PROSESSI- JA MATERIAALITEKNIIKAN OSASTO
Satu Hopeasaari
eräiden kuxtupohjaisten
MONIKERROSTUOTTEIDEN YMPÄRISTÖVAIKOTUKSET
Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi
diplomi-insinöörin tutkintoa varten.
Espoossa 13.4.1992
TEKNiUJKbN KL;
PUUnjUiUSlUGÎbki Kirjasto
Työn valvoja: apul.prof. Hannu Manner Työn ohjaaja: DI Hannu Ollila
(Yhtyneet Paperitehtaat Oy, Paperituote)
TIIVISTELMÄ Tekijä ja työn nimi:
Satu Hopeasaari
Eräiden kuitupohjaisten monikerrostuotteiden ympäristövaikutukset
Päivämäärä: 13.04.1992 Sivumäärä: 92
Osasto:
Prosessi- ja materiaalitekniikan osasto
Professuuri: Puu-21 Paperitekniikka
Valvoja:
Apul. prof. Hannu Manner Ohjaaja:
DI Hannu Ollila
Työn tavoitteena oli selvittää eräiden monikerrostuotteiden
kokonaisympäristövaikutusta analysoimalla tuotteen koko elinkaarta raaka-aineiden valmistuksesta jätteiden hävitykseen.
Kirjallisuusosassa selvitettiin paperinjalosteiden raaka-aineiden
ympäristövaikutuksia, energian kulutusta, eräiden monikerrostuotteiden kokonaisympäristövaikutusta ja kierrätyskuitujen käsittelyä
paperitehtaalla. Lisäksi tutustuttiin Saksan pakkauksia koskevaan ympäristölainsäädäntöön ja EY:n pakkausdirektiiviesitykseen.
Kirjallisuusosan lähteinä käytettiin tuoreita lehtiartikkeleita, eräitä tutkimusraportteja ja muutamia henkilöhaastatteluja.
Kokeellisessa osassa tutkittiin PE-laminoidun ja PP-laminoidun paperirullakääreen, PE-päällystetyn taivekartongin, alumiini- - PE-laminaatin, paperirullan sisäpäätylapun, hotmelt-liimatun
kartonkikotelon ja EB-lakatun metalloidun paperin pulpperoituvuutta ja kuiduista eroavien epäpuhtauksien erottumista. Lisäksi selvitettiin pulpperointiolosuhteiden vaikutusta pulpperointitulokseen käyttäen muuttujina pulpperoinnin energian ominaiskulutusta,
pulpperointilämpötilaa ja pH:ta. Pulpperoinnit suoritettiin KCLissa Tampella-mallisella laboratoriopulpperilla ja Brittiläisellä hajottimella.
Lajittelu tapahtui tärysihdillä. Pulpperointi-ja lajittelutuloksia analysoitiin rejektisuhteen, materiaalihäviön ja hajonneiden muoviriekaleiden koon avulla.
Tuloksista voidaan päätellä, että PE- ja PP-laminoitu paperirullakääre sekä PE-päällystetty taivekartonki sopivat muun keräyspaperin ohella paperiteollisuuden raaka-aineeksi, jos tehtaalla on muovin erotteluun soveltuvat lajittelulaitteistot. Kartonkikotelon hotmelt-liimapalaset pysyivät pulpperoinnissa kokonaisina ja olivat näin ollen helposti erotettavissa tärysihdillä.
Pulpperoinnin energian ominaiskulutuksen kasvaessa havaittiin
hajonneiden muoviriekaleiden koon pienenevän. NaOH-lisäyksen avulla kuidut saatiin irtoamaan helpommin muovin pinnalta.
Tämä diplomityö on tehty Yhtyneet Paperitehtaat Oy:n Paperituotteella.
Työn valvojana toimi apul.professori Hannu Manner ja ohjaajana DI Hannu Ollila. Haluan esittää heille molemmille parhaimmat kiitokset saamistani neuvoista, ohjeista ja kannustuksesta.
Kiitän KCL:n henkilökuntaa kaikesta avusta, jota sain
kokeellista osuutta suorittaessani ja kaikkia muita henkilöitä, jotka ovat avustaneet minua tässä työssä.
Lisäksi haluan kiittää sulhastani Pekkaa kaikesta tuesta ja monenlaisesta avusta, jota hän on minulle työni aikana antanut.
Espoossa 13.4.1992
Satu Hopeasaari
TIIVISTELMÄ ESIPUHE
SISÄLLYSLUETTELO
1. JOHDANTO... 1
2. LAINSÄÄDÄNNÖN PAKKAUKSILLE ASETTAMIA YMPÄRISTÖNSUOJELULLISIA VAATIMUKSIA... 2
2.1. Saksan pakkausjätteen välttämistä koskeva lainsäädäntö... 2
2.2. EY:n pakkausdirektiivi... 3
3. PAPERINJALOSTEIDEN RAAKA-AINEIDEN YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET... 5
3.1. Puuraaka-ainetta koskevat ympäristökysymykset.5 3.1.1. Kemiallisen massan ympäristövaikutukset... 6
3.1.2. Mekaaniseen massaan liittyvät ympäristövaikutukset... 11
3.1.3. Uusiomassaan liittyvät ympäristökysymykset... 13
3.1.4. Paperiin ja kartonkiin liittyvät ympäristöasiat... 14
3.2. Öljy-, kaasu- ja hiiliperustaisten raaka- aineiden ympäristövaikutukset... 17
3.2.1. Muovit ja ympäristö... 17
3.3. Alumiinin aiheuttamat ympäristövaikutukset... 20
3.4. Päällystyspastojen aiheuttamat ympäristövaikutukset... 22
3.5. Liimojen aiheuttamat ympäristövaikutukset....22
3.6. Lakkojen ja vahojen aiheuttamat ympäristövaikutukset... 24
4. ENERGIAN KULUTUS JA TALTEENOTTO... 25
4.1. Metsäteollisuuden energian käyttö... 25
4.2. Muoveja koskevat energiakysymykset... 28
4.3. Alumiinin energiakysymykset... 29
5.1. Raskaat teol 1 isuuskääreet... 29
5.2. Kuluttajapakkaukset... 30
5.2.1. Joustopakkaukset... 30
5.2.2. Kartonkipakkaukset... 31
5.3. Rakennusteollisuuden paperit... 32
5.4. Sairaalatuotteet... 32
6. PAPERITUOTTEEN TUOTTEIDEN YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET.... 33
6.1. Raskaiden teol1isuuskääreiden ympäristövaikutukset...33
6.2. Kuluttajapakkauksten ympäristövaikutukset.... 34
6.3. Rakennuspapereiden ympäristövaikutukset... 35
