Ilmastonmuutos on meneillään pahempaan suuntaan tälläkin hetkellä. Kasvihuonekaasupäästöjä täytyy leikata jotta emme tuhoa ympäristöämme. Tulevaisuuden energiantuotanto on kuitenkin taattava kulutuksen kasvaessa. Suuret maa-asenteiset aurinkovoimalat ovat yksi hyvä keino kasvihuonekaasujen päästöjen pienentämiseksi.

Kirjoittajat: Simo Kostilainen ja Jussi Kuusela

Maa-asenteiset aurinkovoimalat ovat suuria sähkön- tai lämmöntuotantolaitoksia, jotka asennetaan omille telineilleen maan päälle. Näissä voimaloissa on paljon etuja, kuten hyödyttömän maa-alan käyttöönotto tai vihreän energian tuotanto suuremmassa mittakaavassa. Maa-asenteiset paneelit soveltuvat myös pienempiinkin kohteisiin mainiosti, jos vaikkapa katolle asentaminen ei ole suotuisaa. Aurinkovoiman etuna on myös se, että esimerkiksi haja-asutusalueella sijaitsevaa mökkiä ei tarvitse liittää sähköverkkoon kalliilla hinnalla, vaan mökille voidaan hankkia aurinkosähköjärjestelmä vastaamaan kesämökin vähäiseen energiatarpeeseen.

Suomessa 0,2 prosenttia energian kokonaistuotannosta syntyy aurinkovoimalla (Energiateollisuus 2019). Aurinkosähkön tuotantoa olisikin varaa kasvattaa reilusti. Teknologian halventuessa suurten laitosten kustannukset ovat pudonneet; nykyään maailmalla tehdään paljon suuria aurinkovoimaloita. Suomessa aurinkovoima on myös nosteessa. Kattoasenteisia voimaloita on tehty jo useampia, mutta suuremman kokoluokan maa-asenteisia aurinkovoimalat ovat vielä harvinaisia. Paljon potentiaalia kuitenkin olisi, sillä kattoasenteisia aurinkovoimaloita rajoittaa kohteen katon pinta-ala, kun taas maa-asenteinen järjestelmä voidaan asentaa suurellekin pinta-alalle. (Kostilainen 2018)

Asennustavat

Tyypillisesti maa-asenteinen aurinkovoimala asennetaan maahan lyötyihin paaluihin ja niihin kiinnitettyihin telineisiin. Nämä paalut upotetaan maahan muutaman metrin syvyyteen ja pitävät telineen paikoillaan. Tämä menetelmä vaatii edulliset maaperän olosuhteet, mutta on edullisin asentaa. (Smalley 2017).

Telinejärjestelmien ei kuitenkaan aina tarvitse läpäistä maaperää. Jos paalujen maahan upottaminen ei ole mahdollista tai se ei ole kannattavaa, toinen vaihtoehto on asentaa telineet maan päälle aseteltuihin betonipainoihin. Painot eivät läpäise maaperää mutta ovat kalliita kuljettaa, sillä yksi paino painaa noin kaksi tonnia. (Pickerel 2017)

Kolmantena asennustapana toimii ruuvipaalu, joka kierretään maahan. Tässä menetelmässä on etuna se, että paaluja ei tarvitse upottaa kovin syvälle maahan ja paaluilla on suuri kantokyky. Ne ovat kuitenkin kalliimpia ja hieman hitaampia asentaa kuin normaalit ruuvipaalut. (Pickerel 2017).

Asennustavan valintaan vaikuttaa monia tekijöitä, kuten maaperän koostumus ja kivisyys. Alueella voi olla myös maaperän käyttöä koskevia rajoituksia. Maaperän tulee kestää telineistä aiheutuvat kuormat, sekä maaperän täytyy olla routimatonta. Paneelirivit eivät myöskään saa varjostaa toisiaan. (Donaldson & Brearley 2015).

Suomessa ei ole vielä yhtenäistä lainsäädäntöä koskien nimenomaan maa-asenteisia aurinkovoimaloita. Nykyään joudutaankin käyttämään paljon kompromisseja projekteissa. Tulevaisuudessa olisikin tärkeää, että saataisiin yhtenäiset säännökset aurinkovoimaloiden suhteen; nykyään kunnilla on eri ohjeistukset maa-asenteisten aurinkovoimaloiden säätelystä, luvanvaraisuudesta ja kaavoituksesta.

