Poltosta saatavan tuhkan hyödyntäminen

Energian tuotannossa syntyy tuhkaa kivihiilen, turpeen, puun ja näiden sekapolton pa-lamistuotteena. Polttoaineen koostumus ja karkeus, voimalaitoksen polttolaitteiden tyyppi ja polttolämpötila vaikuttavat tuhkan laatuun ja tyyppiin. Leijupoltosta jää myös tuhkan sekaan polttoprosessissa käytettyä hienoa hiekkaa. (Laine-Ylijoki et al. 2002, 11.) Tuhkaa voidaan hyödyntää metsien lannoituksessa, maarakentamisessa tai sitten se voidaan läjittää kaatopaikalle (Makkonen (toim.) 2008; Laine-Ylijoki 2002; Pöyry Envi-ronment Oy 2007).

5.3.1 Metsälannoitus

Vuonna 2004 lannoitteeksi sopivaa puutuhkaa arvioitiin muodostuneen yli 150 000 ton-nia ja turvetuhkaa noin 350 000 tonton-nia. Puhtaalla puuntuhkalla voitaisiin lannoittaa ai-nakin 35 000 hehtaaria suometsiä. Yksityismailla tuhkan lannoitusala on noin 300 heh-taaria vuodessa ja teollisuuden ja metsähallituksen omissa metsissä 1400 hehheh-taaria. Ny-kyisin lannoitukseen sopivasta puutuhkasta suurin osa joutuu kaatopaikoille tai on läji-tettynä voimalaitoksen tonteilla jatkokäsittelyä odottamassa. Puutuhka olisi kuitenkin hyvä turvemaiden kasvuhäiriöiden torjuja ja puuston kasvun lisääjä. Puun sekä turpeen tuhkan lannoitekäyttöä rajoittavat rinnakkaispoltto, jolloin metsälannoitteeksi sopivia tuhkia on hankala erottaa muista tuhkalajeista, kannattavan liiketoiminnan kehittymät-tömyys ja levitysyrittäjien puute. (Makkonen (toim.) 2008, 4.)

Metsien lannoituksessa voidaan hyödyntää puun, turpeen tai peltobiomassojen poltossa muodostunutta tuhkaa. Lannoitevalmistusasetuksen liitteessä IA6 näiden tuhkien tyyp-pinimeksi on annettu metsätuhka. Tuhkan valmistusta, käyttö ja kuljetusta on säädetty lannoitevalmistelaissa (539/2006) ja sen perusteella annetuissa asetuksissa lannoiteval-misteista (asetukset nro 12/07, 13/07 ja nro 09/08). Näihin säädöksiin sisältyy määritel-mät lannoitukseen käytettävien tuhkien laatuvaatimuksista, tuoteselosteesta ja tuotannon omavalvonnasta, joita valvoo Elintarviketurvallisuusvirasto Evira. (Makkonen (toim.) 2008, 6.)

Jotta tuhka kelpaisi metsätuhkaksi, pitää fosforin ja kaliumin yhteispitoisuuden olla vä-hintään 1 %:a, kalsiumin vävä-hintään 8 %:a ja klooria saa olla enintään 2 %:a kuiva-aineesta. Haitallisten metallien enimmäispitoisuudet on myös määrätty lannoitevalmis-telainsäädännössä. Esimerkiksi kadmiumille enimmäispitoisuus on 17,5 mg/kg kuiva-ainetta. Kadmiumannos ei myöskään saa ylittää 60 g/ha 40 vuoden aikana annettuna.

(Makkonen (toim.) 2008, 6.)

Puutuhkalla on mahdollista saada aikaan pitkäaikainen ja voimakas kasvureaktio erityi-sesti soilla, joiden turpeessa on runsaasti orgaaniseen ainekseen sitoutunutta typpeä.

Lisäksi tuhkalannoituksella voidaan vähentää tai parantaa ravinneperäisiä kasvuhäiriöitä soilla ja pellonmetsitysalueilla. Kangasmetsissä tuhka toimii lähinnä happamoitumisen torjunnassa, sillä erityisesti puutuhkalla on voimakas kalkitusvaikutus. (Hytönen 1999, 533.) Turpeessa on nimittäin yleensä vähemmän kivennäisravinteita, fosforia, kaliumia, kalsiumia, booria, sinkkiä ja kuparia kuin kangasmaassa. Tuhkalla ei pystytä myöskään korvaamaan kasvupaikoilta energiakäyttöön vietyä orgaanista ainesta. (Makkonen (toim.) 2008, 11.)

