Kaatopaikkakaasun muodostumisen mallinnus - yhdyskuntajätteen koostumuksen ja käytetyn hajoamisvakion vaihtelujen vaikutukset

(1)

Ympäristötekniikan koulutusohjelma

BH10A0300 Ympäristötekniikan kandidaatintyö ja seminaari

KAATOPAIKKAKAASUN MUODOSTUMISEN MALLIN- NUS – YHDYSKUNTAJÄTTEEN KOOSTUMUKSEN JA KÄYTETYN HAJOAMISVAKION VAIHTELUJEN VAIKU-

TUKSET

Landfill methane formation modeling – Effects of changes in the composition of municipal solid waste and used decay coefficient

Työn tarkastaja: Professori TkT Mika Horttanainen Työn ohjaaja: Tutkijatohtori TkT Antti Niskanen

Lappeenrannassa 8.4.2013 Eero Nikkari

(2)

Sisällysluettelo

1 JOHDANTO ... 4

2 KAATOPAIKKAKAASUJEN MUODOSTUMINEN ... 5

2.1 Muodostumisen vaiheet ... 5

2.2 Muodostumisen arviointi ... 6

2.2.1 IPCC:n malli kaatopaikkakaasun muodostumiselle ... 6

2.2.2 Petäjän malli kaatopaikkametaanin muodostumiselle ... 7

3 MUODOSTUVAN KAASUN MÄÄRÄÄN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT ... 8

3.1 Lämpötila ... 8

3.2 Kosteus ... 9

3.3 Jätteen koostumus ... 9

3.3.1 Biohajoavan jätteen osuus ... 9

3.3.2 Inhibiittorit ... 10

4 ESIMERKKITAPAUKSEN MALLINNUS ... 10

4.1 Yhdyskuntajätteen koostumuksen vaihtelun vaikutus ... 11

4.1.1 Paperi, pahvi ja pakkauskartonki ... 12

4.1.2 Puu ... 15

4.1.3 Keittiöjäte ... 17

4.2 Hajoamiskertoimen vaihtelun vaikutus ... 18

4.2.1 Nopean hajoamiskertoimen muutos ... 19

4.2.2 Hitaan hajoamiskertoimen muutos ... 21

4.2.3 IPCC:n oletushajoamiskertoimen muutos ... 22

5 TULOSTEN SOVELTAMINEN OLEMASSAOLEVAAN KAATOPAIKKAAN ... 23

5.1 Paperi, pahvi ja kartonki ... 24

5.2 Keittiöjäte ... 25

6 TULOSTEN TARKASTELU ... 27

(3)

6.1 Jätteen koostumus ... 27

6.2 Hajoamiskertoimet ... 28

6.3 Tulosten soveltaminen ... 28

7 YHTEENVETO ... 29

LÄHTEET ... 29 LIITE I: LASKENTATAULUKOT

(4)

SYMBOLILUETTELO

DOC biologisesti hajoavan jätteen osuus kuiva-aineesta DOFf hajoamiskelpoisesta jätteestä

hajoavan jätteen osuus F metaanin/hiili-moolisuhde

G metaanin muodostumisnopeus [t/a]

W jätteen massavirta [t/a]

L metaanintuottovakio

k hajoamiskerroin [1/kk]

t aika [a]

m massa [t]

x osuus

Alaindeksit

a vuosittainen CH4 metaani

(5)

1 JOHDANTO

Kaatopaikoille vietävä yhdyskuntajäte sisältää erilaisia kotitalouksissa ja kaupoissa syntyviä jätteitä. Nämä jätteet sisältävät myös biohajoavaa materiaalia, jota mikrobit hajottavat tuot- taen samalla kaasua. Tätä kaasua kutsutaan kaatopaikkakaasuksi ja se sisältää monia erilaisia osakaasuja, mutta suurin osa siitä on hiilidioksidia ja metaania. Molempia syntyy suunnil- leen saman verran.

Kaatopaikkakaasut syntyvät mikrobien hajottaessa kaatopaikkajätteen orgaanista ainesta.

Merkittävimmät kaatopaikkajätteestä syntyvät kaasut ovat metaani (CH4) ja hiilidioksidi (CO2). Kummankin osuus syntyvistä kaatopaikkakaasuista on noin 40 – 60 %. Muita synty- viä kaasuja ovat mm. typpi, vety, sulfidit ja ammoniakki, mutta niiden osuus muodostuvista kaasuista on yleensä vain n. 1 – 2 %. (Tchobanoglous and Kreith 2002, 685-686).

Sekä metaani, että hiilidioksidi ovat kasvihuonekaasuja, minkä takia niiden pääsy ilmake- hään edesauttaa ilmaston lämpenemistä. Näistä kaasuista metaani on hiilidioksidia noin 20 kertaa voimakkaampi kasvihuonekaasu, minkä takia sen muodostumisesta ollaan kiinnostu- neita ja se pyritään keräämään talteen energiakäyttöä varten tai hapettamaan (polttamaan) suoraan kaatopaikoilla.

Tässä työssä tutkitaan laskennallisesti, kuinka yhdyskuntajätteen koostumuksen ja jätejakei- den hajoamisvakioiden vaihtelu vaikuttaa kaatopaikalla muodostuvan metaanin määrään ja muodostumisnopeuteen. Muodostuvan kaatopaikkakaasun arviointiin käytetään TkL Jouko Petäjän mallia kaatopaikkakaasun muodostumiselle.

Petäjän malli on suunniteltu Suomen ilmastolle ja sitä käytetään suomalaisilla kaatopaikoilla kaatopaikkakaasujen raportointiin. Koska kaatopaikalle päätyvän yhdyskuntajätteen koostumusta ei pystytä tarkkaan arvioimaan, täytyy sen koostumukselle antaa likimääräinen ja- kauma, jonka mukaan kaasun muodostumista arvioidaan. TkL Jouko Petäjän mallissa on yhdyskuntajätteen jätejakeille annettu suhteellinen osuus, joka pysyy vuodesta toiseen samana. Todellisuudessa jakeiden osuus vaihtelee vuosittain, minkä seurauksena syntyvän kaasun määrä ja muodostumisnopeuskin vaihtelee.

(6)

2 KAATOPAIKKAKAASUJEN MUODOSTUMINEN 2.1 Muodostumisen vaiheet

Kaatopaikkakaasujen muodostuminen tapahtuu viidessä vaiheessa, joiden aikana kaasut syntyvät. Asettumisen jälkeen ensin syntyy suurin osa hiilidioksidista, minkä jälkeen lietteen mikrobipitoisuus alkaa nousta ja metaanin muodostuminen alkaa. Pääpiirteiltään hajoamis- vaiheet ovat seuraavanlaiset:

1. Ensimmäisessä vaiheessa mikrobit alkavat hajottaa jätteen orgaanisia ainesosia.

Tässä vaiheessa hajoaminen on vielä aerobista, sillä jätteen seassa on vielä happea sisältävää ilmaa. (Tchobanoglous and Kreith 2002, 679)

2. Hajoamisen toinen vaihe alkaa, kun ilman loppuessa hajoaminen muuttuu anaero- biseksi. Tällöin orgaanisten aineiden sisältämät ravinteet (nitraatit ja sulfaatit) alkavat hajota vety- ja rikkikaasuiksi. Tämän seurauksena jätteen pH alkaa laskea ja CO2

-pitoisuus jätteen sisällä kohoaa. (Tchobanoglous and Kreith 2002, 679).