Muut asennustavat

Aurinkojärjestelmien asentamiseen on olemassa myös muita vaihtoehtoja. Aurinkovoimaloita voidaan rakentaa vaikkapa parkkialueiden päälle. Telineet tällöin myös suojaavat autoja auringolta ja sateelta. Parkkialueet vievät paljon tilaa, joten ne soveltuvat parkkialueita varten suunnitelluille telineille mainiosti. Telineet muistuttavat normaaleja maa-asenteisia telineitä, mutta ovat paljon korkeampia. Parkkialueelle asennettuun voimalaan voidaan myös kiinnittää sähköautojen latauspiste, jolloin parkkialueen käyttäjä voi laittaa autonsa lataukseen vihreällä sähköllä. (Smalley 2017).

On myös mahdollista tehdä telineistä sellaisia, että ne kääntävät paneelit kohti aurinkoa seurantajärjestelmillä. Telineet ovat joko yhdellä akselilla tai kahdella akselilla kääntyviä. Yhden akselin telineet asennetaan riviin niin kuin normaaleissa kiinteissä maa-asenteisissa telineissä, mutta väljemmin. Kahden akselin telineet taas asennetaan yksittäin erilleen toisistaan, jotta paneelit varjostaisivat toisiaan mahdollisimman vähän. Kääntyvillä telineillä saadaan voimalaitoksen tavoitemäärä tuotettua pienemmällä määrällä telineitä, mutta kääntyvät telineet ovat kalliimpia. (Smalley 2017).

Paneelit

Paneelien valintaan vaikuttaa voimalaitokselta vaaditut ominaisuudet. Näitä ovat pinta-ala, tuotantokapasiteetti ja kustannukset. Yleisimmin käytetyt paneelit ovat polykristallisen ja amorfisen silikonin paneelit ja monokristallisesta silikonista valmistetut paneelit. Näiden paneelien hyötysuhde vaihtelee enintään 21-25 prosentin välillä. Aurinkopaneeleita voidaan valmistaa myös muista materiaaleista kuin silikonista, esimerkiksi kupari-indium-seleniittiyhdistelmästä tai kadmium-telluriyhdistelmästä. (Ranabhat ym. 2016)

Suomi ja tulevaisuus

Tulevaisuus aurinkovoimalle näyttää valoisalta vihreän energian tarpeen ja kysynnän kasvaessa. Myös aurinkovoimaloiden helpottunut saatavuus ja halvenneet hinnat edistävät aurinkovoiman kasvua niin pienissä kuin isoissakin kohteissa. Pudonneet kustannukset sekä parantunut saatavuus pudottaa yritysten ja yksityisten tahojen kynnystä hankkia aurinkosähköjärjestelmä tontilleen. Moni yritys myös kokee aurinkosähkön imagoa kohottavaksi asiaksi ja hankkiikin aurinkosähköjärjestelmän tätä tarkoitusta varten. (Kostilainen 2018)

Tulevaisuudessa paneeleita voidaan saada asennettua muuallekin kuin katolle tai maahan. Rakennusten julkisivuille ja seinustoille voidaan asentaa telineitä, ja läpinäkyviä tai värillisiä paneeleja on myös kehitteillä. Järjestelmiä tarjotaan myös kelluvina, jolloin järjestelmä ei vie kallisarvoista maa-alaa.

Aurinkoenergialla on kuitenkin myös haasteita. Talvisin paneelien päälle kertyy lunta joka estää energian tuotannon. Myös vähäinen auringonvalon määrä pudottaa tuotantoa reilusti. Kesäaikaan kuitenkin aurinko paistaa lähes vuorokauden ympäri mikä tasapainottaa vuosituotantoa. Suuret aurinkoenergian tuotantolaitokset vievät paljon tilaa, jota voi olla vaikea löytää. Aurinkopaneeleista voi myös tulla heijastuksia, jotka voivat haitata lähistön asukkaita.

Jos kuitenkin näihin haasteisiin pystytään vastaamaan, on maa-asenteinen aurinkovoimala mitä mainioin vihreän energian tuotantomuoto.