Irtotuhkan käsittely ja levittely on hankalaa. Suurimpana ongelmana on irtotuhkan pö-lyäminen, sillä hengityselimistöön ja iholle joutuva pöly saattaa koitua vaaraksi työnte-kijöiden terveydelle sekä levityskoneissa tuhka voi aiheuttaa ennenaikaista kulumista ja syöpymistä. Tasaisen levitysjäljen aikaansaaminenkin voi olla vaikeaa. (Hytönen 1999,

534.) Ennen käyttöä metsätuhka pitääkin kovettaa tai rakeistaa (Makkonen (toim.) 2008, 6).

Itsekovetuksessa tuhka kostutetaan ilman rakeistusta noin kolmanneksella veden ja tuh-kan yhteenlasketusta massasta. Itsekovetus on eksoterminen reaktio ja tämän takia kos-tutukseen käytetty vesi alkaa heti haihtua. Kostutuksessa on käytössä tavanomaisia ruu-vikostuttimia. Itsekovetuksen lisäksi tuhkaa voidaan rakeistaa muun muassa lautasra-keistuksella, rumpurakeistuksella tai valssauksella. Lautasrakeistuksessa kostea tuhka syötetään kaltevassa asennossa olevaan halkaisijaltaan noin 3 metriseen pyörivään lau-taseen. Lautasessa on myös vastakkaiseen suuntaan pyörivä lapa. Tuhka vierii tasoa pitkin ja muovautuu palloiksi. Rumpurakeistuksessa kostutettu tuhka rakeistuu, kun se valuu hieman kaltevassa asennossa olevan sylinterin pyöriessä seinämältä pohjalle.

Valssauksessa käytetään puristusvoimaa tuhkan rakeistukseen. Valssauksessa tuhkan kosteus voi olla vain 3 – 5 %:a. (Korpilahti 2003, 9 – 15.)

5.3.2 Maarakentaminen

Maarakennuskäyttökelpoisuus edellyttää että hyötykäytettävän materiaalin tekniset – ja ympäristöominaisuudet tunnetaan ja ne sopivat sovelluskohteeseen. Ympäristökelpoi-suuden arvioinnin yleisinä periaatteina ovat polttoprosessiin ja polttoaineiden riittävät tiedot mahdollisten haitta-aineiden esiintymisten arvioimiseksi, haitta-aineiden ominai-suuksien arviointi sekä massojen tasalaatuisuus ja koostumuksen sekä laatuvaihtelujen muutosten tunteminen. (Laine-Ylijoki et al. 2002, 16.)

Yleisesti ottaen hiilituhkat ovat seospolton tuhkia helpommin hyödynnettävissä, koska ne ovat tasalaatuisempia ja sisältävät vähemmän palamatonta hiiltä ja/tai haitallisia epä-puhtauksia. Hiilen poltosta muodostunut lentotuhka vastaa rakeisuudeltaan silttiä. Len-totuhka saadaan lujittumaan sopivassa vesipitoisuudessa tiivistämällä. Pohjatuhka vas-taa rakeisuudelvas-taan hiekkaa ja pohjakuona soraa. Turvetta ja puuta poltettaessa muodos-tuva sekatuhka on kivihiilen lentotuhkaa karkeampaa ja rakeisuudeltaan silttiä tai siltistä hiekkaa vastaavaa. Seospolton lentotuhka on kuivana myös lujittuvaa, mutta kosteana varastoiminen heikentää lujittumiskykyä. (Laine-Ylijoki et al. 2002, 11.)

Karkeampia tuhkia käytetään sellaisenaan korvaamaan rakeisuudeltaan vastaavia maa-materiaaleja. Lentotuhkia hyödynnettäessä pyritään käyttämään hyväksi sen lujittu-misominaisuudet. Lujittaminen edellyttää hyvää tiivistämistä, mikä onnistuu vain oike-assa vesipitoisuudessa. Löyhien lentotuhkakerroksien kantavuus jää alhaiseksi ja niissä voi myös tapahtua routimista. (Eskola et al. 1999, 33.)

Hyötykäytön lisäämisen vaikeutena maarakennuksessa on se, että neitseellisen materi-aalin, kuten hiekan, korvaaminen muilla materiaaleilla ei ole usein kannattavaa neitseel-lisen materiaalin alhaisen hinnan takia. Lietteenpolton tuhkaa voisi myös olla mahdol-lista hyödyntää sementtiteollisuuden raaka-aineena. Erityisesti Japanissa on suurista jätteenpolton tuhkamääristä johtuen käytetty lietetuhkaa betoniteollisuudessa kevyiden runkoaineiden, kuonien ja tiilien valmistuksessa. (Anttila et al. 2008, 50 – 51.)