3. Kolmannessa vaiheessa jätteen pH on laskenut selkeästi happamalle alueelle ja mikrobien aktiivisuus on noussut muodostuneiden orgaanisten happojen määrän joh- dosta. Tässä vaiheessa hiilidioksidia muodostuu suurimmalla nopeudella ja suotove- den COD- (Chemical Oxygen Demand, kemiallinen hapenkulutus) ja VFA (Volatile Fatty Acids, haihtuvat rasvahapot) -pitoisuudet ovat korkeimmillaan.

(Tchobanoglous and Kreith 2002, 680-681).

4. Neljännessä vaiheessa, joka tunnetaan metaanikäymisvaiheena, metanogeeniset bakteerit alkavat hajottaa jätteen orgaanisia happoja metaaniksi ja hiilidioksidiksi. Jät- teen pH alkaa nousta neutraaleihin lukemiin tämän seurauksena ja kaasujen muodostuminen on tasaisen nopeaa. (Tchobanoglous and Kreith 2002, 681).

5. Viidenteen, eli kypsymisvaiheeseen mentäessä suurin osa tai lähes kaikki saatavilla oleva biologinen aines on hajonnut ja kaasun muodostuminen on laskenut huomattavasti. Viidennessä vaiheessa muodostuu vielä jonkin verran metaania ja hiilidioksidia, mutta myös jonkin verran happea ja typpeä saattaa vapautua. (Tchobanoglous and Kreith 2002, 681)

(7)

2.2 Muodostumisen arviointi

Kaatopaikalla muodostuvan metaanin muodostumista arvioidaan kaatopaikalle saapuvien jätemäärien ja jätteen koostumuksen avulla. Muodostuvan metaanikaasun massaa voidaan laskennallisesti arvioida yhtälöllä: (Christensen 2010).

𝐺 = 𝑊_𝑎𝐿₀𝑘𝑒^−𝑘𝑡 (1)

jossa:

G = vuodessa muodostuneen metaanikaasun massa [t/a]

Wa = vuosittainen kaatopaikalle saapuva jätemäärä [t/a]

L0 = jätteen metaanintuottovakio k = hajoamiskerroin [1/a]

t = kulunut aika siitä, kun kaatopaikalle alettiin tuomaan jätettä. [a]

Jätteen hajoamiskerroin on jätteen puoliintumisajan T½ (yksikkönä vuosi) funktio, joka saadaan laskettua seuraavalla yhtälöllä:

𝑘 = ^{ln 2}

𝑇_1/2 (2)

Yhtälöä 1 käytetään metaanin muodostumisen laskennassa aina jossakin muodossa (Chris- tensen, 864). Se on pohjana Yhdysvaltain Environmental Protection Agency EPA:n kehit- tämälle LandGEM-mallille: (Christensen 2010).

𝐺^∗ = 𝑊𝐿₀(𝑒^−𝑘𝑐− 𝑒^−𝑘𝑡) (3)

jossa:

G* = vuodessa muodostuvan metaanin määrä [t/a]

W = keskimääräinen kaatopaikalle vuodessa tuotu jätemäärä [t/a]

c = aika jätetäytön sulkemisesta [a]

muut tekijät ovat samat kuin yhtälössä (1).

2.2.1 IPCC:n malli kaatopaikkakaasun muodostumiselle

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) on määritelly kaksi laskentatapaa kaatopaikkakaasujen muodostumiselle: Ensimmäinen on oletusmalli, joka perustuu teorettiseen

(8)

kaasunmuodostumispotentiaaliin. Siitä käytetään myös nimitystä massatasemalli (mass ba- lance model). Toinen on teoreettinen ensimmäisen asteen hajoamisen malli, jossa hajoaminen jakautuu useammalle vuodelle. (Jensen and Pipatti n.d., 2).

Massatasemallissa kaiken muodostumiskelpoisen metaanin oletetaan vapautuvan jätteestä samana vuonna. Sen sijaan ensimmäisen asteen hajoamismallissa jätteen hajoaminen tapahtuu vuodesta toiseen jatkuvana prosessina. Massatasearviointi on riittävän tarkka kaatopaikalle tuotavasta jätteestä syntyvän metaanin määrän arviointiin, mutta ensimmäisen asteen hajoamisen mallin avulla saadaan arvioitua jätteestä muodostuvaa metaania ajan funktiona.

Tällöin saadaan arvioitua metaanin muodostumista ja sen nopeutta kaatopaikan elinaikana ja sen sulkeuduttua. (Jensen and Pipatti n.d.).

2.2.2 Petäjän malli kaatopaikkametaanin muodostumiselle

Suomen kaatopaikalla muodostuvalle metaanille käytetään TkL Jouko Petäjän laatimaa me- taanilaskentamallia. Malli perustuu IPCC:n ensimmäisen asteen hajomisen arviointimalliin, mutta ottaa huomioon Suomen ilmaston metaanimäärien laskennassa. Ero näkyy pääasiassa käytetyissä hajoamisvakioissa. Petäjän mallissa oletetaan yhdyskuntajätteen jakeiden pysy- vän samana vuodesta toiseen. Todellisuudessa niissä on jonkin verran muutosta.

Petäjän mallissa jätteiden hajoamisnopeudet on jaoteltu neljään ryhmään: Hitaasti hajoavat, nopeasti hajoavat, inertit eli hajoamattomat ja IPCC:n oletusarvon mukaan hajoavat.

TAULUKKO 1: PETÄJÄN MALLIN JÄTEJAOTTELU

Hitaasti hajoavat k = 0,03

Nopeasti hajoavat k = 0,2

IPCC:n oletuksen mukaan k = 0,05

Inertit jätteet (eivät hajoa) 35 % paperijätteestä Keittiöjäte 65 % paperijätteestä Muovi

Puujäte Pihajäte Tekstiilit Metalli

Muu palava jäte Lasi

Elektroniikka

Muu ei-palava jäte

Taulukossa 1 on esitetty mihin hajoamisryhmään kukin jätejae luetaan kuuluvaksi. Ha- joamisvakio k on saatu jätteen hajoamisen puoliintumisajan mukaan. Jätteen puoliintumis- aika on arvioitu jätteen koostumuksesta ja koostumuksen vaihdellessa, vaihtelee puoliintu- misaikakin.

(9)

KUVAAJA 1: PETÄJÄN MALLIN VAKIO YHDYSKUNTAJÄTTEEN KOOSTUMUS PIIRAKKAKAAVIONA.

3 MUODOSTUVAN KAASUN MÄÄRÄÄN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT 3.1 Lämpötila

Muodostuvan kaatopaikkakaasun määrään vaikuttaa jätteen biologisen aineksen määrä, kosteus, sekä lämpötila. Myös ilmasto-olosuhteet vaikuttavat kaasun muodostumiseen. Jätteessä olevat mikrobit hajottavat biologista ainesta paremmin lämpimässä, kuin kylmässä säässä, sillä se vaikuttaa suoraan jätteen lämpötilaan.

Metaania tuottavia bakteereja on kahdenlaisia: Mesofiilisia ja termofiilisia. Mesofiilisten metaanintuottajabakteerien optimaalinen toimintalämpötila on noin 40 °C kun taas termofii- listen on noin 70 °C. Tästä johtuen kaatopaikalla suurimman osan metaanista tuottavat me- sofiiliset bakteerit (Christensen ja Kjeldsen). Suomessa kaatopaikkojen jätetäyttöjen lämpö- tilat ovat 5 – 20 °C, mistä johtuen metaanin muodostuminen on optimia alhaisempaa.

