Jätteiden synty ja kierrätyspolttoaineiden laatuvaatimukset

synnyn vähentäminen materiaalihyötykäyttöä kehittämällä ja energiakäyttöä lisäämällä kaatopaikkakuormituksen vähentämiseksi. Jätteitä muodostuu vuosittain noin 65–70 miljoonaa tonnia. Jätteiden kokonaismäärään luetaan tilastollisesti mukaan kaikki alkutuotannon jätemateriaalit lukuun ottamatta metsään jääviä puunkorjuutähteitä. Noin 95 % jätteistä syntyy tuotannollisesta toiminnasta. Suurimmat jätemäärät syntyvät teollisessa toiminnassa ja maataloudessa sekä rakennustoiminnassa. EU:n ja Suomen lainsäädännöt edellyttävät, että syntyvät jätteet ensisijaisesti hyödynnetään ja jos näin ei voida tehdä, voidaan jätteet loppukäsitellä, esimerkiksi sijoittamalla ne kaatopaikoille.

Hyödyntämisellä etusijalle asetetaan hyödyntäminen aineena, mutta jos näin ei voida taloudellisista tai ympäristösyistä tehdä, on jätteet hyödynnettävä energiana.

Jätehuoltosuunnitelma arvioi, että vuonna 2005 jätteiden kokonaismäärä on 75,6 miljoonaa tonnia ja ilman kaivostoiminnan jätteitä ja maataloudessa hyödynnettävää lantaa 38,6 miljoonaa tonnia. Taulukossa 80 on eritelty eri jätejakeiden määrät.

Kierrätyspolttoaineet voivat olla teollisuuden, yritysten ja yhdyskuntien syntypiste-lajiteltuja, kuivia ja polttokelpoisia materiaaleja sellaisenaan tai niistä valmistettuja polttoaineita, joilla korvataan olemassa olevien lämpö- ja voimalaitosten tai muiden termisten prosessien kiinteitä polttoaineita. Kuva 19 havainnollistaa, mitkä fraktiot ovat sopivia energiantuotantoon joko kiinteänä polttoaineena tai jalostettuna joko pelleteiksi tai orgaaniset jätteet biokaasuksi (kohta 11.4).

Kuva 19. Jätteiden hyötykäytön ja energiakäytön vaihtoehdot.

Ympäristöministeriö on arvioinut, että Suomessa hyödynnetään jätteitä energiana vuosittain noin 6,5 miljoonaa tonnia. Valtaosa eli yli 6 miljoona tonnia siitä hyödynnetään metsäteollisuudessa polttamalla tuotannon omia jätemateriaaleja ja prosessitähteitä kuten puun kuorta, puutähteitä ja erilaisia kuitupitoisia lietteitä.

Kierrätyspolttoaineiden tärkeimmät käyttäjät (noin 20 laitosta) ovat teollisuusyrityksien ja yhdyskuntien voimalaitokset, joissa kierrätyspolttoainetta käytetään murskattuna seospolttoaineena 5–30 % polttoaineen käyttömäärästä. Muu jätteen poltto on tähän nähden vähäistä – noin 0,5 miljoona tonnia. Materiaalikierrätyksen jälkeen jää energiahyötykäyttöön soveltuvaa polttokelpoista materiaalia noin 1 miljoona tonnia vuodessa. Tästä potentiaalista noin 0,4 miljoonaa tonnia on teollisuudessa, 0,3 miljoonaa tonnia rakennustoiminnassa ja noin 0,4 miljoonaa tonnia yhdyskunnissa.

Energiakäyttöön soveltuvat helpoimmin teollisuuden ja kaupan pakkaus-, paperi- ja muovijätteet ja rakennusjätteet. Ne muodostavat 70–80 % kaatopaikoille viedystä jätteestä. Yhdyskuntajätteistä soveltuvat metalli- ja lasijätteen erottelun jälkeen termiseen energiatuotantoon parhaiten kuivat jätteet. Märät biojätteet yleensä kompostoidaan tai käytetään biokaasun valmistukseen. Kun tavoitellaan 75 %:n hyötykäyttöastetta ja 50 %:n materiaalikierrätystä, energiamarkkinoille olisi tulossa vuoteen 2010 mennessä energiamäärältään noin 0,4–0,5 Mtoe/a. KTM:n uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelmassa tavoitteena on kasvattaa jätteiden energiakäyttö

SPECIAL

vuoteen 2005 yhteen miljoonaan tonniin vuodessa, mikä vastaisi energiana 0,5 Mtoe/a eli 5 TWh/a.