Yhdyskuntalietteen poltosta muodostuvaa tuhkaa voidaan periaatteessa käyttää maara-kennuskohteissa esimerkiksi kaatopaikkojen ja tierakenteiden tiivistyskerroksissa tai pintamateriaaleissa sekoitettuna muihin materiaaleihin. Suomessa tuhkan hyödyntämi-seen maarakentamisessa on periaatteessa haettava jokaiselle kohteelle erikhyödyntämi-seen lupa, mikäli kyseistä materiaalia ei ole tuotteistettu ja luvitettu laajemmin sovellettavaksi. . (Anttila et al. 2008, 50 – 51.) Valtioneuvoston asetuksella eräiden jätteiden hyödyntämi-sestä maarakentamisessa on myös pyritty helpottamaan eräiden jätteiden hyötykäyttöä.

Tämä asetus sallii tiettyjen edellytysten täyttyessä jätteiden käytön maarakentamisessa ilmoitusmenettelyllä aiemman ympäristölupaprosessin sijaan. Tätä asetusta sovelletaan kivihiilen, puun ja turpeen lentotuhkiin ja pohjatuhkiin sekä betonimurskeeseen. Ase-tuksessa on säädetty haitallisten aineiden pitoisuuksien ja liukoisuuksien raja-arvot pe-rustutkimuksessa sekä laadunvalvonnassa. (Ojanen et al. 2006, 19.)

5.3.3 Kaatopaikkasijoitus

Suomessa kaatopaikat on lajiteltu kolmeen ryhmään, jotka ovat pysyvien jätteiden kaa-topaikka, tavanomaisten jätteiden kaatopaikka sekä ongelmajätteiden kaatopaikka. Kun arvioidaan jätteen kelpoisuus tiettyyn kaatopaikkaluokkaan, on otettava huomioon

ym-päristön sekä jätteen ominaisuudet. Kaatopaikkakelpoisuus arvioidaan jätteen koostu-muksen, jätteen orgaanisen aineksen määrän ja hajoavuuden, jätteen haitallisten ainei-den pitoisuuainei-den ja niiainei-den liukoisuuainei-den sekä jätteen ja muodostuvan kaatopaikkaveainei-den ekotoksikologisten ominaisuuksien mukaan. (Laine-Ylijoki et al. 2002, 18.)

Pääpaino kelpoisuustutkimuksissa on metallien liukoisuusominaisuuksien määrittelyssä.

Erityisesti pysyvien jätteiden ja ongelmajätteen sijoituskelpoisuuden arvioinnissa tarvi-taan myös lisätietoja, kuten pysyvien jätteiden kaatopaikalle sijoitettaessa tiedot materi-aalin pysyvyydestä. (Laine-Ylijoki et al. 2002, 18.) Pysyvän jätteen kaatopaikalle voi-daan sijoittaa vain ympäristövaikutukseltaan vähäisiä jätteitä. Teollisuudesta tulevat sivutuotteet luokitellaan pysyviksi, jos niiden hyötykäyttö maarakentamisessa on lähes vapaata. Tällainen materiaali on esimerkiksi betonimurske. Tavanomaiselle jätteelle tarkoitetulle kaatopaikalle voidaan viedä jonkin verran päästöjä aiheuttavia jätteitä.

Ympäristövaikutuksia voidaan pitää pieninä jos jätteen ominaisuudet ovat lähellä hyö-tykäyttökelpoisuuden raja-arvoja. Tällaisena jätteenä voidaan pitää esimerkiksi kivihii-len kivihii-lentotuhkaa. (Wahlström et al. 2001, 58 – 59.) Lietettä poltettaessa sen sisältämät haitta-aineet (PAH ja muut orgaaniset yhdisteet), raskasmetallit, kloori, rikki, fosfori ja typpi voivat aiheuttaa ympäristöongelmia, mikäli niistä muodostuu toksisia yhdisteitä savukaasuihin tai ne rikastuvat tuhkiin. Mikäli tuhka sisältää raskasmetalleja ja muita mahdollisia haitta-aineita, määritellään tuhka ongelmajätteeksi. (Pöyry Environment Oy 2007, 31.)

6 PARIKKALAN BIOMASSAT JA HYÖDYNTÄMISEN