6.4. Sairaalatuotteiden ympäristövaikutukset... 36
7. MUUTAMIEN MUIDEN KUITUPOHJAISTEN MONIKERROSTUOTTEIDEN YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET... 37
7.1. Nestemäisten tuotteiden kartonkipakkausten ympäristövaikutukset...37
7.2. Fluorokemikaaleja sisältävän paperin tai kartongin ympäristövaikutukset... 38
7.2.1. Kromikompleksien ympäristövaikutukset.39 7.2.2. Fluorokemikaalisuolaliuoksen ympäristövaikutukset... 39
8. KIERRÄTYSKUITUJEN KÄSITTELY; EPÄPUHTAUKSIEN EROTUSMETODIIKKA... 40
8.1. Yleistä erotusmetodiikasta... 41
8.2. Keräyspaperin hajotus... 4 2 8.3. Massan esipuhdistus...45
8.4. Massan muokkaus... 47
8.5. Siistaus...48
8.6. Jälkipuhdistus... 50
9. KIRJALLISEN OSAN YHTEENVETO... 53
10. TYÖN TAVOITTEET... 56
11. TAMPELLA-MALLISELLA LABORATORIOPULPPERILLA SUORITETUT KOKEET... 56
11.1. Kokeiden tavoitteet... 56
11.2. Koesuunnitelma... 57
11.3. Kokeen suoritus... 57
11.3.1. Pulpperointi Tampella-mallisella pulpperilla... 57
11.3.2. Tampellan pulpperilla pulpperoitujen massojen lajittelu tärysihdeillä... 59
11.3.3. Muoviviiraan tarttuvien muoviriekaleiden ja tahmojen määritys...62
11.4. Tulokset luotettavuusarvointeineen... 63
11.4.1. Yleistä tuloksista ja niiden luotettavuudesta... 6 3 11.4.2. PE-laminoidun paperirullakääreen pulpperoituvuus... 64
11.4.3. PP-laminoidun paperirullakääreen pulpperoituvuus... 67
11.4.4. PE-päällystetyn taivekartongin pulpperoituvuus... 69
11.4.5. Alumiini-PE-laminaatin pulpperoituvuus... 70
11.4.6. Paperirullan sisäpäätylapun pulpperoituvuus... 72
11.5. Johtopäätökset... 72
12. BRITTILÄISELLÄ HAJOTTIMELLÄ SUORITETUT PULPPEROINTIKOKEET... 74
12.1. Kokeiden tarkoitus... 74
12.2. Kokeiden suoritus...75
12.2.1. Pulpperointien suoritus Brittiläisellä hajottimella... 75
12.2.2. Massojen lajittelu tärysihdillä... .76
12.3. Tulokset luotettavuusarviointeineen... 76 12.3.1. PE-laminoidun paperirullakääreen
pulpperointi 77
pulpperointi... 78
12.3.3. PE-päällystetyn taivekartongin pulpperointi... 79
12.3.4. EB-lakatun metalloidun paperin pulpperointi... 80
12.3.5. Hotmelt-liimatun kartonkikotelon pulpperointi... 81
12.4. Johtopäätökset... 82
13. KAIPOLAN SIISTAAMOLLA SUORITETTU PE-PÄÄLLYSTETYN KARTONGIN PULPPEROINTIKOE... 82
13.1. Kokeen tavoite ja suoritus... 82
13.2. Tulokset johtopäätöksineen... 83
14. KOKEELLISEN YHTEENVETO...84
LÄHDELUETTELO...87
LIITTEET
1. JOHDANTO
Tämän vuosikymmenenen teemaksi on monin paikoin julistettu ympäristö ja ympäristöongelmat. Useat tuotantolaitokset ovat joutuneet katsomaan asioita
aivan uudesta näkökulmasta; ympäristönäkökulmasta. Niin on myös tapahtunut paperinjalosteteollisuudessa, jonka erään tuotantoalueen muodostavat monikerrostuotteet.
Monikerrostuotteita käytetään yleensä erilaisiin
pakkaustarkoituksiin. Erityisesti pakkauksiin on viime aikoina kiinnitetty suuresti huomiota ympäristö
kysymyksistä keskusteltaessa. Ovathan keskustelijoina usein kuluttajat, jotka tiedostavat pakkaukset
parhaiten omissa jäteastioissaan.
Tämän työn kirjallisessa osassa selvitetään tuoreisiin viitteisiin perustuen viimeisintä pakkauslainsäädäntöä Euroopassa, monikerrostuotteissa käytettävien raaka- aineiden ympäristövaikutuksia ja valmistuksen
energiankulutusta. Lisäksi pohditaan monikerros-
tuotteista syntyvien jätteiden kierrätys- ja hävitys- mahdo11isuuksia.
Työn kokeellisessa osassa tutkitaan pulpperointi- kokeiden avulla erilaisten monikerrostuotteiden kierrätettävyyttä paperiteollisuudessa. Kokeissa
tutkitaan myös eri pulpperointiolosuhteiden vaikutusta pulpperointitulokseen.
2. LAINSÄÄDÄNNÖN PAKKAUKSILLE ASETTAMIA YMPÄRISTÖN
SUOJELULLISIA VAATIMUKSIA
Nykyisin on alettu lainsäädännössä asettaa pakkauksille tiettyjä ympäristönsuojelullisia vaatimuksia. Saksa on Euroopan maista edelläkävijä ympäristölainsäädäntönsä suhteen. Siellä on annettu asetus, jonka tarkoitus on vähentää pakkausjätettä. Myös Euroopan yhteisössä on alettu valmistella pakkausdirektiiviä, jonka
tarkoituksena olisi pakkausjätteen vähentäminen EY:n jäsenmaissa. Seuraavassa on esitelty Saksan
lainsäädäntöä ja EY:n pakkausdirektiiviesitystä.
2.1. Saksan pakkausjätteen välttämistä koskeva lainsäädäntö
Liittohallitus on antanut pakkausjätteiden välttämistä koskevan asetuksen, pakkausasetuksen, 12. kesäkuuta
1991 /1/.
Sen tavoitteena on, että pakkaukset valmistetaan ympäristöä kuormittamattomista, kierrätykseen
soveltuvista materiaaleista. Eräs tavoite on, että pakkauksista syntyvien jätteiden välttämiseksi
pakkaukset on rajoitettava kooltaan ja tilavuudeltaan sellaisiksi, että ne suojaavat tuotteen ja soveltuvat tuotteen markkinointiin. Pakkaukset on suunniteltava niin, että ne voidaan täyttää uudelleen, mikäli se on teknisesti mahdollista, ja mikäli pakattavaa tuotetta koskevat määräykset mahdollistavat sen. Pakkausten materiaalit on kierrätettävä, mikäli pakkauksia ei voida käyttää uudelleen /1/.