Kaatopaikkojen kaasunmuodostumisia tutkimalla on huomattu, että lämpötilan noustessa 20 °C:sta 40 °C:een metaania muodostavien bakteerien aktiivisuus kasvoi jopa sataker- taiseksi. Orgaanisen aineen aerobisessa ja anaerobisessa hajoamisessa vapautuu lämpöä, jonka avulla jätetäyttö pysyy lämpimänä. Jätetäytön ulommat kerrokset toimivat lisäksi eris- teenä, joka edesauttaa ylläpitämään jätetäytön lämpötilaa. (Väisänen ja Salmenoja 2002, 8).

16,5

9,3 0,9 6,5

1,2 0,0 29,3

7,5 5,6

7,2 3,4

3,0 2,1

7,5

Yhdyskuntajätteen koostumus Petäjän mallissa

Paperi

Pahvi ja kartonki Nestepakk. Kartonki Puu

Vaatteet ja tekstiili Öljy ja rasva Keittiöjäte Pihajäte Muovi Muu palava Lasi Metalli

(10)

Lämpötilan laskiessa liian alhaiseksi, mikrobien aktiivisuus laskee hyvin pieneksi tai pysäh- tyy kokonaan. Mikrobit eivät kuitenkaan kuole kylmään vaan jatkavat toimintaansa lämpö- tilan noustessa taas riittävän korkeaksi. Sen sijaan mikrobit kuolevat, mikäli lämpötila nou- see liian korkeaksi, mutta tavallisissa kaatopaikkaolosuhteissa lämpötila ei nouse näin korkeaksi.

3.2 Kosteus

Jätteen kosteus on merkitsevä tekijä orgaanisen aineen anaerobisessa hajoamisessa. Orgaa- nista ainetta hajottavat bakteerit kuluttavat n. 100 l vettä jokaista kaatopaikan jätetonnia kohden (lähde), minkä takia jätteen kosteuspitoisuus tulisi pitää sopivana. Mitä kosteampaa jäte on, sitä tehokkaammin bakteerit hajottavat orgaanista ainetta. On tutkittu, että jätteen kos- teuden nostaminen 25%:sta 60%:iin kasvattaa mädättäjäbakteerien aktiivisuutta eksponenti- aalisesti. (Väisänen ja Salmenoja 2002)

Jätetäytön kosteutta pystytään ylläpitämään lisäämällä jätetäyttöön vettä. Veden lisääminen voi myös haitata bakteerien toimintaa, jos lisättävä vesi on liian viileää ja sitä tehdään liian usein. Veden haihtuminen ympäristöön voi myös olla ongelma hellekausina.

3.3 Jätteen koostumus

Sekalaisen yhdyskuntajätteen koostumus riippuu syntypaikkalajittelusta. Kaupoissa ja teol- lisuudessa ollaan yleensä tarkkoja jätteiden lajittelun suhteen, mutta kotitalouksien kohdalla lajittelu on vaihtelevampaa, sillä kaatopaikalle päätyvän jätteen sekaan heitetään myös kier- rätyskelpoista tai kompostoituvaa jätettä. (Väisänen ja Salmenoja 2002).

3.3.1 Biohajoavan jätteen osuus

Biohajoavan jätteen osuus jätetäytössä on olennaisin tekijä kaatopaikkakaasun muodostumisessa, sillä mädättäjäbakteerit käyttävät sitä ravintonaan, muodostaen kaasuja. Petäjän mallissa biohajoava jäte jaetaan kolmeen ryhmään: Nopeasti ja hitaasti hajoaviin sekä IPCC:n oletushajoamiskertoimen mukaan hajoavaan biojätteeseen. (Väisänen ja Salmenoja 2002).

Nopeasti hajoaviin biojätteisiin luetaan kuuluvuksi ruuantähteet, paperi, pahvi, biohajoava muovi ja puutarhajätteiden lehdet ym. kevyet komponentit. Nopeiden jätteiden hajoamisaika

(11)

kaatopaikalla on alle viisi vuotta. Tämän jätetyypin osuus yhdyskuntajätteestä on Petäjän mallissa kaikista suurin.

Hitaasti hajoavilla jätteillä menee hajoamiseen yli viisi vuotta, joillakin jopa kymmeniä vuosia. Hitaasti hajoaviin jätteisiin luokitellaan muun muassa puu- ja puuperäinen jäte sekä kumi ja nahka.

Koostumuksen ohella jätteen myös jätteen hienojakoisuus vaikuttaa biologisen aineksen hajoamisen tehokkuuteen; Mitä hienojakoisempaa jäte on, sitä varmemmin ja nopeammin se hajoaa, koska jätettä hajottavat bakteerit pääsevät tehokkaammin hajottamaan jätteen orgaanista ainesta. (Väisänen ja Salmenoja 2002).

3.3.2 Inhibiittorit

Inhibiittorit ovat aineita, jotka haittaavat metaania tuottavien bakteerien toimintaa. Tällaisia aineita ovat sulfaatit, suolaionit ja raskasmetallit. Inhibiittoreita päätyy jätteiden sekaan esimerkiksi puhdistusaineiden ja lajittelematta jätettyjen vaarallisten jätteiden mukana. Ne le- viävät jätetäytössä liukenemalla veteen ja diffuusion vaikutuksesta vajoamalla kohti pohjaa.

(Väisänen ja Salmenoja 2002).

4 ESIMERKKITAPAUKSEN MALLINNUS

Laskennassa oletetaan jätettä saapuvan yhtenä vuonna kaatopaikalle 10 000 t, minkä jälkeen jätetäyttö suljetaan. Arviointi alkaa hetkestä, jolloin jätetäyttö suljetaan ja jatkuu siitä eteen- päin 30 vuotta. Laskenta suoritetaan käyttäen apuna TkL Jouko Petäjän mallia kaatopaikkakaasujen muodostumiselle. Petäjän mallin avulla selvitetään jätetyyppien (hidas, nopea, IPCC) DOC-määrät (hajoamiskelpoinen jätemäärä) tonneina. DOC-määristä lasketaan sitten muodostuvan metaanin määrä tonneina:

𝐺^∗ = 𝐷𝑂𝐶 ⋅ 𝐷𝑂𝐹_𝑓⋅ 𝑥_{𝑚,𝐶𝐻4}⋅ 𝐹 ⋅ (𝑒^−𝑘𝑐− 𝑒^−𝑘𝑡), (4) jossa:

DOC = Hajoamiskelpoisen jätteen määrä [t]

DOFf = DOC:stä hajoavan jätteen osuus = 0,5

xm,CH4 = Metaanin osuus muodostuvasta kaasusta = 0,5 F = Metaani/CO2 –suhde = 16/12 = 1,333

(12)

k = Hajoamisvakio [1/a]

t = Aika jätteen vastaanoton alkamisesta [a]

c = Aika jätetäytön sulkemisesta [a]

Yhtälön (4) avulla saadaan laskettua vuosittain muodostuvan metaanin määrä hajoavasta jät- teestä. Laskemalla muodostuvan metaanin määrä erilaisille koostumuksille, voidaan laskea niiden ero. DOC:stä hajoavan jätteen osuus ja metaanin osuus muodostuvasta kaasusta yllä- olevassa yhtälössä ovat Petäjän mallissa käytettyjä vakioarvoja.