Lähteet

Donaldson, B. & Brearley, D. 2015. Geotechnical Analysis and PV Foundation Design. Solar Pro. [viitattu 23.10.2018]. Saatavissa: https://docs.wixstatic.com/ugd/d49ff9_1a2e399770064e80a0eabdafffcc5345.pdf

Energiateollisuus ry. 2019. Sähköntuotanto energialähteittäin 2018. [viitattu 15.6.2019]. Saatavissa: https://energia.fi/perustietoa_energia-alasta/energiantuotanto/sahkontuotanto

Pickerel, K. 2017. What are the different types of ground-mount solar racking systems? Solar Power World. [viitattu 23.10.2018]. Saatavissa: https://www.solarpowerworldonline.com/2017/02/different-types-ground-mount-solar-racking-systems/

Kostilainen S. 2018. Maa-asenteiset aurinkovoimalat: Toteutustavat ja laitevalmistajat. AMK-opinnäytetyö. Lahden ammattikorkeakoulu, Tekniikan ala. Lahti. [viitattu 20.6.2019]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018122922913

Ranabhat, K., Patrikeev, L., Revina, A.A., Andrianov, K., Lapshinsky, V. & Sofronova, E. 2016. An Introduction to solar cell technology. Journal of Applied Engineering Science. 14(2016)4, 405, 481 – 491. [viitattu 15.6.2019]. Saatavissa: http://www.engineeringscience.rs/images/pdf/K_Ranabhat.pdf

Smalley, J. 2017. What is the best foundation for a ground-mount solar array? [viitattu 23.10.2018]. Saatavissa: https://www.solarpowerworldonline.com/2015/08/what-is-the-best-foundation-for-a-ground-mount-solar-array/

Kirjoittajat

Simo Kostilainen on Lahden Ammattikorkeakoulusta valmistuva ympäristö- ja energiatekniikan opiskelija, jonka opinnäytetyö ”Maa-asenteiset aurinkovoimalat – Toteutus ja laitevalmistajat” on tarkistettu ja hyväksytty lokakuussa 2018.

Jussi Kuusela on tekniikan alan lehtori Lahden Ammattikorkeakoulussa.

Artikkelikuva: https://pxhere.com/en/photo/1153251

Julkaistu 27.6.2019

Viittausohje

Kostilainen, S. & Kuusela, J. 2019. Maa-asenteiset aurinkovoimalat: yksi ratkaisu vihreämmän energian tuotantoon? LAMK Pro. [Viitattu ja pvm]. Saatavissa: http://www.lamkpub.fi/2019/06/27/maa-asenteiset-aurinkovoimalat-yksi-ratkaisu-vihreamman-energian-tuotantoon/

Vaikka Suomessa jätevesien sisältämät haitalliset yhdisteet saadaankin pääosin poistettua, uusien tekniikoiden ja velvoitteiden myötä jätevedenpuhdistuksen vaatimukset tiukentuvat jatkuvasti pakottaen puhdistamot kehittämään prosessejaan. Harva meistä tulee ajatelleeksi lukuisia tekniikoita, joilla taataan prosessien mahdollisimman tehokas toiminta sekä menetelmiä, joilla prosesseja seurataan. Biologisessa jäteveden käsittelyssä yksi varteenotettava seurantamenetelmä on aktiivilietteen mikroskopointi. Mikroskopoinnin avulla prosessin häiriötilanteet voidaan havaita ja korjata jo ennen kuin ne ehtivät vaikuttaa puhdistamon toimintaan.

Kirjoittajat: Taru Manninen ja Pia Haapea

Jätevedenpuhdistuksesta yleisesti

Jätevedenpuhdistuksen tarkoituksena on purkuvesistöjen suojeleminen jäteveden sisältämiltä lika-aineilta sekä niiden aiheuttamilta haittavaikutuksilta. Tärkeimpiin jätevedestä poistettaviin aineisiin kuuluvat orgaaninen aine, fosfori ja typpi. Jäteveden puhdistusprosessissa saadaan poistettua myös jäteveden sisältämät muut haitalliset yhdisteet, kuten mikro-organismit ja raskasmetallit. Orgaanisen aineen poistoon puhdistamoilla käytetään yleisimmin biologista aktiivilieteprosessia, fosforin poistoon kemiallista saostusta ja typen poistoon nitrifikaatio-denitrifikaatio –prosessia. (Karttunen 2004, 492, 517.)