Tämän asetuksen määräykset koskevat jätelain
tarkoittamia yrityksiä ja julkisia laitoksia, jotka valmistavat pakkauksia tai puolivalmisteita, joista valmistetaan välittömästi pakkauksia. Määräykset koskevat myös myyjiä, jotka myyvät pakkauksia tai puolivalmisteita, joista valmistetaan välittömästi pakkauksia, tai pakattuja tuotteita /1/.
Tämän asetuksen tarkoittamia pakkauksia ovat kuljetus pakkaukset, kuluttajapakkaukset ja ryhmäpakkaukset.
Kuljetuspakkauksiksi luetaan tynnyrit, kanisterit, laatikot, säkit ja lavakot, kartonkipakkaukset,
vaahdotetut kotelot, kuristekalvot ja muut vastaavat kääreet, jotka ovat kuljetuspakkausten osia ja jotka suojaavat tuotteita /1/.
Kuluttajapakkauksia ovat umpinaiset ja avonaiset pakkaukset kuten pikarit, pussit, kuplapakkaukset, tölkit, sangot, tynnyrit, kanisterit, kartonkikotelot, rasiat, säkit, kuoret, kantokassit tai vastaavat, joita loppukäyttäjä käyttää tuotteiden kuljettamiseen tai kunnes tuotteita käytetään /1/.
Ryhmäpakkauksia ovat kuplapakkaukset, kalvot, kartonki- kotelot tai vastaavat, joihin kuluttajapakkaukset
pakataan /1/.
Valmistajien ja myyjien on ollut 1.12.1991 lähtien otettava kuljetuspakkaukset takaisin ja käytettävä ne uudelleen. Ostajilla on 1.4.1992 lukien ollut oikeus palauttaa ryhmäpakkaukset liikkeeseen. Kauppaliikkeiden on otettava 1.1.1993 lukien käytetyt kuluttaja-
pakkaukset takaisin joko liikkeessä tai sen
välittömässä läheisyydessä. Kuluttajat houkutellaan palauttamaan pakkaukset ottamalla samoin 1.1.1993 käyttöön 0,50 DM pantti, joka peritään kerta
käyttöisistä juoma-, pesu- ja puhdistusaine- sekä dispersiomaalipakkauksista /2/.
2.2. EY:n pakkausdirektiivi
Tässä käsitellään tämän hetkistä esitystä pakkauksia ja pakkausjätettä koskevasta Euroopan Yhteisön
direktiivistä.
Tämän direktiivin tarkoituksena on vähentää pakkaus
jätteiden vaikutusta ympäristöön ja suosia raaka- aineiden ja energian käytön vähentämistä /1/.
Direktiivi koskee kaikkia teollisuudessa, kaupassa, palvelualoilla ja kotitalouksissa käytettäviä
kuluttaja-, ryhmä- ja kuljetuspakkauksia, olkoonpa niiden materiaali mikä hyvänsä /1/.
Jäsenvaltioiden tulee suosia palautuspakkausten
käyttöä, välttää tarpeetonta pakkaamista ja vähentää pakkausten kokoa /1/.
Esitys velvoittaa, että 90 % kaikesta pakkaus
materiaalista on kierrätettävä, poltettava tai
kompostoitava 10 vuoden kuluttua direktiivin voimaan astumisesta /3/.
60 % käytetystä pakkausmateriaalista on saatava uudelleenkäyttöön. Nykyisin taso on vasta 18 %.
Kierrätyksen mahdollistamiseksi on kaikissa
pakkauksissa ilmoitettava, minkä keruujärjestelmän piiriin ne kuuluvat /3/.
Vuonna 2000 ei markkinoille saa tuoda enää pakkausta, jota ei voi kierrättää tai uudelleen käyttää /3/.
Kuluttajille on tiedotettava palautettavien ja
kierrätettävien pakkausten käytön ympäristöeduista ja pakkausmerkintöjen merkityksestä käytettyjen
materiaalien tunnistamisessa, pakkausten
palautettavuudessa ja kierrätettävyydessä /1/.
Jäsenvaltiot joutuvat laatimaan jätteenkierrätystä koskevat ohjelmat aikatauluineen. Ohjelmasta on ilmettävä, milloin saavutetaan talteen otettavan pakkausmateriaalin 60 %:n hyötykäyttö /3/.
3. PAPERINJALOSTEIDEN RAAKA-AINEIDEN YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET
Puu on paperinjalosteiden perusraaka-aine. Puukuitujen jälkeen tärkein paperi- ja kartonkiteollisuuden raaka- aine ovat pigmentit. Lisäksi jalostuksessa käytetään latekseja, liimoja ja lakkoja sekä muutamia muita aineita. Paperi tai kartonki voidaan myös päällystää tai laminoida muovilla tai alumiinilla.
Kokonaisympäristövaikutuksen selvittämiseksi on syytä käsitellä koko paperinjalosteiden elinkaari, jolloin on käsiteltävä myös kaikki raaka-aineita koskevat
ympäristökysymykset.
3.1. Puuraaka-ainetta koskevat ympäristökysymykset
Tärkein puuraaka-aineeseen liityvä ympäristökysymys koskee metsäluonnon uhkia. Ilmansaasteita pidetään tämän hetken vakavimpana uhkana Suomen metsille.
Teollisuuden, energiantuotannon ja liikenteen päästöt ovat haitallisen suuria metsäluonnolle. Haitallisimpia ovat rikki- ja typpipäästöt sekä otsoni. Päästöt
uhkaavat aiheuttaa kasvihuoneilmiön, ne aiheuttavat ilmaan epäpuhtauksia ja lisäksi ne happamoittavat metsämaata /4/.
Puu on uusiutuva luonnonvara. Suomen puulajit ovat valo- tai puolivarjopuita, jotka tarvitsevat
kasvaakseen valoa ja elintilaa. Harvennushakkuilla parannetaan siten puuston kasvuolosuhteita /5/.
Paperi- ja kartonkiteollisuus käyttää usein sahojen ja muun mekaanisen metsäteollisuuden jätettä ja toimii siten puumateriaalin kierrättäjänä /6/.
3.1.1. Kemiallisen massan ympäristövaikutukset
Kemiallinen massanvalmistus kuluttaa paljon puuraaka- ainetta, koska kemiallisen massanvalmistuksen saanto on melko huono (n.50 %).