4.1 Yhdyskuntajätteen koostumuksen vaihtelun vaikutus

Yhdyskuntajätteen koostumusta vaihdellaan esimerkkimallinnuksessa siten, että jätteen määrä pysyy samana ja kunkin tarkasteltavan jakeen osuutta muutetaan ±10% ja ±20%. Mui- den jakeiden suhteellinen osuus jätteestä pysyy samana. Vertailu tehdään kolmelle yhdys- kuntajätteen jakeelle:

1. paperille ja pahville (mukaan lukien nestepakkauskartonki) 2. puulle

3. keittiöjätteelle.

Nämä kolme jaetta edustavat Petäjän mallin kolmea hajoamisryhmää ja ovat osuudeltaan merkittävimmät jätejakeet.

DOC-määristä lasketaan sitten, paljonko metaania muodostuu kunakin vuonna. Muuttamat- toman Petäjän mallin yhdyskuntajätteen DOC on 19,75%. Jakeiden osuutta muuttamalla DOC:n suhteellinen osuus vaihtelee alla olevan taulukon mukaan.

TAULUKKO 2: DOC:N PROSENTTIOSUUDET JAKEIDEN OSUUKSIEN MUUTTUESSA

DOC pap.&kart. puu pihaj. keittiöj.

-20 % 18,27 19,60 19,81 20,06 -10 % 19,01 19,67 19,78 19,90

0 % 19,75 19,75 19,75 19,75

+10 % 20,49 19,82 19,72 19,59

+20% 21,22 19,89 19,69 19,44

Esimerkkitapauksen laskennassa oletetaan jätettä saapuvan kaatopaikalle yhden vuoden aikana 10 000 t, minkä jälkeen se suljetaan. Laskenta suoritetaan kyseessä olevan jätejakeen suhteellisille vaihteluille ±10% ja ±20%. Tämän uskotaan olevan riittävän kattava kuvaajien selkeyden säilyttämiseksi.

(13)

KUVAAJA 1: ALKUPERÄINEN METAANIN MUODOSTUMINEN

Kuvaajasta 1 nähdään paljonko metaania muodostuu kustakin jätetyypistä Petäjän mallin alkuperäisellä koostumuksella 10 000 jätetonnia kohden.

4.1.1 Paperi, pahvi ja pakkauskartonki

Petäjän mallissa on arvioitu, että 65% paperista, pahvista ja kartongista hajoaa IPCC:n ole- tushajoamisvakion (k=0,05) mukaisesti ja loput hitaan hajoamisvakion mukaan (k=0,03).

Tämän takia paperi, pahvi ja kartonki voidaan lukea yhtenä jätejakeena.

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t CH4

Vuosia jätetäytön sulkemisesta

Muodostuvan metaanin määrä alkuperäisellä koostumuksella (10 000 t jätettä)

Hidas Nopea IPCC yht

(14)

KUVAAJA 2: PAPERIN JA PAHVIN OSUUDEN VAIHTELUN VAIKUTUS VUOSITTAIN MUODOSTUVAAN METAANIN MÄÄRÄÄN.

Kuvaajasta nähdään, että jätetäytön sulkemisen jälkeen paperin ja pahvin suuremmilla pitoi- suuksilla ero metaanin muodostumisessa alkuperäiseen nähden kasvaa 9-10 vuoden tienoille.

Tämän jälkeen ero alkaa tasaisesti supistua.

KUVAAJA 2: MUODOSTUVAN METAANIN MÄÄRÄN SUHDE TARKASTELUOSUUKSIEN VÄLILLÄ -4,00

-3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)/10 000 t (jätettä)

Vuosittainen ero paperin ja pahvin osuuden vaihdellessa

alk vs -20% alk vs -10% alk vs +10% alk vs +20%

-10,00 -8,00 -6,00 -4,00 -2,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Muutos edelliseen osuudenmuutokseen (%)

Muodostuvan metaanin eron muutos tarkasteluväleillä

-30% vs -20%

-20% vs -10%

-10% vs alk alk vs +10%

+10% vs +20%

+20% vs +30%

(15)

Kuten kuvaajasta 2 voidaan huomata, että metaanin tuoton suhde eri tarkasteluväleillä muuttuu ajan kuluessa. Esimerkiksi 30. vuoden kohdalla ero -20% ja +20% välillä on mil- tei prosentin luokkaa. Lisäksi erot 30%, 20% ja 10% osuuksien sekä lisäysten, että vähen- nysten välillä on puolen prosentin luokkaa. Muiden jätejakeiden osuuksien muutosvälien suhteelliset erot ovat huomattavasti pienemmät ja ne on esitetty liitteessä 1.

KUVAAJA 3: KOOSTUMUKSEN VAIHTELUN KUMULOITUVA VAIKUTUS METAANIN MUODOSTUMISEEN

Kuvaajasta 3 nähdään, kuinka koostumuksen vaihtelu vaikuttaa yhteensä muodostuneeseen metaaniin. Ensimmäisen viiden vuoden aikana eron kasvu on hitaampaa, kuin myöhemmin.

tämä johtuu nopeasti hajoavan jätteen muutoksen vaikutuksesta.

-40,00 -30,00 -20,00 -10,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

t (CH4) / 10 000 t (jätettä)

Kumuloituva ero paperin ja pahvin osuuden vaihdellessa

alk vs -20 alk vs -10 alk vs +10 alk vs +20

(16)

4.1.2 Puu

KUVAAJA 4: PUUN OSUUDEN MUUTTAMISEN VAIKUTUS VUOSITTAIN MUODOSTUVAN METAANIN MÄÄRÄÄN.

Puu kuuluu Petäjän mallissa hitaasti hajoaviin jätteisiin. Sen osuuden vähentäminen lisää nopeasti ja IPCC:n oletuksen mukaan hajoavien jätteiden osuutta, mikä näkyy kuvaajassa 4 siten, että ensimmäisinä vuosina puun osuuden vähentäminen nostaa muodostuvan metaanin määrää jyrkästi. Nopeasti hajoavan jätteen hajottua metaania muodostuu vuosittain alkupe- räistä koostumusta vähemmän. Ero alkuperäiseen koostumukseen verrattuna tasoittuu hyvin hitaasti ja saavuttaa nollapisteen kaiken jätteen hajottua.

Hieman kuudennen vuoden jälkeen jätetäytön sulkemisesta on kuvassa 4 erokäyrien risteys- kohta, jossa metaania muodostuu yhtä paljon, kuin alkuperäisessä koostumuksessa. Kuten kuvaajasta huomataan, tämän kohdan sijainti aika-akselilla ei riipu puun osuuden suhteelli- sesta muutoksesta.

-4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Vuosittainen ero puun osuuden vaihdellessa

-20% vs alk -10% vs alk +10 vs alk +20% vs alk

(17)

KUVAAJA 5: KUMULOITUVA ERO METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN PUUN OSUUS VAIHTELEE.

Kuvasta 5 nähdään kumulatiivinen ero metaanin muodostumisessa, kun puun osuutta muutetaan. Noin vuoden 6 kohdalla erokäyrä kääntyy laskuun. Tässä kohdassa nopeasti hajoavan jätteen osuus muodostuvassa metaanissa on laskenut merkityksettömän pieneksi ja ero käy tällöin pienenemään. Hieman ennen vuotta 19 käyrät risteävät. Tässä kohdassa metaania on muodostunut yhteensä yhtä paljon, kuin alkuperäisessä koostumuksessa.