Kuva 1. Ripsieläin ja siimaeläimiä aktiivilietteessä, 400x suurennos (Manninen 2019)

Aktiivilieteprosessi

Aktiivilieteprosessissa erilaiset mikrobit puhdistavat jätevettä käyttämällä sen lika-aineita ravintonaan. Prosessin toiminnan kannalta tärkeässä osassa on myös näiden mikrobien kyky muodostavaa vettä painavampia flokkeja eli hiutalemaisia muodostelmia, joiden ansiosta muodostunut liete erottuu puhdistetusta vedestä jälkiselkeytyksessä. Aktiivilieteprosessi koostuu ilmastusaltaasta ja selkeytysaltaasta. Ilmastusaltaassa tapahtuu varsinainen puhdistusprosessi, jossa osa mikrobien ravinnokseen käyttämästä lika-aineksesta sitoutuu lietteen mikrobimassaan ja osa hajoaa hiilidioksidiksi ja vedeksi. Ilmastusaltaasta liete johdetaan selkeytykseen, jossa sen annetaan laskeutua painovoimaisesti altaan pohjalle. Puhdistunut vesi johdetaan ylivuotona pois prosessista. Osa laskeutuneesta lietteestä johdetaan takaisin ilmastusaltaaseen, jotta prosessin lietepitoisuus pysyy vakiona, ja osa poistetaan prosessista ylijäämälietteenä. (Hakala 1995; Karttunen 2004, 517 – 518.)

Aktiivilietteen mikrobilajistolla on tärkeä merkitys prosessin toimivuuden kannalta. Lietteeseen valikoituva mikrobilajisto määrittää muodostuvan flokin rakenteen ja sen myötä myös lietteen laskeutuvuuden selkeytyksessä. Laskeutuvuuden heikentyessä liete voi karata selkeytyksestä poistuvan veden mukana, jolloin ongelmia aiheuttavat vesistökuormituksen kasvu sekä prosessin lietemäärän lasku. (Hakala ym. 1998.)

Flokit koostuvat erilaisista bakteereista, joista tärkeimpiä ovat flokki- ja rihmamaiset bakteerit. Lisäksi flokit sisältävät erilaisia orgaanisia ja epäorgaanisia aineita sekä flokkibakteerien muodostamaa biopolymeeriä. Tämä biopolymeeri on flokkibakteerien vararavintoa, ja se sitoo flokin osasia yhteen. Flokkibakteerien lisäksi rihmamaiset bakteerit ovat tärkeitä flokinmuodostuksen kannalta, sillä ne tarjoavat flokille tukirangan, jonka ympärille muodostua. Kun flokki- ja rihmamaisten bakteerien määrät ovat tasapainossa keskenään, liete muodostaa tiiviitä, pysyviä ja hyvin laskeutuvia flokkeja. (Hakala ym. 1998; Hakala 1995; Koivuranta 2016.)

Kuva 2. Suctoria aktiivilietteessä, 400x suurennos (Manninen 2019)

Aktiivilietteen mikroskopointi

Jokaisella aktiivilietteen mikrobilla on omat vaatimuksensa kasvuympäristön olosuhteille. Tärkeimpiä mikrobien elämään vaikuttavia tekijöitä ovat pH, lämpötila, happipitoisuus, lieteikä ja tulevan jäteveden tarjoamat ravinteet. (Karttunen 2004, 169 – 171). Aktiivilieteprosessin olosuhteiden muutokset vaikuttavat suoraan lietteen mikrobilajistoon, jota voidaan havainnoida mikroskopoimalla. Säännöllisellä mikroskopoinnilla on mahdollista päästä kiinni prosessin häiriötilanteisiin jo ennen kuin ne vaikuttavat puhdistamon toimintaan. Jos häiriötilanne johtuu jonkin tietyn eliön liikakasvusta lietteessä, voidaan häiriötilanne poistaa muuttamalla prosessin olosuhteita sen kasvulle epäedullisiksi. (Manninen 2019.)