Verrattaessa kemiallisen massanvalmistuksen energian
kulutusta mekaanisen massan valmistuksessa tarvittavaan energiamäärään, on edullista valmistaa kemiallista
massaa. Sellun valmistuksessa tuotetaan jäteliemiä ja puun kuorta hyödyntämällä niin suuri määrä energiaa, että sellutehdas ei tarvitse ulkopuolista sähköä, vaan voi toimittaa sähköä ja lämpöä esimerkiksi sen
yhteydessä toimivalle paperitehtaalle /5/.
Suurimmat ympäristövaikutukset kemiallisen massan eli sellun valmistuksessa ovat sellun valmistuksen
yhteydessä syntyvät päästöt. Sellun valmistus aiheuttaa kuormitusta sekä vesistöön, ilmaan että maaperään.
Suurimmat vesistöhaitat johtuvat edelleenkin metsä
teollisuuden jätevesistä /4/. Vesistöihin kohdistuvaa rasitusta kuvataan yleensä biologisesti happea
kuluttavan kuormituksen, kiintoainekuormituksen sekä ravinnekuormituksen avulla. Selluteollisuudessa
keskeisiä päästöjä ovat myös massan valkaisussa syntyvät orgaaniset klooriyhdisteet /5/.
Biologisen hapen kulutuksen mittausmenetelmänä
käytetään Suomessa BHK7: ää ( engl. BOD7) , joka osoittaa kuinka paljon happea tietty jätevesimäärä kuluttaa seitsemän vuorokauden aikana. Jos hapen kulutus on
suurta, vesistössä saattaa erityisesti jääpeitteen alla aiheutua happikatoa, joka johtaa kalojen karkottumiseen ja pahimmillaan kalakuolemiin. Massan valmistuksen eri vaiheissa puusta liukenee aineita, pääasiallisesti hiilihydraatteja, jotka vedessä hajotessaan kuluttavat happea, mutta muuten ovat sinänsä harmittomia /4/.
Vesistöjen happea kuluttavasta kuormituksesta lähes 90 % on peräisin metsäteollisuudesta. Kuten kuvasta 1.
huomataan, on metsäteollisuuden aiheuttama biologinen hapenkulutus kuitenkin laskenut lähes neljännekseen siitä, mitä se oli kaksikymmentä vuotta sitten. Lisäksi on huomattava, että sellun tuotanto on tuona aikana kasvanut kolmanneksella ja paperin ja kartongin tuotanto kaksinkertaistunut /4/.
2000
1500
1000
500
0
Kuva 1. Vesistöjen happea kuluttava kuormitus Suomen metsäteollisuudesta vuosina 1970-1989 /4/.
Selluteollisuuden kiintoainekuormitus aiheutuu mm.
kuidun palasten ja kuoren osien joutumisesta vesistöihin. Lisäksi biologisessa puhdistuksessa muutetaan liuenneessa muodossa olevia epäpuhtauksia kiinteään muotoon.
HAPPEA KULUTTAVA KUORMITUS M ETSÄTEOLLISU U DESTA
vuosina 1970-1989
BOCUd
I II
-70 -90 -05-67-68-69Kuvassa 2. on esitetty Suomen metsäteollisuudesta aiheutuvan kiintoainekuormituksen kehittyminen
viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana. Kuten kuvasta huomataan, kiintoainekuormitus on laskenut viidenteen osaan metsäteollisuuden kasvusta huolimatta.
VESISTÖJEN
KIINTOAINEKUORMITUS SUOMEN
METSÄTEOLLISUUDESTA vuosina 1970-1989
Kuva 2. Vesistöjen kiintoainekuormitus Suomen metsäteollisuudesta vuosina 1970-1989 /5/.
Vesistöjen rehevöitymistä aiheuttavat ravinteet;
fosfori ja typpi, jotka metsäteollisuudessa ovat peräisin puuraaka-aineesta. Metsäteollisuuden osuus maamme vesistöjen fosforikuormituksesta on noin 10 % ja typpikuormituksesta 3 %. Metsäteollisuuden aiheuttama ravinnekuormitus on muista vesistöpäästöistä poiketen viime vuosikymmeninä hieman lisääntynyt /5/.
Jätevesikuormitusta on pyritty vähentämään kehittämällä sellun valmistuslaitteistoa siten, että käytettäviä vesimääriä voidaan pienentää ja vettä voidaan
kierrättää. Näin on päästykin hyviin tuloksiin: kun 1950-luvulla tehtiin yksi tonni sellua, tarvittiin kymmenen kertaa niin paljon vettä kuin tänään /4/.
Sellun valkaisu on kuitenkin ympäristönsuojelun kannalta teknisesti hankala ongelma. Valkaisu- kemikaalien klooripitoiset yhdisteet aiheuttavat kierrätettyinä syöpymistä ja valkaisussa tarvittavat vesimäärät ovat moninkertaiset sellun keiton
tarvitsemiin verrattuna, joten sulfaattitehdas ei valkaisun osalta voi olla täysin suljettu. Ulostuleva vesimäärä on noin 30-35 m3/tonni, joten pääosa tehtaasta vesistöön kulkeutuvasta orgaanisesta aineesta joutuu yleensä vesistöön valkaisimon kautta /4/.
Sulfaattisellun valkaisussa pyritään kloorin käyttöä vähentämään. Klooria käytetään vähenevässä määrin kloorikaasuna ja lisääntyvästi klooridioksidina,
jolloin kloorin käytöstä aiheutuvat haitat vähenevät.
Muita kloorin käytön vähentämismenetelmiä ovat jatkettu keitto ja happialkuinen valkaisu, vaikkakaan se ei
poista kokonaan kloorin käytön tarvetta /5/. Uusi klooriton valkaisumenetelmä on biologinen valkaisu.
Ongelmalliseksi kloorin käytön tekee kloorin taipumus muodostaa yhdisteitä orgaanisten aineiden kanssa.
Valkaistun sulfaattimassan valmistuksessa muodostuviin orgaanisiin yhdisteisiin sitoutuneiden halogeenien, kuten kloorin, määrää ilmaistaan AOX-käsitteellä.
Suomessa AOX-päästöt vuonna 1989 olivat 2,7 kg
valkaistua sellutonnia kohti (vuonna 1986 vastaava luku oli arviolta 4,6 kg/tonni) /5/.
Saksassa, jossa ei ole lainkaan sulfaattitehtaita, pidetään sulfiittisellua ympäristöystävällisempänä vaihtoehtona, koska sitä ei tarvitse kloorivalkaista.
Myös Ruotsissa pidetään peroksidivalkaistua sulfiitti- sellua parempana vaihtoehtona kloorivalkaistuun
sulfaattiin verrattuna /7/. Näin onkin, jos huomioidaan vain AOX-päästöt. On kuitenkin huomattava, että
sulfiittitehtaat aiheuttavat muita ympäristöongelmia moninkertaisine rikkidioksidipäästöineen sulfaatti- tehtaisiin verrattuna.