-40,00 -30,00 -20,00 -10,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Kumuloituva ero puun osuuden vaihdellessa

-20% vs alk -10% vs alk +10 vs alk +20% vs alk

(18)

4.1.3 Keittiöjäte

KUVAAJA 6: ERO VUOTUISESSA METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN KEITTIÖJÄTTEEN KOOSTUMUS VAIHTE- LEE.

Keittiöjäte luokitellaan nopeasti hajoavaksi jätteeksi. Kuten kuvaaja 6 osoittaa, keittiöjätteen osuuden muuttaminen vaikuttaa voimakkaasti alkuvuosina muodostuvan metaanin määrään.

Vuosien 7 ja 8 välillä ero risteää nollakohdan, minkä jälkeen metaanin muodostuminen riippuu hitaasti ja IPCC:n oletuksen mukaan hajoavasta jätteestä nopeasti hajoavan jätteen hajottua.

-4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Vuosittainen ero keittiöjätteen osuuden vaihdellessa

-20 % vs alk -10 % vs alk +10 % vs alk +20 % vs alk

(19)

KUVAAJA 7: KUMULOITUVA ERO METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN KEITTIÖJÄTTEEN KOOSTUMUS VAIH- TELEE.

Kumulatiiviseen metaanin muodostumiseen keittiöjätteen osuuden vaihtelu vaikuttaa kuvaa- jan 7 mukaisesti. Vuoden 7 jälkeen ero muodostuneen metaanin kokonaismäärässä lähtee laskuun ja risteää metaanin muodostumisen eron nollakohdan vuoden 30 jälkeen. Koska keittiöjäte on Petäjän mallissa yksi suurimmista jätejakeista, pienetkin suhteelliset muutokset vaikuttavat merkittävästi ensimmäisen vuosikymmenen aikana muodostuneen metaanin määrään.

4.2 Hajoamiskertoimen vaihtelun vaikutus

Kuten jätteiden koostumusta, kutakin hajoamiskerrointa muutetaan ±10% ja ±20%. Koko- naisjätemääränä käytetään 10 000 t ja jätteen koostumus pysyy kokoajan samana.

-40,00 -30,00 -20,00 -10,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Kumuloituva ero keittiöjätteen osuuden vaihdellessa

-20 % vs alk -10 % vs alk +10 % vs alk +20 % vs alk

(20)

4.2.1 Nopean hajoamiskertoimen muutos

KUVAAJA 8: VUOSITTAINEN ERO METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN NOPEA HAJOMISKERROIN VAIHTELEE.

Metaanin nopean hajoamiskertoimen muuttaminen vaikuttaa voimakkaasti ensimmäisinä vuosina muodostuvan metaanin määrään. Kuten kuvaajasta 8 nähdään, vähennettyjen ja kas- vatettujen hajoamiskertoimien kuvaajat eivät ole symmetriset vaikka muutoksen itseisarvo olisikin yhtä suuri. Tämä johtuu siitä, että hajoamiskerroin on eksponenttimuuttuja ja metaanin muodostumisen eron kuvaaja on lineaarinen.

-8,00 -6,00 -4,00 -2,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Vuosittainen ero nopean hajoamiskertoimen vaihdellessa

(-20% vs alk) (-10% vs alk) (+10% vs alk) (+20% vs alk)

(21)

KUVAAJA 9: KUMULOITUVA ERO METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN NOPEA HAJOAMISKERROIN VAIHTE- LEE.

Kuten kuvaajasta 9 huomataan, jopa 10 % muutos nopean jätteen hajoamiskertoimessa voi aiheuttaa merkittävän muutoksen yhteensä muodostuneen metaanin määrässä ensimmäisen viiden vuoden aikana. Jätteestä saatavan metaanin muodostumisen muutos painottuu voimakkaasti ensimmäiselle 10 vuodelle, minkä jälkeen ero alkaa hitaasti supistumaan. Supis- tuminen kohti nollaa johtuu siitä, että hajoamiskelpoisen jätteen määrä vähenee jatkuvasti hajoamisvakion k mukaan. Ero ei kuitenkaan mene nollaan niin kauan kuin jätetäytössä on hajoamiskelpoista jätettä jäljellä.

-25,00 -20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Kumuloituva ero nopean hajoamiskertoimen vaihdellessa

(22)

4.2.2 Hitaan hajoamiskertoimen muutos

KUVAAJA 10: VUOSITTAINEN ERO METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN HIDAS HAJOMISKERROIN VAIHTELEE.

Hitaan hajoamiskertoimen muuttaminen aiheuttaa hitaasti suppenevan eron metaanin muodostumisessa.

KUVAAJA 11: KUMULOITUVA ERO METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN HIDAS HAJOMISKERROIN VAIHTELEE.

-8,00 -6,00 -4,00 -2,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Vuosittainen muutos hitaan hajoamiskertoimen vaihdellessa

-25,00 -20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Kumuloituva muutos hitaan muodostumiskertoimen vaihdellessa

(23)

Kumuloituva ero kasvaa vuosi vuodelta, mutta sen kasvu kuitenkin hidastuu jatkuvasti, johtuen vuosittaisen eron suppenemisesta. Eron kasvu ei kuitenkaan pysähdy täysin, kuten yllä mainittiin, hajoamiskelpoista jätettä on vielä jäljellä.

4.2.3 IPCC:n oletushajoamiskertoimen muutos

KUVAAJA 12: MUUTOS VUOTUISESSA METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN IPCC:N OLETUSHAJOAMISKER- ROIN VAIHTELEE.

Koska IPCC:n oletushajoamiskerroin on hieman hidasta hajoamiskerrointa suurempi, mutta samaa suuruusluokkaa, näyttävät niiden kuvaajatkin samankaltaisilta. IPCC:n oletushajoamiskertoimen kokoero hitaaseen hajoamiskertoimeen kuitenkin näkyy kuvaajassa 12 jyr- kempänä eron supistumisena, suurempana erona alussa ja eron nollakohdan risteämisenä ai- kaisemmin.

-8,00 -6,00 -4,00 -2,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Muutos IPCC:n oletuskertoimen vaihdellessa

(24)

KUVAAJA 13: KUMULOITUVA MUUTOS METAANIN MUODOSTUMISESSA, KUN IPCC:N OLETUSKERROIN VAIH- TELEE.

Toisin kuin hitaan hajoamiskertoimen vaihtelussa, IPCC:n oletusvakiolla kumuloituva ero alkaa pienenemään eron kasvun hidastuttua.

5 TULOSTEN SOVELTAMINEN OLEMASSAOLEVAAN KAATO- PAIKKAAN

Koska metaanin muodostumisen erot on laskettu 10 000 t jätettä, voidaan saatuja tuloksia soveltaa oikean kaatopaikan jätemääriin kertomalla lasketut metaanimäärien erot sopivalla kertoimella. Esimerkiksi Korvenmäen jäteasemalle laskentaan tullut jätemäärä oli 20 141,1 t (Rouskis 2010). Tällöin yllä lasketut tulokset kerrottaisiin luvulla 2,01411. Koska tässä tapauksessa tuloksia sovelletaan olemassa olevaan kaatopaikkaan, jossa myös yhdyskunta- jätteen jakeiden muutos vaihtelee, ei laskentaa voida suorittaa suoraan kertomalla.

Jätejakeiden osuuksien muutokset arvioidaan laskennallisesti Korvenmäen raportin erillislajiteltujen vastaavien jakeiden perusteella. Arviointi suoritetaan paperille, pahville ja karton- gille sekä keittiöjätteelle. Muille jakeille ei raportissa ollut sopivaa erillislajiteltua jätetyyp- piä tai ne eivät sisältäneet lainkaan dataa.