Huomioitavia asioita aktiivilietteestä ovat muun muassa flokin koko ja muoto, rihmamaisten bakteerien ja alkueläinten määrät sekä näiden muutokset. Flokin koosta ja muodosta voidaan päätellä lietteen laskeutuvuus selkeytyksessä. Veden pintajännitys hidastaa suurten ja repaleisten flokkien laskeutumista, ja vastaavasti liian pienet flokit eivät ole tarpeeksi raskaita laskeutuakseen. Parhaiten laskeutuvaksi on havaittu tasainen, tiivis, pallomainen flokki. Liian suuret flokit voivat johtua rihmamaisten bakteerien liiallisesta kasvusta, jolloin ne sitovat flokkeja yhteen suuriksi ja ilmaviksi muodostelmiksi. Liian pienet flokit taas voivat johtua rihmamaisten bakteerien vähäisestä määrästä tai flokkibakteerien muodostamien biopolymeerien puutteesta. (Hakala ym. 1998; Hakala 1995.)

Alkueläinten suhteen hyvinvoivaa lietettä indikoivat erilaiset ripsieläimet (kuva 1) sekä rotiferat, nematodat ja suctoriat (kuva 2). Häiriötilanteessa nämä alkueläimet katoavat lietteestä ensimmäisinä, sillä ne ovat hyvin herkkiä olosuhteiden heilahteluille. Siimaeläimet kilpailevat normaalisti samasta ravinnosta ripsieläinten kanssa, mutta ripsieläinten kasvun jostain syystä estyessä ne voivat päästä valloilleen lietteessä. Toinen häiriötilannetta indikoiva alkueläinryhmä on amebat, joiden määrä lietteessä saattaa lisääntyä esimerkiksi laitoksen kuormituksen muuttuessa äkillisesti. Alkueläimillä on oma tärkeä roolinsa aktiivilietteessä, sillä ne syövät lietteen irrallisia bakteereita pienentäen näin lähtevän veden kiintoainepitoisuutta. Lisäksi ne syövät bakteereita flokkien pinnalta, ja estävät näin flokkeja kasvamasta liian suuriksi. (Hakala 1995.)

Johtopäätökset

Aktiivilieteprosessin toiminta riippuu sen sisältämästä mikrobilajistosta, joka taas riippuu prosessin tarjoamista elinolosuhteista. Mikrobilajistoa ja sen muutoksia tarkkaillaan yllättävän vähän mikroskopoimalla, vaikka, kuten tehdyn opinnäytetyönkin aikana havaittiin, se on suhteellisen yksinkertainen ja nopea keino prosessin toiminnan havainnoimiseen. Bakteeri- ja alkueläinlajeja tunnistamalla ja niiden määriä tarkkailemalla voidaan tehdä päätelmiä prosessin olosuhteista ja tilasta, ja myös prosessin häiriötilanteet voidaan usein havaita lietteen eliöstön ja flokkirakenteen muutoksista. Tässä artikkelissa kuvattiin tärkeimpiä havaintoja, joita ympäristöinsinööri Taru Manninen teki opinnäytetyössään ”Mikroskopointi aktiivilieteprosessin toiminnan tarkkailussa”. Opinnäytetyössään Manninen (2019) selvitti mikroskopoinnin lisäksi myös prosessin ajoittaista vaahtoamista aiheuttavia tekijöitä sekä tapoja sen poistamiseen ja ehkäisyyn. Työ on erinomainen esimerkki kehittävästä tutkimuksesta, ja sen tuloksia tullaankin hyödyntämään Nokian uuden jätevesilaitoksen käyttötarkkailussa.

Lähteet

Hakala, I. 1995. Aktiivilietteen mikroskopointiopas. Turku: Turun vesilaitos.

Hakala, I., Myllymäki, J. & Saarinen, R. 1998. Rihmaopas. Turku: Lounais-Suomen vesiensuojeluyhdistys.

Karttunen, E. 2004. Vesihuolto II. Helsinki: Suomen rakennusinsinöörien liitto ry.

Koivuranta, E. 2016. Optical Monitoring of Flocks and Filaments in the Activated Sludge Process. Väitöskirja. University of Oulu, Faculty of Technology. Oulu. Acta Universitatis Ouluensis, C Technica 566.