Selluteollisuuden valkaisuprosesseissa syntyy myös vähäisiä määriä dioksiineiksi nimitettyjä yhdisteitä.
Nämä yhdisteet ovat hitaasti hajoavia ja osa niistä on eläinkokeiden perusteella todettu erittäin
haitallisiksi jo pieninä annoksina /5/. Vuonna 1989 tehtiin suomalaisilla sellutehtailla tutkimus massojen sisältämistä dioksiini- ja furaanipitoisuuksista.
Tulosten mukaan haitallisia dioksiineja ei synny, kun valkaisun ensimmäisessä vaiheessa klooridioksidin osuus on yli 50 % ja kokonaisklooriannos on riittävän pieni /7/.
Suomen sellutehtaiden jätevedet puhdistetaan pää
sääntöisesti biologisesti aktiivilietemenetelmällä.
Menetelmä poistaa jätevesien orgaanisista kloori
yhdisteistä 30-50 % /5/. Vesiensuojelun tavoiteohjelman mukaisesti vuonna 1995 kaikilla massa- ja paperi-
teollisuuslaitoksilla tulisi olla biologinen jätevedenkäsittely /4/.
Ilmaan joutuvia selluteollisuuden päästöjä ovat rikkipäästöt, hajupäästöt, typenoksidipäästöt, hiilidioksidipäästöt ja hiukkaspäästöt.
Vuonna 1989 selluteollisuuden rikkidioksidipäästöt olivat n. 52 000 tonnia. Päästöt ovat tuotannon kasvusta huolimatta vähentyneet mm. ilmansuojelu- toimenpiteiden tehostumisen ja sulfiittiprosessien vähenemisen myötä. Esimerkiksi 1980-luvun aikana päästöt ovat alentuneet puoleen /5/.
Sulfaattisellun valmistusprosessissa muodostuu
pelkistyneitä ja haihtuvia rikkiyhdisteitä, joista osa joutuu ilmakehään. Pelkistyneet rikkiyhdisteet
aiheuttavat hajua, koska ne esiintyvät mm. rikkivetynä ja muina valkuaisaineiden hajoamistuotteina, joille ihmisen hajuaisti on erittäin herkkä. Sulfiitti- prosesseissa pelkistyneitä rikkiyhdisteitä ei sen sijaan synny /5/.
Selluteollisuuden typenoksidipäästöt ovat n. 6000 t/a.
Niiden arvioidaan tuotannon kasvusta johtuen hieman lisääntyvän vuoteen 2000 mennessä /5/.
Selluteollisuudessa syntyvät hiilidioksidipäästöt liittyvät lähinnä jäteliemien polttoon /5/.
Maaperää kuormittavia jätteitä muodostuu lietteistä ja tuhkasta. Jäteveden puhdistamolta tulevat lietteet ovat pääasiassa mekaanisessa puhdistuksessa syntyvää
primäärilietettä, mutta aktiivilietelaitosten yleistyessä kasvaa myös ns. biolietteiden osuus.
Kolmantena ryhmänä ovat kemialliset lietteet, jotka syntyvät, kun mekaanista puhdistusta tehostetaan kemikaaleilla. Suurimmat tuhkamäärät puolestaan
syntyvät energian tuotannon yhteydessä ja savukaasujen puhdistuksessa. Biolietettä syntyy jäteveden
biologisessa puhdistuksessa käytetyn menetelmän mukaan 10-20 kg tuotettua sellutonnia kohti /5/.
Kiinteiden jätteiden muodostumista minimoidaan
käyttämällä jätteet mahdollisimman tarkoin raaka- tai polttoaineena /5/.
3.1.2. Mekaaniseen massaan liittyvät ympäristö
vaikutukset
Mekaanisen massan valmistuksen tärkein ympäristö
vaikutus koskee suurta energian kulutusta. Mekaaniset massanvalmistusmenetelmät vaativat tuotettua tonnia kohti 2-4 kertaa enemmän sähköä kuin kemialliset massanvalmistusmenetelmät /5/.
Koska mekaanisen massan valmistuksessa käytettävä sähkö on osittain peräisin fossiilisista polttoaineista,
lisätään näin ollen kasvihuoneilmiön nopeutumista.
Positiivisena seikkana voidaan kuitenkin pitää sitä, että mekaanisen massan valmistuksessa syntyvä lämpö voidaan käyttää hyödyksi paperin kuivatuksessa /5/.
Seuraavassa on esitetty tyypillisiä sanomalehtipaperin valmistukseen käytettävän mekaanisen massan tuotannon energian kulutuslukuja /9/:
Hiokkeen valmistus
Painehiokkeen valmistus Kuumahierteen valmistus Kemikuumahierteen valmistus
1470 kWh/t 1580 kWh/t 2360 kWh/t 2100-2800 kWh/t Luvut sisältävät myös valkaisun energian kulutuksen.
Mekaanisen massan valmistuksessa syntyvien jätevesien koostumus riippuu saannosta, johon vaikuttavat puulaji
ja prosessiparametrit, kuten myös lisättävien kemikaalien määrä /9/.
Voimakkaasti hartsipitoiset puulajit saastuttavat jätevesiä hartseilla ja rasvahapoilla, jotka ovat huonosti hajoavia. CTMP-tuotantolaitosten jätevesiä pidetään myrkyllisempinä vesistölle kuin sulfaatti- sellutehtaiden jätevesiä /9/.
Mekaanisen massan positiivisia puolia ympäristön
kannalta on puusta saatava suuri saanto. Mekaanisilla massanvalmistusmenetelmillä puusta saadaan talteen 95-97 %, kun taas sellun tuotannossa saanto on noin puolet puusta /5/. Loppuosa puusta poltetaan ja hyödynnetään energian tuotannossa.
Ympäristön kannalta positiivista on myös se, että
mekaanisen massan valkaisussa ei tarvita klooria, vaan valkaisu voidaan suorittaa ditioniitilla tai
peroksidilla tai näiden yhdistelmällä.
3.1.3. Uusiomassaan liittyvät ympäristökysymykset
Uusiomassasta valmistettu paperi luokitellaan yleensä ympäristöystävälliseksi. Euroopassa suunnitellaan mm.
ekomerkkiä, joka annettaisiin mahdollisesti vain sellaisille paperituotteille, jotka sisältävät merkittävästi kierrätettyä raaka-ainetta /10/.
Uusiomassan käytöllä onkin monia ympäristöön
vaikuttavia etuja verrattuna neitseellisen kuidun käyttöön. Näitä etuja ovat mm. /11/:
- Metsävarojen säästyminen.