-25,00 -20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Vuosia jätetäytön sulkesmisesesta

Kumuloituva muutos IPCC:n oletuskertoimen vaihdellessa

(25)

5.1 Paperi, pahvi ja kartonki

Paperin, pahvin ja kartongin tapauksessa arvioitu jätejakeen muutos olisi seuraavanlainen:

TAULUKKO 3: ERIKSEENLAJITELLUN PAPERIN OSUUDEN MUUTOSVÄLI

Paperi

jäte- määrä (t)

Poikkeama keskiarvosta

(t) muutos %

1999 19,61 0,25 1,30

2000 21,10 -1,23 -5,85

2001 20,35 -0,48 -2,38

2002 19,87 0,00 0,01

2003 19,52 0,35 1,77

2004 19,16 0,71 3,72

2005 19,53 0,34 1,72

2006 19,80 0,07 0,35

keskim. 19,87

Erikseen lajitellun paperijätteen laskenta ei sisällä todellisuudessa pahvia ja pakkauskartonkia, mutta tässä sen oletetaan kuitenkin sisältävän. Taulukon 3 perusteella paperin osuus voi muuttua -5,85...+3,72%.

KUVAAJA 14: MUUTOS METAANIN MUODOSTUMISESSA LASKENNALLA SELVITETYLLÄ PAPERIN, PAHVIN JA KARTONGIN VAIHTELUVÄLILLÄ

-2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Metaanin muodostuminen muutettu koostumus vs.

alkuperäinen koostumus lasketulla muutosvälillä (Paperi, pahvi ja kartonki)

-5,85% +3,72%

(26)

KUVAAJA 15: METAANIN MUODOSTUMISEN YHTEENLASKETTU MUUTOS AJAN FUNKTIONA

Kuvaajissa 14 ja 15 on esitetty, paljonko virhearvioita on saattanut tapahtua metaanin muodostumisen arvioinnissa vuoden 2008 jätemäärällä (20 141 t). Suurimmillaan vuodessa ta- pahtuva epätarkkuus metaanin arvioinnissa paperin, pahvin ja kartongin osalta on 0,5…0,8 t ja yhteenlaskettu ero 30 vuoden kohdalla on 12…19 t, joka on 1,13…1,80% alkuperäisestä kumulatiivisesta metaaninmuodostumisesta kyseisellä aikavälillä.

5.2 Keittiöjäte

Keittiöjätettä vastaavana erillislajiteltuna jätejakeena käytetään biojätettä. Sen mukaan laskettuna keittiöjätteen muutos on seuraavanlainen:

TAULUKKO 4: KEITTIÖJÄTTEEN OSUUDEN MUUTOS YHDYSKUNTAJÄTTEESSÄ BIOJÄTTEEN VAIHTELUN MUKAAN LASKETTUNA.

Biojäte

Jäte- määrä (t)

Poikkeama keskiar-

vosta (t) Muutos %

1999 71,30 -0,96 -1,3

2000 76,71 4,45 5,8

2001 73,99 1,73 2,3

2002 72,22 -0,04 -0,1

2003 70,97 -1,29 -1,8

2004 69,63 -2,63 -3,8

2005 71,00 -1,26 -1,8

keskim. 72,25888

-25,00 -20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930

t (CH4)

Metaanin muodostumisen yhteenlaskettu ero laskennallisella vaihteluvälillä (ppk)

-5,85% +3,72%

(27)

Taulukon 4 mukaan vaihteluvälinä voidaan pitää -3,8…+5,8%.

KUVAAJA 16: KEITTIÖJÄTTEEN OSUUDEN MUUTOKSEN VAIKUTUS METAANIN MUODOSTUMISEEN LASKEN- NALLISELLA VAIHTELUVÄLILLÄ.

KUVAAJA 17: KEITTIÖJÄTTEEN OSUUDEN MUUTOKSEN VAIKUTUS METAANIN MUODOSTUMISEEN LASKEN- NALLISELLA VAIHTELUVÄLILLÄ

-2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930

t (CH4)

Muodostuneen metaanin määrä verrattuna alkuperäiseen koostumukseen laskennallisella

vaihteluvälillä (Keittiöjäte)

-3,8% +5,8%

-25,00 -20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

t (CH4)

Muodostuneen metaanin määrän yhteen laskettu ero verrattuna alkuperäiseen koostumukseen

laskennallisella vaihteluvälillä (Keittiöjäte)

-3,8% +5,8%

(28)

Kuvaajissa 16 ja 17 on kuvattu keittiöjätteen aiheuttama muutos metaanin muodostumiseen vuosittain ja yhteenlaskettuna. Yksittäisenä vuonna ero on suurimmillaan ensimmäisenä vuonna, jolloin ero metaanin muodostumisessa on noin -1,3…1,5 t. Yhteenlaskettu ero on suurimmillaan seitsemännen vuoden kohdalla, jolloin eron vaihteluväli on -4,4…6,7 t.

6 TULOSTEN TARKASTELU 6.1 Jätteen koostumus

Paperin ja pahvin lisääminen aiheutti vuosittaisen metaanin muodostumisen lisääntymisen ja pienentäminen vähentämisen. Alkuvuosina (0-5) Vuosittainen ero kasvoi jyrkästi, mutta kokoajan hidastuen. Viidennen vuoden jälkeen ero lähti tasaisesti, mutta hitaasti, supistumaan. Kumuloituvassa erossa tämä näkyy kuvaajassa 3 siten, että ensimmäisen viiden vuoden aikana eron kasvu on loivempaa, kuin sen jälkeen.

Puun osuuden lisääminen aiheutti vähenemisen vuosittaisessa metaanin muodostumisessa.

Koska puujäte luokitellaan hitaasti hajoavaksi, sen osuuden vähentäminen lisää nopeasti hajoavan jätteen osuutta ja täten alussa muodostuvan metaanin määrää. Kuvaajasta 4 nähdään, että ero alussa (vuosina 0-6) supistuu jyrkästi, johtuen nopeasti hajoavan jätteen vaikutuksesta. Kuudennen vuoden tienoilla ero siirtyy nollan vastakkaiselle puolelle nopean jätteen hajottua merkityksettömäksi ja supistuu sitten hitaasti kohti nollaa.

Puujätteen osuuden vaihtelun vaikutus kumuloituvaan eroon metaanin muodostumisessa nähdään kuvaajasta 5, että ero kasvaa kuudenteen vuoteen asti, jonka jälkeen supistuu nopeasti nollaan 19. vuoden kohdalla. Kuvaajassa tämä näkyy kupumaisena käyränä, jonka kor- keus ja jyrkkyys riippuvat puun määrän muutoksista. Sen sijaan eron nollakohdan risteämi- nen ei ole riippuvainen puun osuuden muutoksesta, sillä se on sidoksessa hajoamiskertoimeen.

Keittiöjäte luokitellaan nopeasti hajoavaksi jätteeksi ja sen vuoksi sen vuosittaisen metaanin muodostumisen eron kuvaaja (6) näyttää puun vastaavaan kuvaajaan (4) päinvastaiselta.

Eron nollakohdan risteäminen tapahtuu vuosien 7-8 välillä toisin kuin puulla, jolla se tapah- tui vuonna 6.

(29)

Keittiöjätteen kumuloituvan metaanin muodostumisen eron kuvaajassa (7) ero kasvaa loive- nevasti kuten puunkin vastaavassa kuvaajassa. Toisin kuin puun kuvaajassa, ero suppenee loivemmin.