Manninen, T. 2019. Mikroskopointi aktiivilieteprosessin toiminnan tarkkailussa. AMK-Opinnäytetyö. Lahden ammattikorkeakoulu, Tekniikan ala. Lahti. [viitattu 24.5.2019]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052411724

Kirjoittajat

Taru Manninen, Energia- ja ympäristötekniikan insinööriopiskelija, joka on tehnyt opintojensa ohella töitä Nokian Veden puhdistamolla vuodesta 2018.

Pia Haapea, Energia- ja ympäristötekniikan opettaja Lahden ammattikorkeakoulussa, joka on tehnyt erilaisia vesitutkimuksia jo 1990-luvulla.

Artikkelikuva: https://pxhere.com/en/photo/1454695 (CC0)

Julkaistu 31.5.2019

Viittausohje

Manninen, T. & Haapea, P. 2019. Aktiivilietteen mikroskopoinnilla puhtaampaa vettä. LAMK Pro. [Viitattu ja pvm]. Saatavissa: http://www.lamkpub.fi/2019/05/31/aktiivilietteen-mikroskopoinnilla-puhtaampaa-vetta/

Roskapussivuoret ovat poistuneet kaatopaikkojen maisemasta jätteenpolttolaitoksiin. Jätteenpoltto on kehittynyt ja lisääntynyt Suomessa paljon viime vuosikymmeninä. Jätteenpolttoa on edistänyt muun muassa tiukentuneet rajoitteet sekä poltto- ja puhdistusprosessien kehittyminen. Vaikka jätteenpoltto ei ole jätehierarkian mukaan suositeltavin tapa, saadaan polttamalla aikaisemmin kaatopaikalle kuopatun jätteen sisältämä energia hyötykäyttöön. Artikkelissa kuvataan jätteenpolttoa kiertotalouden näkökulmasta ja pohditaan keinoja, joilla jätteenpoltossa syntyvää tuhkaa ja kuonaa sekä niiden sisältämiä jopa haitallisia, mutta myös arvokkaita aineosia, saadaan paremmin hyödynnettyä. 

Kirjoittajat: Tuomas Knuters ja Pia Haapea

Jätteiden sisältämän energian ja materiaalin hyödyntäminen kasvussa

Vuonna 2017 Suomessa syntyi yhdyskuntajätettä 2,8 miljoonaa tonnia. Jätemäärissä ei ole 2000 luvulla tapahtunut suuria muutoksia. Jätteenkäsittelytavat ovat sitä vastoin muuttuneet paljon. Kuviossa 1 on esitetty jätemäärät ja niiden käsittelymenetelmät vuosina 2003 – 2017. Syntyneestä yhdyskuntajätteestä vuonna 2017 lähes 60 % hyödynnettiin energiana, mikä on merkittävä ero kymmenen vuoden takaiseen. Vuonna 2007 vain noin 15 % syntyneestä yhdyskuntajätteestä poltettiin. Vuosituhannen alussa noin puolet yhdyskuntajätteestä sijoitettiin kaatopaikalle. Jätteenpolttolaitoksien yleistyessä kaatopaikoille viedään enää 1 % yhdyskuntajätteestä. Jätteen hyödyntäminen materiaalina on myös kasvanut määrällisesti. Noin 40 % aikaisemmin kaatopaikalle viedystä jätteestä hyödynnetään materiaalina. (Suomen virallinen tilasto (SVT) 2019.)

Jätteenpolton hyödyistä ja haitoista on kiistelty jo pitkään. Tämä juontaa juurensa huonoista kokemuksista jätteenpoltossa. Esimerkiksi Suomen ensimmäinen, 1960-luvun alkupuolella rakennettu jätteenpolttolaitos Helsingin Kyläsaaressa jouduttiin suljemaan vuonna 1983. Sulkemisen syynä oli tietämättömyys polton aiheuttamista haitallisista ympäristövaikutuksista ja muista haitoista. Laitoksessa ei ollut käytössä savukaasujen puhdistusta, jolloin muun muassa myrkylliset raskasmetallit ja dioksiinit pääsivät vapaasti ympäristöön. Jätteenpolttolaitosten määrää on kasvattanut kehittyneemmät polttoprosessit ja ennen kaikkea poltossa syntyneiden myrkyllisten savukaasujen puhdistusprosessien tehostuminen ja aktiivinen valvonta. Nykyisellään savukaasut puhdistetaan jätteenpolttoa koskevien asetusten mukaisesti erittäin tehokkailla puhdistusmenetelmillä (Pöyry Management Consulting Oy 2015).