- Kaatopaikkojen tarpeen väheneminen.
- Energian kulutus on vähäisempää, jonka vuoksi myös höyrykattilan päästöt ilmaan ovat pienemmät.
- Hajupäästöt ovat pienemmät.
- Jätevesivirta on yleensä pienempi.
Vaikka uusiomassa onkin monessa suhteessa ympäristö
ystävällistä, liittyy siihen kuitenkin myös ympäristölle haitallisia vaikutuksia.
Uusiomassan valmistuksesta aiheutuu paljon kiinteää jätettä. Sekalaista kiinteää jätettä muodostuu
keräyspaperin vastaanotto- ja käsittelyalueilla
olevista paalinaruista, kuormalavoista ja laatikoista.
Kiinteää jätettä aiheutuu myös rejektiksi joutuvasta kierrätykseen kelpaamamattomasta paperista. Myös
lajittamopoiste eli rejekti on kiinteää jätettä. Liete, joka syntyy aikakauslehtipaperin siistauksessa eli
painovärin poistossa, sisältää yleensä kuituja, painoväriä sekä suuria määriä pigmenttiaineita.
Siistauksessa syntyvä liete on yleensä vaaratonta, mutta tästä ei voida kuitenkaan aina olla täysin varmoja /11/.
Siistauslaitosten jätevedet eroavat neitseellistä kuitua käyttävien tehtaiden jätevesistä monella
tavalla. Siistaamoiden jätevedet sisältävät vähemmän väriaineita ja suurempia konsentraatioita raskas
metalleja ja kokonaiskiintoainesta. Siistaamoiden jätevedet saattavat sisältää myös polykloorattuja bifenyylejä (PCB). Siistausjätevesillä ei yleensä ole myrkkyongelmia, jos ne on kunnolla käsitelty, mutta
sääntöjen tiukentuessa tietyt myrkyt saattavat tulla ongelmiksi /11/.
Eräs uusiomassaan liittyvä ympäristökysymys koskee veden kulutusta, koska paperin valmistus uusiomassasta kuluttaa enemmän vettä kuin neitseellisestä kuidusta valmistaminen /12/.
4.1.4. Paperin ia kartonkiin liittyvät ympäristöasiat
Paperin ja kartongin valmistus aiheuttaa jossain määrin vesistökuormitusta. Kiintoainekuormitus aiheutuu mm.
kuidun palasten ja täyte- sekä päällystysaineiden joutumisesta vesistöön /5/.
Paperin valmistuksessa käytettävistä lisäaineista ovat suurin ryhmä täyteainepigmentit; talkki, kaoliini, CaCO, ja Ti02. Nämä saadaan yleensä poistettua jätevesistä mekaanisella ja kemiallisella selkeytyksellä, mutta vesistöön joutuessaan ne aiheuttavat hienoa kiinto
ainetta. Erityisesti titaanidioksidi aiheuttaa jo erittäin pieninä pitoisuuksina esteettistä haittaa veden värimuutoksena. Muut pigmentit aiheuttavat veden samentumista ja pöhjakerrossedimentin muutoksia, joka saattaa haitata kalojen kutua ja muita elinolosuhteita.
Pigmenttien joutuessa vesistöön niiden vaikutus ulottuu kuitenkin yleensä pienelle alueelle /13/.
Tärkeitä paperin valmistuksessa käytettyjä kemikaaleja ovat myös tärkkelys ja muut orgaaniset vesiliukoiset kemikaalit, kuten CMC. Tärkkelystä esiintyy päällystys- pastassa ja sitä voidaan käyttää myös pintaliimana.
Nämä kemikaalit liukenevat helposti jäteveteen ja aiheuttavat biologista hapen kulutusta /13/.
Hydrofobisuuden vähentämiseen käytetyt massaliimat, kuten AKD, ASA ja hartsiliimat, samoin kuin märkä-
lujaliimat aiheuttavat ongelmia lähinnä vain satunnais
päästöjen yhteydessä. Muutoin ne sitoutuvat kuituun eivätkä joudu jätevesiin. Satunnaispäästöinä nämä kemikaalit aiheuttavat kalakuolemia ja lisäksi on huomioitava, että näiden kemikaalien hartsi- ja rasvahapot ovat toksisia aineita /13/.
Paperin valmistuksessa käytettävissä vesissä olevia metalleja ja raskasmetalleja pyritään sitomaan kelaatin muodostajilla, joita ovat EDTA ja DTPA. Nämä kemikaalit saattavat epäpuhtautena sisältää fosforia, josta
aiheutuu fosfori— 1. ravinnepäästöjen kasvaminen /13/.
Muita paperin valmistuksessa käytettyjä kemikaaleja käytetään vähäisemmässä määrin ja ne aiheuttavat ongelmia lähinnä satunnaisina päästöinä, jolloin ongelmat voivat olla hyvinkin vakavia. Esimerkiksi 1imantorjunta-aineet tappavat bakteereja, joten ne
sekoittavat biologisen puhdistuksen ja aiheuttavat näin vesistöhaittoja /13/.
Paperi- ja kartonkitehtailla syntyviä jätevesi-
emissioita voidaan vähentää siirtymällä mahdollisimman suljettuihin vesikiertoihin ja vähentämällä muutenkin veden käyttöä.
Paperiteollisuuden ilmaan joutuvat päästöt eli rikki
dioksidipäästöt ovat peräisin energian tuotannosta /5/.
Monet paperi- ja kartonkilajit soveltuvat käytön jälkeen erinomaisesti kierrätettäväksi. Suomessa otettiin vuonna 1991 keräyspaperia talteen
455 500 tonnia. Talteenottoprosentti talteenotto- kelpoisesta paperista ja kartongista oli 51 % /14/.
Suomen keräysaste on kansainvälisesti varsin korkea, mutta maamme pieni kansa ei pysty käyttämään sellaista osuutta tuottamastaan paperista, jotta keräyskuidun osuus tuotetusta paperi- ja kartonkimäärästä saataisiin Keski-Euroopan ja USA:n tasolle /10/.
Paperinkeräys Oy luokittelee mm. sanomalehdet,
aikakauslehdet, mainospaperit, ruskeat pahvit, ruskeat kartongit, ruskeat voimapaperit, atk-paperit, kopio- paperit ja konekirjoituspaperit erinomaisesti
kierrätettäviksi. Sen sijaan keräyspaperiksi
kelpaamattomia Paperinkeräys Oy:n mukaan ovat mm. märät ja likaiset paperit, maitotölkit, vahatut paperit ja pahvit, kirjekuoret ja alumiinipaperit /14/.