6.2 Hajoamiskertoimet

Hajoamiskertoimen pienentäminen ja vähentäminen aiheuttavat epäsymmetrisen eron alku- peräiseen kertoimeen nähden johtuen siitä, että muutos kohdistuu eksponenttitermiin. Koska hajoamiskerroin on jätteen puoliintumisajan funktio, suurentamalla jätteen hajoamisvakiota, jäte hajoaa nopeammin ja pienentämällä hitaammin. Tämä näkyy kuvaajissa siten, että nollaa pienempien muutosten väliset erot ovat suurempia, kuin nollaa suurempien

Nopean hajoamiskertoimen muutos aiheuttaa ison, mutta jyrkästi supistuvan eron vuosittaisessa metaanin muutoksessa ensimmäisen 4-5 vuoden aikana. Eron käyrä risteää nollakohdan ja siirtyy sen toiselle puolen ja supistuu hitaasti kohti nollaa. Kumuloituvan ero lähtee aluksi jyrkkään nousuun, mutta 3 ensimmäisen vuoden jälkeen ero supistuu aluksi parin vuoden ajan jyrkästi ja sitten supistuminen loivenee, mutta jatkuu tasaisesti.

6.3 Tulosten soveltaminen

Tulosten soveltamisessa käytetty vaihteluväli paperin, pahvin ja kartongin osuuden muutoksesta yhdyskuntajätteessä ei ole täysin tarkka johtuen siitä, että se laskettiin erillislajitellun paperin vaihtelusta. Erillislajiteltu paperi ei sisällä pahvia ja pakkauskartonkia ja lisäksi sen määrän vaihtelu ei välttämättä korreloi yhdyskuntajätteen paperin ja pahvin osuuden kanssa.

Siitä huolimatta vaihteluvälin oletetaan olevan suuntaa-antava. Petäjän mallin lisäksi tar- kempaa arviointia varten tulisi olla varsinaista dataa yhdyskuntajätteen koostumuksen muutoksista.

Oikean kaatopaikan tulosten kuvaajat ovat muodoltaan samanlaiset kuin mielivaltaisilla ar- voilla lasketut vastaavat paperin ja pahvin kuvaajat. Käyrien symmetria ja arvojen suuruudet tosin poikkeavat käytettyjen arvojen takia. Suurin muutos metaanin vuosittaisessa muodostumisessa on keittiöjätteen ensimmäisinä vuosina, mutta keittiöjätteen yhteenlaskettu muutos jää paperin, pahvin ja kartongin vastaavaa huomattavasti pienemmäksi.

(30)

7 YHTEENVETO

Suurin vaikutus metaanin muodostumisnopeuteen tapahtuu keittiöjätteen sekä paperipohjai- sen jätteen osuuden muuttuessa, koska ne ovat osuudeltaan kaikista suuremmat. Muiden jä- tejakeiden osuus on niin pieni, että niiden osuuksien muutoksien aiheuttama ero metaanin muodostumiseen jää verrattain hyvin pieneksi. Keittiöjätteen osuuden vaihtelulla havaittiin olevan suurin merkitys sijoitusta seuranneiden viiden ensimmäisen vuoden aikana syntyvän metaanin muodostumismäärässä. Tämä aiheuttaa huomattavan eron arvioitaessa yhteensä muodostuneen metaanin määrää.

Hajoamiskerrointen vaihtelua tarkastellessa huomattiin, että mitä suurempi hajoamiskerroin, sitä suurempi vaikutus sen vaihtelulla on metaanin muodostumiseen ensimmäisinä vuosina.

Kumuloituvassa erossa huomattiin, että hitaan ja IPCC:n hajoamiskertoimien vaihtelulla eron kasvavan jatkuvasti, mutta nopean kertoimen vaihtelulla ero lähti supistumaan ensim- mäisten vuosien jälkeen.

Metaanin muodostumisen eron laskennan soveltaminen oikealle kaatopaikalle pelkän Petä- jän mallin datan avulla on haastavaa. Varsinaista laskentaa varten tulisi olla selkeää dataa yhdyskuntajätteen koostumuksesta, jotta vaihteluvälin tarkkuuttaa saataisiin parannettua.

Erillislajiteltujen jätejakeiden käyttäminen vaihteluvälin arvioinnissa antaa suuruusluokal- taan sopivahkot arvot. Niiden tarkkuus on kuitenkin kyseenalainen, sillä yhdyskuntajätteen koostumus ei ole riippuvainen erillislajiteltujen jakeiden suuruudesta.

LÄHTEET

Christensen, Thomas H. Solid Waste Management and Technology. WILEY, 2010.

Jensen, J., and R. Pipatti. CH4 Emissions from Solid Waste Disposal. IPCC, n.d.

Petäjä, Jouko. Laskentamalli Kaatopaikkakaasun muodostumiselle. n.d.

Rouskis. ”Metaanilaskentamalli - raportti.” Petäjän mallin avulla laskettu raportti vuosittaisesta metaanin muodostumisesta, 2010.

(31)

Tchobanoglous, George, and Frank Kreith. Handbook of Solid Waste Management 2nd Edition. McGraw-Hill, 2002.

Väisänen, Petri, and Jarkko Salmenoja. "Biokaasun Muodostuminen ja sen hallittu käsittely kaatopaikoilla." 2002.

(32)

LIITE I: LASKENTATAULUKOT Paperi, pahvi ja kartonki

DOC-jaottelu

k 0,03 0,2 0,05

Hidas Nopea IPCC yht.

-30% 478,63 652,59 621,64 3712,904 -20% 508,94 631,12 686,72 3729,886 -10% 539,25 609,65 751,80 3746,869

±0% 569,56 588,18 816,88 3763,852 +10% 599,87 566,71 881,96 3780,835 +20% 630,18 545,25 947,04 3797,818 +30% 660,49 523,78 1012,12 3814,801

Vuodessa muodostuneen metaanin ero alkuperäiseen nähden

alk vs -30% alk vs -20% alk vs -10% alk vs +10% alk vs +20% alk vs +30%

0 -0,18 -0,12 -0,06 0,06 0,12 0,18

1 -0,70 -0,47 -0,23 0,23 0,47 0,70

2 -1,11 -0,74 -0,37 0,37 0,74 1,11

3 -1,41 -0,94 -0,47 0,47 0,94 1,41

4 -1,64 -1,10 -0,55 0,55 1,10 1,64

5 -1,81 -1,21 -0,60 0,60 1,21 1,81

6 -1,93 -1,28 -0,64 0,64 1,28 1,93

7 -2,00 -1,34 -0,67 0,67 1,34 2,00

8 -2,05 -1,36 -0,68 0,68 1,36 2,05

9 -2,06 -1,38 -0,69 0,69 1,38 2,06

10 -2,06 -1,37 -0,69 0,69 1,37 2,06

11 -2,04 -1,36 -0,68 0,68 1,36 2,04

12 -2,01 -1,34 -0,67 0,67 1,34 2,01

13 -1,97 -1,32 -0,66 0,66 1,32 1,97

14 -1,93 -1,29 -0,64 0,64 1,29 1,93

15 -1,88 -1,25 -0,63 0,63 1,25 1,88

16 -1,82 -1,21 -0,61 0,61 1,21 1,82

17 -1,76 -1,18 -0,59 0,59 1,18 1,76

18 -1,71 -1,14 -0,57 0,57 1,14 1,71

19 -1,65 -1,10 -0,55 0,55 1,10 1,65

20 -1,59 -1,06 -0,53 0,53 1,06 1,59

21 -1,53 -1,02 -0,51 0,51 1,02 1,53

22 -1,47 -0,98 -0,49 0,49 0,98 1,47

23 -1,41 -0,94 -0,47 0,47 0,94 1,41

24 -1,36 -0,91 -0,45 0,45 0,91 1,36

25 -1,31 -0,87 -0,44 0,44 0,87 1,31

26 -1,25 -0,84 -0,42 0,42 0,84 1,25

27 -1,20 -0,80 -0,40 0,40 0,80 1,20

(33)