Kuvio 1. Syntyneen yhdyskuntajätteen määrät ja käsittely 2003 – 2017 (Suomen virallinen tilasto (SVT) 2019)

Jätteenpoltto kiertotalouden näkökulmasta

Kiertotalouden periaatteena on minimoida hukkaa mutta myös tehostaa materiaalin ja raaka-aineiden kiertoa. Ensisijaisesti kiertotalouden näkökulmasta tulisi päästä tilanteeseen, jossa jätettä ei syntyisi lainkaan. Tämä edellyttää tuotteiden suunnittelua ja materiaalivalintoja niin, että ne ovat kestäviä, kierrätettäviä tai uudelleen käytettäviä.

Vaikka jätteenpoltolla on ollut myönteisiä vaikutuksia jätteen kaatopaikkasijoittamisen vähentymiseen ja energiatalouteen, on jätteenpolton yleistyminen herättänyt keskustelua myös siitä, edistääkö jätteenpoltto kiertotaloutta vai ei? Jätteenpoltto on omalta osaltaan vähentänyt jätteen kierrätystä materiaalina ja näin hidastanut myös uusien menetelmien kehittämistä. Esimerkiksi materiaalina hyvin kierrätettäväksi soveltuvat muovi, puu ja paperi ovat myös hyvää polttoainetta. Nykyisen kehityssuunnan muuttaminen on hidasta, sillä voimaloihin on investoitu paljon rahaa itse polttamisen ollessa suhteellisen edullista. (Sitra 2014.)

Vaikka kierrätys on kiistatta kestävämpi ratkaisu, on jätteenpoltolle olemassa oma paikkansa. Kierrätystä kehitetään ja kierrätyksen osuus varmasti kasvaa, mutta kaikesta huolimatta aina syntyy myös kierrätyskelvotonta yhdyskuntajätettä. Tämä kierrätyskelvoton jäte saadaan tehokkaasti hyödynnettyä polttamalla, jolloin saadaan korvattua esimerkiksi kivihiilellä tuotettua lämpöä ja sähköä. Polton puolesta puhuu myös se, että polttamalla estetään jätteen kaatopaikkasijoituksessa syntyviä metaani- ja hiilidioksidipäästöjä.

Jätteenpolttolaitokselta takaisin hyötykäyttöön

Jätteenpolton lisääntyminen on herättänyt keskustelua polttoprosessissa syntyneiden sivutuotteiden käsittelystä. Jätteen arinapoltto ei hävitä jätettä kokonaan, vaan jäljelle jää palamatonta ainesta, kuonaa ja tuhkaa. Niiden jatkokäsittely on kallista, sijoittamisesta kaatopaikalle on maksettava jäteveroa. Muita ratkaisuja kaatopaikkasijoittamisen sijaan etsitäänkin jatkuvasti varastoitavien kuonakasojen samalla kasvaessa jätteenkäsittelykeskuksissa.

Kuva 1. Jätteenpolton pohjakuonaa (kuva: Tuomas Knuters)

Poltossa syntyvä pohjakuona on palamatonta materiaalia, joka koostuu vaihtelevissa määrin pääosin kuonasta, lasista, kiviaineksista ja metalleista. Se on hiekkaan ja soraan verrattavaa ruskeaa tai harmaata materiaalia, jolla on paljon samoja ominaisuuksia kuin luonnon hiekalla ja soralla (kuva 1). Hyvien ominaisuuksiensa ansioista sitä voidaankin käyttää maarakennuksessa korvaamaan neitseellisten maa-ainesten käyttöä.  Tämän lisäksi tehokkaassa kuonan hyödyntämisprosessissa sen sisältämät metallit pyritään erottamaan takaisin hyötykäyttöön. Jalostusprosessissa kuonasta saadaan erotettua rauta- ja ei-rautametallit erilaisten monivaiheisten prosessien kautta. Tavoitteena on, että jäljelle jäävää mineraalijaetta, uusiokiviainesta, on mahdollista hyödyntää maarakentamisessa sekä luonnonkiviainesten korvaajana betonituotteissa.

Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden käyttämisestä maarakentamisessa eli MARA-asetus, jonka tarkoituksena on edistää uusiokiviainesten hyötykäyttöä, uudistettiin vuonna 2017. Käytännössä asetus mahdollistaa sen vaatimusten täyttyessä tiettyjen jätteiden kuten jätteenpolton pohjakuonien hyötykäytön aikaisempaa kallista ja aikaa vievää ympäristölupaa helpommin. Jokaiseen rakennuskohteeseen ei uusiomateriaaleja ole mahdollista käyttää, vaan asetus rajaa pohjakuonien käyttöä tietyin ehdoin. Hyödyntämiskäyttökohteita mietittäessä on huomioitava esimerkiksi alueen etäisyydet vesistöihin sekä kohderakenteelle yleisesti määrätyt raja-arvot ja määräykset. (Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maanrakentamisessa VNa 843/2017.)

Edistääkö jätteenpoltto kiertotaloutta?

Vaikka kiertotalous on terminä ja ilmiönä suhteellisen uusi, siihen liittyviä näkökulmia ja osa-alueita on tarkasteltu lähes aina. Materiaali-, resurssi- ja materiaalitehokkuuden, sekä kierrätyksen edistämiseksi on aktiivisesti etsitty ratkaisuja 1960-luvulta saakka. Tässä artikkelissa kuvattu esimerkki jätteenpoltossa syntyvän tuhkan ja kuonan hyötykäytön edistämiseksi on erinomainen esimerkki niin kiertotalouden, kuin energia- ja ympäristötekniikankin kehittymisestä, mahdollisuuksista ja haasteista. Yksityiskohtaisemmin aihetta on käsitelty Tuomas Knutersin (2019) opinnäytetyössä. Työn aikana tutkittiin prosessointimenetelmää, jolla kuonasta saadaan erotettua lähes 40 % enemmän sen sisältämistä metalleista kuin aikaisemmin. Tämä on merkittävä tekijä kustannus- ja ympäristötehokkuuden ja tätä kautta kiertotalouden edistämisen kannalta. Teknologisia ratkaisuja on olemassa lukuisia, haasteena onkin niiden soveltuvuus ja soveltuvuuden todentaminen erilaisiin kohteisiin.

Lähteet

Knuters, T. 2019. Jätteenpolton pohjakuonan vaihtoehtoinen prosessointimenetelmä. AMK-opinnäytetyö. Lahden ammattikorkeakoulu, tekniikan ala. Lahti. [Viitattu 2.5.2019]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201905057637

Pöyry Management Consulting Oy. 2015. Jätteiden energiahyödyntäminen Suomessa. [Viitattu 2.5.2019]. Saatavilla: https://energia.fi/files/405/ET_Jatteiden_energiakaytto_Loppuraportti_161015.pdf

Sitra. 2014. Jätteenpoltto ei ole ratkaisu jäteongelmaan. [Viitattu 2.5.2019]. Saatavissa: https://www.sitra.fi/uutiset/jatteenpoltto-ei-ole-ratkaisu-jateongelmaan/

Suomen virallinen tilasto (SVT). 2019. Jätetilasto. Helsinki: Tilastokeskus. [Viitattu 1.5.2019]. Saatavilla: http://www.stat.fi/til/jate/2017/13/jate_2017_13_2019-0109_tie_001_fi.html

Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maanrakentamisessa. 843/2017. Finlex. [Viitattu 2.5.2019]. Saatavissa: https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2017/20170843

Kirjoittajat

Tuomas Knuters on energia- ja ympäristötekniikan tuleva insinööri.

Pia Haapea on LAMKissa toimiva energia- ja ympäristötekniikan yliopettaja, joka uskoo kiertotalouteen.

Artikkelikuva: https://pxhere.com/en/photo/550986 (CC0)

Julkaistu 14.5.2019

Viittausohje

Knuters, T. & Haapea, P. 2019. Jätteestä energiaksi ja uusiomateriaaliksi. LAMK Pro. [Viitattu ja pvm]. Saatavissa: http://www.lamkpub.fi/2019/05/14/jatteesta-energiaksi-ja-uusiomateriaaliksi/