Se osa paperista, joka on huonosti muokattavissa uudelleenkäyttöön, on taloudellisinta ja ympäristön- suojeluperustein tarkoituksenmukaisinta käyttää
polttoaineena energian tuotannossa, sillä paperin
polttaminen tuottaa samoja aineita kuin puun palaminen.
Toisaalta puuvapaa paperi voidaan luokitella jopa puuta
"puhtaammaksi", sillä siitä puuttuvat pihka ja
ligniini. Märkä ja likainen paperi voidaan kompostoida, sillä kuidut hajoavat luonnossa /15,16,17/.
3.2. Öljy-, kaasu- ja hii1iperustaisten raaka-aineiden ympäristövaikutukset
Öljy, maakaasu ja hiili ovat uusiutumattomia
luonnonvaroja. Öljyn määrä maapallolla on rajallinen, mutta se ei tarkoita, että öljy olisi maailmasta
loppumassa. Ei ole olemassa tarkkaa tietoa siitä, kuinka paljon maapallolla kaikkiaan on öljyä. Koska öljyä jatkuvasti etsitään ja löydetään lisää, ja
merkitään sitten todettujen öljyvarojen joukkoon, tämä
"käsivarasto" - todetut öljyvarat - on muuttuva suure /18/.
3.2.1. Muovit ia ympäristö
Muovien perusraaka-aineita ovat öljy, maakaasu ja hiili. Kuten todettiin, nämä kaikki ovat
uusiutumattomia luonnonvaroja. Lähteen /19/ mukaan kuitenkin vain kolmea prosenttia maailmassa tuotetusta öljystä ja kaasusta käytetään muovien valmistukseen.
Kun muovia valmistetaan, tapahtuu päästöjä ilmaan ja veteen. Muovin tuotanto aiheuttaa hiilivetypäästöjä sekä ilmaan että veteen. Muovin valmistuksessa syntyy lisäksi veteen pieniä fenolipäästöjä. Jos verrataan paperin ja muovin valmistuksessa syntyviä päästöjä on todettava, että paperin valmistuksessa ei synny
hiilivetypäästöjä veteen lainkaan ja ilmaankin ne ovat hyvin pieniä. Fenolipäästöjä ei paperin valmistuksessa synny lainkaan. Sen sijaan paperin valmistuksessa
syntyy yli sata-kertainen vesistön happea kuluttava kuormitus ja lisäksi veteen pääsee paperin
valmistuksesta orgaanisia klooriyhdisteitä. Sekä polyeteenin että paperin valmistus aiheuttaa ilmaan rikkidioksidi-, typpioksidi-, hiilimonoksidi- ja pöly- päästöjä /20/. Ekstruusiopäällystys ja -laminointi ei juuri aiheuta päästöjä /17/.
Ympäristövaikutuksia tutkittaessa on huomioitava myös muovin kierrätettävyys. Puhdasta muovijätettä pystytään
jossain määrin kierrättämään. Paperinjalosteissa muovi on laminoitu tai päällystetty paperin tai kartongin päälle, jolloin muovijätteen kierrätys on hankalampaa.
Jalostusprosessissa pystytään mm. ekstruusiossa syntyvä reunanauha käyttämään uudelleen sekoittamalla se alku
peräisen polymeerin sekaan tai reunanauha voidaan ottaa talteen ja käyttää muiden valmisteiden raaka-aineena /21/. Muovituotteiden tuotannossa puhdas muovijäte menee takaisin tuotantoon /17/.
Muovin ja paperin erottaminen toisistaan pulpperoimalla ja sen jälkeen suoritettavalla lajittelulla alkaa olla teknologisesti mahdollista, mutta käytännössä tätä ei vielä juuri tapahdu, koska kierrätyskuidun käyttäjillä on parempaa jätettä saatavilla /22/. Saksassa on muovi- päällysteiset paperit hyväksytty keräyspaperin joukkoon /17/.
Muovin ja paperin yhdistelmämateriaalin uudelleen- käyttökohteet ovat vähäisiä. Paperin ja polyeteenin yhdistelmäjätettä on käytetty kukkaruukkujen, paperi
rullien hylsyjen, huonekalujen tukiosien ja kuorma- lava jalkojen valmistukseen /23/.
Eräs muovijätteen käsittelytapa on poltto. Muovien
polttoon liittyvät ympäristövaikutukset koskevat muovin palamistuotteita. Muovien palaminen on erittäin
monimutkainen tapahtuma ja poltto-olosuhteilla on ratkaiseva merkitys palamisen täydellisyyteen. Eri muovien palamisessa muodostuvien palamistuotteiden määrä ja koostumus ovat riippuvaisia palamisolo- suhteista.
Polyeteenin täydellisen palamisen tuloksena syntyy hiilidioksidia ja vettä, mutta epätäydellisessä
palamisessa syntyy monia pienimolekyylisiä hiilivetyjä ja hapettuneita yhdisteitä /24/.
Polypropeenia poltettaessa hapen läsnäollessa ovat päähajoamistuotteet pienimolekyylisiä hiilivetyjä. Yli 1000°C:n lämpötilassa palamistuotteina on etupäässä hiilidioksidia ja vähemmässä määrin aromaattisia yhdisteitä. Alhaisissa lämpötiloissa ( 300°C...400°C) syntyy palamistuloksena myös haihtuvia rasvahappoja, formaldehydiä ja akroleiinia /24/.
Muoveista PVC:n (polyvinyylikloridin) poltto aiheuttaa eniten ympäristöhaittoja. PVC:n palamisen päätuotteet ovat kloorivety, hiilidioksidi, hiilimonoksidi ja vesi.
Vapautuva kloorivety liukenee savukaasuissa olevaan kosteuteen tai ilman kosteuteen muodostaen suolahappoa,
joka aiheuttaa happosateita. Nykyisillä jätteenpoltto- laitosten savukaasunpuhdistuslaitteilla pystytään
kuitenkin poistamaan parhaassa tapauksessa jopa 99 % kloorivedystä. PVC:n palamistuotteina on tavattu myös pieniä määriä myrkyllisiä dioksiineja /24/.
Suomen luonnonsuojeluliiton /25/ julkaisussa on
eteenimuovit ja propeenimuovit luokiteltu suhteellisen haitattomasti poltettaviksi. Savun muodostuksen takia on edellistä hankalammiksi poltettaviksi luokiteltu styreeni- ja PET-muovit (polyeteenitereftalaatti).
PVC:n lisäksi julkaisussa ei suositella myöskään amidi- ja uretaanimuovien polttoa, koska ne sisältävät typpeä, joka poltettaessa vapautuu haitallisissa muodoissa, mm.
typen oksideina ja vetysyanidina.
