Nyt kehitetään kiivaasti fosforin edullista talteenottoa jätevesistä
Suomessa jätevedenpuhdistamoille päätyy vuosittain 4 000 tonnia fosforia. Mikään fosforin talteenottotekniikka ei tänä päivänä ole vielä kustannuksiltaan kilpailukykyinen. Kuvassa louhitaan Espoon Blominmäen jätevedenpuhdistamon luolastoa. (Kuva: Timo Kuukkanen)
Taloudellista fosforin talteenottoa yhdyskuntien jätevedestä kehitetään nyt monilla tahoilla. Tekniikoita on jo useita, mutta ne ovat kovin kalliita.
Fosfori on alkuaine, joka on elintärkeä kaikelle elämälle. Sitä löytyy rakennuspalikkana esimerkiksi DNA:sta, hampaista ja luista. Ravintoketjuihin fosfori päätyy kasvien kautta, jotka saavat fosforia itseensä maaperän tai veden kautta.
Maanviljelyssä maaperän fosforivarastot ehtyvät ajan kanssa ja ellei niitä täydennetä lannoittein, kasveille ei riitä tarpeeksi ravinteita ja sadot pienenevät. Fosforilannoitteina voidaan käyttää joko fosforirikkaita biomassoja tai niistä jalostettuja tuotteita, esimerkiksi lantaa, tai kivennäisfosforia, jota saadaan fosforikaivoksista.
Ennen 1900-lukua lannoitteina käytettiin pääasiassa erilaisia bio- ja jätemassoja, esimerkiksi kotieläinten lantaa, ihmisten ulosteita tai kovettuneita linnun jätöksiä eli guanoa. 1900-luvulla lannoitteiden käyttö kasvoi huimasti ja kivennäisfosforin käyttö lannoitteena on tähän päivään kasvattanut osuuttaan.
Lannoitteiden käytön suuri kasvu johtuu siitä, että ruokaa tarvitaan nykyisin paljon enemmän kuin ennen, ruokkimaan ennen näkemättömän suuren määrän sekä ihmisiä että karjaa.
Rajallinen resurssi
Ongelma kivennäisfosforin käytössä juontaa siitä, että se on rajallinen resurssi, jonka riittävyydestä ihmiskunnan tarpeisiin ei ole täysin tarkkaa tietoa. Arviot riittävyydestä vaihtelevat kymmenien ja satojen vuosien välillä.
Ongelmana on myös pelloilta vesistöihin päätyvä fosfori, joka voi rehevöittää vesistöjä, aiheuttaen mm. sinileväkukintoja, pohjien happikatoja ja kalakannan muutoksia. Sekä ympäristölle haitallisten vaikutusten minimoimiseksi että fosforin saatavuuden rajallisuudesta johtuen, fosforin kierrätykseen nykyisiä jätevirtoja kohtaan on herännyt kiinnostusta.
Yksi tällainen mahdollinen fosforin kierrätykseen sopiva jätevirta on yhdyskuntien jätevedet. Jätevesiin fosforia päätyy pääosin ihmisten ulosteista ja pesuaineista. Jätevedenpuhdistamot keräävät jäteveden suurelta alueelta yhteen paikkaan ja se päätyy suurimmaksi osaksi jätevedenpuhdistusprosessin lietteisiin.
Suomessa jätevedenpuhdistamoille päätyy vuosittain 4 000 tonnia fosforia. Suurinta osaa tästä määrästä käytetään tänä päivänä muiden aineiden kanssa sekoitettuna viherrakentamisessa tai maisemoinnissa. Osa päätyy myös osana lietettä pelloille maanparannusaineeksi. Silloin lietteessä pelloille päätyy kiertoon myös typpi ja orgaaninen aines, jotka molemmat ovat tärkeitä ravinteita pellossa kasvaville kasveille.
Liete voi sisältää mikromuoveja
Ongelmaksi lietteen käytössä lannoitteena on tosin nousemassa huoli lietteen mahdollisesti sisältämistä orgaanisista haitta-aineista ja mikromuoveista ja niiden vaikutuksesta pellon maaperään, kasveihin ja niitä syöviin ihmisiin ja eläimiin.
Muun muassa tämän ongelman ratkaisemiseksi yksi keino voisi olla fosforin erottaminen jätevedenpuhdistusprosessin muista virroista omaksi virrakseen, jolloin sitä voisi mahdollisesti käyttää myös kivennäisfosforin tapaan korvaamaan louhittua fosforia esimerkiksi lannoitteiden raaka-aineena.
Tätä fosforin erottamista omaksi jakeekseen kutsutaan fosforin talteenotoksi. Silloin fosfori erotettaisiin lietteen mahdollisesti haitallisista aineista kokonaan tai osittain. Maailmalla, ja myös Suomessa, on kehitteillä sekä jo käytössä monia erilaisia tekniikoita, jotka ovat mukana mahdollistamassa jätevedessä olevan fosforin paremman kierron yhteiskunnassa.
Suurin osa tekniikoista on vasta kehitysvaiheessa ja kaikki eivät sovellu suomalaisiin oloihin, yksikään nykyään täydessä mittakaavassa toimiva tekniikka ei sellaisenaan sovellu Suomessa vallitseviin järjestelmiin ja käytäntöihin.