Energiantuottajaa kiinnostavat kaikki polttoaineet, joiden polttaminen on virallisesti hyväksyttyä, teknisesti mahdollista ja hallittua, riskeiltään hallinnassa sekä taloudellisesti mielekästä. Kierrätyspolttoaineiden käytön taloudellisina haittapuolina voivat olla polttoaineen vastaanottoon ja käsittelyyn tarvittavat investoinnit, sekä em. polttoaineiden laatuvaihtelusta johtuvat tekniset riskit. Kierrätyspolttoaine ja sen ominaisuudet on siten tunnettava, jotta tehokas ja puhdas polttoprosessi voidaan toteuttaa kattilalaitoksessa vaarantamatta laitoksen toiminnan ympäristövaikutuksiin liittyviä, teknisiä ja/tai taloudellisia edellytyksiä (Juvonen 1998).

Taulukko 80. Kotitalousjätteen ja yhdyskuntajätehuollon piirin tulevan teollisuus- ja liikejätteen sekä rakennus- ja purkujätteen koostumus (Tanskanen 1996).

Jätejakeen osuus kertymästä (p-%) Jätejakeen osuus kertymästä (p-%) Jätejae

Taajama-alue Haja-asutusalue Teollisuus- ja liikejäte Rakennus- ja purkujäte Keräyspaperi 20 15 16 15 (sis.pahvi)

Pahvi 4 4 18 -

Biojäte 33 40 26 4

Lasi 5 5 5 -

Metalli 5 5 2 5

Muovi 10 5 7 5

Tekstiili 2 2 2 -

Muu palava 16 19 17 6

Muu palamaton 5 5 7 35

Puu - 30

Kierrätyspolttoaineiden käytön lähtökohtana on niiden käyttö sivupolttoaineena pääpolttoaineen ohessa (seospoltto). Kierrätyspolttoaineita voidaan käyttää pää-polttoaineena silloin, kun laitos on suunniteltu ko. polttoaineille tai laitos muuten siihen teknisesti soveltuu (Juvonen 1998).

Kierrätyspolttoaineiden tuotantoketjun muodostuu energiajakeen syntypaikkalajittelusta, erilliskeräyksestä, kuljetuksesta sekä kierrätyspolttoaineen valmistuksesta, varastoinnista ja toimituksesta käyttäjälle. Kullakin tuotantoketjun osalla on oltava vastuullinen toimija, joka omalta osaltaan vastaa toimintansa teknisistä ja laadullisesta ominaisuuksista.

Kierrätyspolttoaineiden tuoteselosteessa ilmoitetaan laatuluokka, alkuaineiden ja ominaisuuksien raja-arvot sekä syntypaikalla lajitellun energiajakeen syntypaikat ja eri materiaaliosuudet. Kierrätyspolttoaineiden turvallinen käyttö edellyttää vähän haitta-aineita ja epäpuhtauksia, hyvää syntypaikkalajittelua sekä asianmukaista valmistus-prosessia. Liitteessä A 2 on esitetty Kierrätyspolttoaineiden standardin SFS 5875

laatuluokat. SFS 5875 standardi ei koske käsittelemättömiä puutähteitä, kuten kuorta, sahanpurua ja metsätähteitä.

Kierrätyspolttoaineiden raaka-aineet ovat peräisin useista eri lähteistä, mistä johtuen niiden laatu vaihtelee (taulukko 80). Kierrätyspolttoaineen laatukriteereistä tärkeimmät ovat

• palakoko,

• kosteus,

• epäpuhtaudet (kuten metalli, lasi) ja tuhkapitoisuus

• kemiallinen koostumus (mm. klooripitoisuus, metallinen alumiini- ja raskas-metallit).

Palakoko on kaikissa mursketta (irtojätettä, fluffia) polttavissa laitoksissa osoittautunut ratkaisevaksi tasalaatuisuuden, syötettävyyden ja palamisen hyvyyden kannalta.

Kierrätyspolttoaineiden kokeilukäytössä olleen laatuluokituksen ehdotukset palakoolle (nimelliskoko 60 mm ja max. 300 mm) ovat syöttimien kannalta järkeviä, ja sopivaa kuljetustekniikkaa pitäisi olla saatavilla. Tiettyjen fraktioiden, kuten muovin, tekstiilien ja kumin silppuaminen/murskaaminen vaadittuun palakokoon on enemmänkin ongelma käytännön kokemusten perusteella (Hiltunen 1998, Juvonen 1998).