28 -1,15 -0,77 -0,38 0,38 0,77 1,15

29 -1,11 -0,74 -0,37 0,37 0,74 1,11

30 -1,06 -0,71 -0,35 0,35 0,71 1,06

Kumuloituva ero

Vuosi alk vs -30 alk vs -20 alk vs -10 alk vs +10 alk vs +20 alk vs +30

0 -0,18 -0,12 -0,06 0,06 0,12 0,18

1 -0,88 -0,59 -0,29 0,29 0,59 0,88

2 -1,99 -1,33 -0,66 0,66 1,33 1,99

3 -3,40 -2,27 -1,13 1,13 2,27 3,40

4 -5,05 -3,36 -1,68 1,68 3,36 5,05

5 -6,86 -4,57 -2,29 2,29 4,57 6,86

6 -8,78 -5,86 -2,93 2,93 5,86 8,78

7 -10,79 -7,19 -3,60 3,60 7,19 10,79

8 -12,83 -8,56 -4,28 4,28 8,56 12,83

9 -14,90 -9,93 -4,97 4,97 9,93 14,90

10 -16,96 -11,31 -5,65 5,65 11,31 16,96

11 -19,00 -12,67 -6,33 6,33 12,67 19,00

12 -21,02 -14,01 -7,01 7,01 14,01 21,02

13 -22,99 -15,33 -7,66 7,66 15,33 22,99

14 -24,92 -16,61 -8,31 8,31 16,61 24,92

15 -26,79 -17,86 -8,93 8,93 17,86 26,79

16 -28,61 -19,08 -9,54 9,54 19,08 28,61

17 -30,38 -20,25 -10,13 10,13 20,25 30,38

18 -32,08 -21,39 -10,69 10,69 21,39 32,08

19 -33,73 -22,49 -11,24 11,24 22,49 33,73

20 -35,32 -23,55 -11,77 11,77 23,55 35,32

21 -36,85 -24,57 -12,28 12,28 24,57 36,85

22 -38,32 -25,55 -12,77 12,77 25,55 38,32

23 -39,73 -26,49 -13,24 13,24 26,49 39,73

24 -41,09 -27,40 -13,70 13,70 27,40 41,09

25 -42,40 -28,27 -14,13 14,13 28,27 42,40

26 -43,65 -29,10 -14,55 14,55 29,10 43,65

27 -44,86 -29,90 -14,95 14,95 29,90 44,86

28 -46,01 -30,67 -15,34 15,34 30,67 46,01

29 -47,12 -31,41 -15,71 15,71 31,41 47,12

30 -48,18 -32,12 -16,06 16,06 32,12 48,18

(34)

Puu

DOC-määrät

Hidas Nopea IPCC Yht.

518,8111 600,4637 833,935 3341,137 535,727 596,37 828,2495 3482,042 552,6428 592,2762 822,5641 3622,947 569,5587 588,1825 816,8786 3763,852 586,4746 584,0887 811,1931 3904,758 603,3905 579,995 805,5076 4045,663 620,3063 575,9012 799,8222 4186,568

(35)

Vuosittainen ero metaanin muodostumisessa vuosi -20% vs alk -10% vs alk +10 vs alk +20% vs alk

0 0,35 0,17 -0,17 -0,35

1 0,26 0,13 -0,13 -0,26

2 0,18 0,09 -0,09 -0,18

3 0,13 0,06 -0,06 -0,13

4 0,08 0,04 -0,04 -0,08

5 0,04 0,02 -0,02 -0,04

6 0,01 0,00 0,00 -0,01

7 -0,02 -0,01 0,01 0,02

8 -0,04 -0,02 0,02 0,04

9 -0,05 -0,03 0,03 0,05

10 -0,07 -0,03 0,03 0,07

11 -0,08 -0,04 0,04 0,08

12 -0,09 -0,04 0,04 0,09

13 -0,09 -0,05 0,05 0,09

14 -0,10 -0,05 0,05 0,10

15 -0,10 -0,05 0,05 0,10

16 -0,10 -0,05 0,05 0,10

17 -0,10 -0,05 0,05 0,10

18 -0,11 -0,05 0,05 0,11

19 -0,11 -0,05 0,05 0,11

20 -0,11 -0,05 0,05 0,11

21 -0,11 -0,05 0,05 0,11

22 -0,10 -0,05 0,05 0,10

23 -0,10 -0,05 0,05 0,10

24 -0,10 -0,05 0,05 0,10

25 -0,10 -0,05 0,05 0,10

26 -0,10 -0,05 0,05 0,10

27 -0,10 -0,05 0,05 0,10

28 -0,10 -0,05 0,05 0,10

29 -0,09 -0,05 0,05 0,09

30 -0,09 -0,05 0,05 0,09

(36)

Kumuloituva ero

vuosi -20% vs alk -10% vs alk +10 vs alk +20% vs alk

0 0,35 0,17 -0,17 -0,35

1 0,60 0,30 -0,30 -0,60

2 0,79 0,39 -0,39 -0,79

3 0,91 0,46 -0,46 -0,91

4 0,99 0,50 -0,50 -0,99

5 1,03 0,52 -0,52 -1,03

6 1,04 0,52 -0,52 -1,04

7 1,02 0,51 -0,51 -1,02

8 0,98 0,49 -0,49 -0,98

9 0,93 0,46 -0,46 -0,93

10 0,86 0,43 -0,43 -0,86

11 0,78 0,39 -0,39 -0,78

12 0,70 0,35 -0,35 -0,70

13 0,60 0,30 -0,30 -0,60

14 0,51 0,25 -0,25 -0,51

15 0,41 0,20 -0,20 -0,41

16 0,30 0,15 -0,15 -0,30

17 0,20 0,10 -0,10 -0,20

18 0,09 0,05 -0,05 -0,09

19 -0,01 -0,01 0,01 0,01

20 -0,12 -0,06 0,06 0,12

21 -0,22 -0,11 0,11 0,22

22 -0,33 -0,16 0,16 0,33

23 -0,43 -0,22 0,22 0,43

24 -0,53 -0,27 0,27 0,53

25 -0,64 -0,32 0,32 0,64

26 -0,74 -0,37 0,37 0,74

27 -0,83 -0,42 0,42 0,83

28 -0,93 -0,47 0,47 0,93

29 -1,03 -0,51 0,51 1,03

30 -1,12 -0,56 0,56 1,12

(37)

Pihajäte

DOC-osuudet

Hidas Nopea IPCC

(-30%) 583,3718 563,6437 836,6897 (-20%) 578,7674 571,8233 830,086 (-10%) 574,1631 580,0029 823,4823 alk 569,5587 588,1825 816,8786 (+10%) 564,9544 596,3621 810,2749 (+20%) 560,35 604,5417 803,6712 (+30%) 555,7456 612,7213 797,0675