Kaikissa fosforin talteenottotekniikoissa on se ongelma, että niiden tuottamia fosforiyhdisteitä ei sellaisenaan voi käyttää lannoitefosforin tuotannossa raaka-aineena, koska lannoiteteollisuuden tuotantoprosessit eivät näille yhdisteille sovellu. Lisäksi nyt käytetyt fosforilannoitteet eroavat paljon talteenottotekniikoista saatavista fosforiyhdisteistä, mm. fosforin liukoisuuden osalta.
Poisto joko kemiallisesti tai biologisesti
Talteen otettava fosfori pitäisi siis saada samaan muotoon kuin jo lannoiteteollisuudessa käytettävä fosfori, jotta sitä voitaisiin käyttää louhitun fosforin sijasta ja edistää fosforin kierrätystä. Toinen ongelma on talteen otetun fosforin kalliimpi hinta louhittuun mineraalifosforiin verrattuna.
Fosforia voidaan poistaa jätevedestä joko kemiallisesti tai biologisesti. Kemiallisesti poistettuna fosfori päätyy saostettuna kemiallisena yhdisteenä lietteeseen, kun biologisessa poistossa fosfori sitoutuu bakteerien biomassaan. Suomessa kemiallinen fosforinpoisto on paljon tavallisempaa kuin biologinen fosforinpoisto, kun taas yleisesti maailmalla biologinen poisto on vallitseva.
Fosforia voidaan ottaa talteen puhdistusprosessista jätevesilietteestä, lietteen rejektivedestä tai poltetun lietteen tuhkasta tai se voidaan ottaa talteen kemiallisesti jälkisaostuksella. Biologisesti ja kemiallisesti poistettu fosfori on jätevesilietteissä erilaisissa yhdisteissä ja muodoissa, joten niiden talteenotto perustuu suureksi osaksi erilaisiin tekniikoihin.
Biologisen fosforinpoiston ollessa maailmalla paljon yleisemmin käytössä on myös suurin osa talteenottotekniikoista räätälöity toimimaan biologisesti sidotun fosforin erottamiseksi. Jotkut tekniikat sopivat sekä biologisen että kemiallisen lietteen fosforinpoistoon ja jotkut sopivat vain kemiallisille lietteille.
Suuren mittakaavan sovellus puuttuu
Suomessa kehitetään fosforin talteenottotekniikoita, mutta mitään suuren mittakaavan sovellusta ei niistä vielä ole olemassa. Suomeen soveltuvien fosforin talteenottotekniikoiden määrä vaihtelee sen mukaan, kuinka suuria muutoksia Suomessa oleviin infrastruktuureihin ja jo käytössä oleviin prosesseihin ollaan valmiita tekemään. Jotkut talteenottotekniikat vaatisivat suuria muutoksia olemassa oleviin järjestelmiin ja prosesseihin, kun taas toiset voisi ottaa käyttöön pienemmillä muutoksilla.
Mikään tekniikka ei tänä päivänä ole kustannuksiltaan kilpailukykyinen. Lisäksi suomalaisiin oloihin parhaiten soveltuvat tekniikat ovat vielä varsin kehittymättömiä. Erityisesti kemialliseen lietteeseen soveltuviin tekniikoihin liittyy vielä epävarmuuksia toteutettavuuden ja kustannustehokkuuden osalta.
Aiheesta kiinnostuneet voivat löytää lisätietoa valtioneuvoston tutkimus- ja selvitystoimintaan kuuluvan hankkeen ”Jäteveden sisältämän fosforin talteenotto ja kierrättäminen: Taloudelliset ja lainsäädännölliset ohjauskeinot eri maissa ja niiden soveltuminen Suomeen” loppuraportista sekä Aalto-yliopiston diplomityöstä ” Yhdyskuntien jäteveden fosforin talteenotto ja hyötykäyttö ‒ sovellukset ja asenteet Suomessa”.
Kirjoittaja on valmistunut 2017 vesi- ja ympäristötekniikan diplomi-insinööriksi. Diplomityön aihe ”Yhdyskuntien jäteveden fosforin talteenotto ja kierrättäminen – sovellukset ja asenteet Suomessa”
Teksti: Tanja Pihl
Artikkeli on julkaistu Kuntatekniikan numerossa 1/2019
Minua huolettaa enemmän lääkkeiden ja huumeiden käytön lisääntyminen. Ihmisen elimistö käyttää vain murto-osan ja loput menevät vesistöihin.
Lisäksi kaikki kotitalouksien kemikaalit , kasvorasvat , meikkituottee jne. Niiden sisältämät esim. muovit menevät läpi prosessin. Herätys nuoriso. Tämä on suurempi ongelma kuin ilmastonmuutos.
Hiilidioksi on vain pieni ihmisten aiheuttama saaste ! Hiilidioksia tarvitsevat kasvit kasvaakseen jopa 1200 – 1600 ppm…
Lääke- ja huumejäämät ovat tulevaisuuden pahin ongelma geeneissämme. Luonto ei niitä käytä hyväkseen vaan ne jäävät ikiaikaisesti kiertoon.