Kierrätyspolttoaineen laatuun vaikuttavat alkuperä ja materiaalipohja. Yleensä kierrätyspolttoaineet koostuvat useista eri jätefraktioista (muovista, puusta, paperista tai pakkauksista, alumiinifolioista jne.). Jos polttoaine sisältää runsaasti muovia, sen kosteus on alhainen ja lämpöarvo on korkeampi suuremman vety- ja hiilipitoisuuden takia. Jos polttoaineessa on puuta, on kosteus suurempi ja lämpöarvo alhaisempi. Jos polttoaine sisältää PVC-muovia, kasvaa seoksen klooripitoisuus.

Toimittaessa korkeissa höyryntulistuslämpötiloissa sähköntuotannon yhteydessä tulee ottaa huomioon polttoaineen klooripitoisuuden mahdollisesti aiheuttama kuuma-korroosioriski (kun tulistuslämpötila on yli 480 ^oC). Kierrätyspolttoaine saattaa sisältää myös muita polttoaineita korkeampia natrium-, kalium- ja alumiinipitoisuuksia, jolloin on huomioitava näistä aiheutuva kattilan likaantumisriski. Raskasmetallit voivat aiheuttaa ympäristöpäästöjä sekä vaikeuttaa tuhkan hyötykäyttöä. Kierrätyspolttoaineet saattavat myös muuttaa polttoaineseosten tuhkien sulamiskäyttäytymistä (Juvonen 1998, Hiltunen 1998).

Alumiinin määrää lisäävät kotitalouden foliotuotteet sekä rakennusjätteen mukana tuleva alumiini. Polton kannalta haitallista on metallinen alumiini. Alumiinin sulamispiste on matala (660 ^oC) ja siitä huolimatta se hapettuu huonosti. Polttoaineessa oleva alumiini sulaa ja muodostaa ohuen oksidikalvon peittämiä pisaroita, jotka tarttuvat tehokkaasti ensimmäisen kylmempään pintaa, mikä tavallisesti on hila tai tulistinpinta. Polttoaineessa oleva alumiini on eräissä tapauksissa johtanut jopa kattilan tukkeutumiseen. Alumiinilla on myös muita haittavaikutuksia. Lisäksi kierrätys-polttoaineet voivat sisältää lyijyä, jonka yhdisteet ovat voimakkaasti likaavia ja korrodoivia. Suodintuhkien eräiden raskasmetallien pitoisuudet (Cr, Cu, Pb ja Zn) pitoisuudet yleensä hieman nousevat (Hiltunen 1998).

Kierrätyspolttoaineen valmistukseen, varastointiin ja käsittelyyn voi liittyä terveysriski, jonka suuruutta kuvaa työhygieeninen laatu. Työhygieenisen laadun tärkeimmät kriteerit ovat mikrobien määrä ja lajisto, joita määräävät erilaiset ympäristötekijät:

kosteus (materiaalikosteus ja suhteellinen ilman kosteus), lämpötila, ravinteet, pH, sekä varastointiaika ja vuodenaika (Juvonen 1998).

Taulukko 81. Kierrätyspolttoaineiden ominaisuuksien vaihtelu. VTT Energian labora-toriomittaukset.

Ominaisuus Vaihteluväli, kaikki REF I (syntypistelajiteltu pakkauksia ja puujätettä sisältävä seos), keskiarvo eri analyyseistä

REF III

(syntypistelajiteltu kotitalouden jäte), keskiarvo eri analyyseista Kosteus, % 5–30 9,1 irtotavara

3,2 pelletit

28,5 irtotavara 3,2 pelletit Irtotiheys saapumistilassa, kg/m3 180 irtotavara

300 pelletit

210 irtotavara 300 pelletit Tuhka, % kuiva-aineesta 1–16 5,9 9,5 Haihtuvat aineet kuiva-aineesta, % 70–86

Kalorimetrinen lämpöarvo, MJ/kg 20–40 24,7 22,9 Tehollinen lämpöarvo kuiva-aineesta, MJ/kg 17–37 23,1 21,5 Tehollinen lämpöarvo saapumistilassa, MJ/kg 20,8 14,6 Alkuainekoostumus, p-% 1150–1220/1100–1200 ^oC 1200–1260/1200–1250 ^oC 1210–1265/1220–1270 ^oC