteelle laatinut Annika Sormunen toimii tällä hetkellä yrityksen tutkimus- ja kehityspäällikkönä.

-Väitöskirjan tulosten pohjalta laadittiin suomenkielinen ohje jätteenpolton pohjakuonan hyödyntämisestä maarakentamisessa. Ohjeen avulla tilaajat, suunnittelijat, urakoitsijat sekä viranomaiset osaavat paremmin tunnistaa materiaalin erityispiirteitä sekä ohjata materiaalin hyötykäyttöä sille parhaiten soveltuviin kohteisiin, Sormunen kertoo.

Käytännössä Erityisjätteen keinokiviainesten jatkokäyttö suuntautuu kahteen pääsektoriin: betoni-ja maarakentamiseen. Betonirakentamisessa on syntynyt myös muita tuotteita kuin Luja-moduli, mutta näiden tutkimustyö on vielä kesken.

Keinokiviaineksen käyttö maarakentamisessa on aiemmin vaatinut aikaa vievän ympäristöluvan. Vuoden 2018 alusta muuttuneen MARA-asetuksen myötä toiminta yksinkertaistuu, kun hyödyntäminen tietyissä kohteissa on mahdollista pelkän ilmoitusmenettelyn avulla. Tuoreen asetuksen rooli pohjakuonan hyödyntämisessä on kuitenkin vielä näkemättä.

-Talvella rakentaminen on muutenkin hiljaista, mutta uskon, että uuden asetuksen ja keväällä valmistuvan ministeriön ohjeistuksen myötä keinokiviainekselle tulee suurta kysyntää, Riina Rantsi sanoo.

-Tierakenteissa keinokiviainesta käytetään tyypillisesti jakavassa kerroksessa korvaamassa hiekkaa ja soraa. Etenkin kevyen liikenteen väylissä tämä ratkaisu on ollut suosittu.

Vaikka toistaiseksi monen vuoden kehitystyö on syntynyt lähinnä rakkaudesta kiertotalouteen, edessä ovat todelliset markkinat.

-Kyllä neitseellisten materiaalien korvaaminen kierrätysmateriaaleilla tulee lisääntymään. Kyse ei ole mistään muoti-ilmiöstä, vaan käytännön sanelemasta kehityssuunnasta. Rakentamisbuumiin yhdistyy nyt todellinen mahdollisuus edistää kiertotaloutta, Riina Rantsi miettii.

MARKKU VENTO

Lue lisää Kuntatekniikka 1/18.