Poltettaessa muovia yhdyskuntajätteen mukana muovit parantavat yhdyskuntajätteen polttoarvoa. Muovit voivat nostaa jätteen lämpöarvoa 3-6 MJ/kg jätettä. Muovijäte laskee yhdyskuntajätteen kosteuspitoisuutta, mikä
edesauttaa palamista. Muovit voivat nostaa palamis- lämpötilaa ja parantaa näin ollen palamistulosta. Liian suuret määrät muovia voivat osaltaan aiheuttaa epä
täydellistä palamista, koska muovien nopea syttyminen ja palaminen aiheuttavat hapen nopean kulumisen tuli- pesän palamisilmassa. Lisäksi sulavat muovit voivat tukkia arinan ja estää näin hapen pääsyn tulipesään /24/.
Muovien sijoittaminen kaatopaikoille ei ole niiden oikea hävittämistapa. Muovit ovat hajoamattomia ja niiden lisäaineita, kuten pehmittimiä, saattaa uuttua kaatopaikan suotoveteen /26/.
Nykyisin on kehitetty hajoavia muoveja, joiden on
tarkoitus olla ympäristöystävällisempiä kuin tavalliset hajoamattomat muovit. Hajoavat muovit jaetaan neljään luokkaan; valossa hajoavat polymeerit, tärkkelys
pitoiset lämpömuovit, tärkkelyspitoiset muovit ja luonnollisesti hajoavat biopolymeerit.
Lähteessä /27/ on esitetty, että hajoaviin muoveihin liittyy kuitenkin seikkoja, jotka asettavat niiden ympäristöystävällisyyden osittain kyseenalaiseksi.
Ensinnäkään hajoavat muovit eivät ole ratkaisu kasvavaan kiinteän jätteen ongelmaan ja niiden kehittäminen saattaa viedä resursseja pois muovien kierrätyksen kehittämiseltä. Toiseksi hajoavat muovit eivät itse asiassa hajoa niin nopeasti kuin arvellaan
ja hajoamisessa syntyviä sivutuotteita ei ole vielä tutkittu riittävästi. Voi olla, että hajoamisessa syntyy myrkyllisiä yhdisteitä muoveissa olevista katalysaattoreista, stabilisaattoreista ja
polymeroitumattomista monomeereista.
3.3. Alumiinin aiheuttamat ympäristövaikutukset
Alumiinia valmistetaan bauksiitista, jota esiintyy vuoristoissa troopisella ilmastovyöhykkeellä. Raaka- ainevaroja riittää lähes rajattomasti, koska niitä on arvoitu olevan n. 25 miljardia tonnia /28/.
Huomattavin alumiinin aiheuttama ympäristövaikutus on sen valmistukseen kuluva suuri energiamäärä. Yhden alumiinitonnin valmistus vaatii 13 000...17 500 kWh/t sähköenergiaa /28/. Vertailukohteeksi voidaan ottaa paljon energiaa kuluttavan TMP:n tuotanto, jonka valmistus vaatii energiaa 2 360 kWh/tonni /9/.
Toisaalta on kuitenkin huomattava, että alumiini on kevyt materiaali ja sen käyttökohteissa sitä tarvitaan vain hyvin pieniä painomääriä. Nykyisin valmistettavan alumiinifolion paksuus on jopa vain 6 mikronia
(0,006mm). Nestepakkauskartongeissa käytettävän
alumiinifolion paksuus on yleensä 6,65 mikronia, joka tarkoittaa, että yhdestä kilosta alumiinia voidaan valmistaa 55 m3 foliota /28/.
Taulukossa 1. selvitetään alumiinifolion ympäristöprofiilia.
Taulukko 1. Yhden alumiinifoliokilon valmistus bauksiitista Ruotsissa /28/.
Energia Polttoaine Sähkö (kWh)
(kWh) 14,2
24,9
Raaka-aine (esimerkki)
Bauksiitti (kg) 5,0
Hiilianodit (kg) 0,5
Öljy (kg) 0,07
Poistuu ilmaan (esimerkki)
Pöly (g) 0,02
N0X (g) 0,02
SO, (g) 0,04
CO (g) 0,02
C02 (g) 2,8
Hiilivety (g) 0,05
Puhdasta alumiinia voidaan kierrättää rajattoman monta kertaa, koska sulatetun materiaalin ominaisuudet ovat täsmälleen samat kuin alkuperäisellä materiaalilla lukuunottamatta sen likaantumista. Jos kyseessä on paperinjaloste, on muistettava, että alumiini- laminaattia ei voi sulattaa /28/.
Lähteen /28/ mukaan alumiini palaa hyvin
kontrolloidussa jätteenpolttolaitoksessa, ja alumiini
folion lämpöarvo on sama kuin hiilen. Jos polttolämpö
tila on tarpeeksi korkea ja happea on riittävästi
saatavilla, poltossa syntyy vaaratonta alumiinioksidia (Al,Oj), joka on yksi maaperän tavallisimmista aineista.
3.4. Päällystyspastojen aiheuttamat ympäristö
vaikutukset
Päällystyspastat koostuvat pigmenteistä ja side
aineista. Päällystyspigmentit ovat samoja kuin paperin valmistuksessa käytettävät täyteainepigmentit (näitä on käsitelty luvussa 3.1.4.).
Sideaineina päällystyspastoissa käytetään tärkkelystä, latekseja ja muita apukemikaaleja. Tärkkelys liukenee helposti jäteveteen ja aiheuttaa biologista hapen kulutusta. Lateksien joutuessa veteen ne aiheuttavat kalakuoleraia /13/.
Päällystyspastojen kuiva-ainepitoisuus on korkea,
jolloin pienikin määrä pastaa aiheuttaa suuren päästön.
Tämän vuoksi pastoilla on oltava talteenotto-
järjestelmät. Pastat aiheuttavat vesistöön päästessään ennen kaikkea esteettistä haittaa. Pastojen käsittely aiheuttaa myös laitteiston pesutarvetta, jolloin on myös huomattava pesuvesien talteenotto ja niiden erilliskäsittely /13/.
3.5. Liimojen aiheuttamat ympäristövaikutukset
Yksi paperin kierrätyksen suurimmista ongelmista on paperinjalosteissa käytettävät liimat, kuten kartonki- koteloiden sivuliimat. Ne eivät hajoa vedessä
pulpperoitäessä ja huonontavat näin ollen
kierrätettävien paperien ja kartonkien laatua /29/.
Lähteen /30/ mukaan on olemassa vähintään
seuraavanlaiset kolme tapaa ratkaista tahmo-ongelma (tahmojen pääkomponentteja ovat hot-melt ja muut liimat):
A. Lajitella keräyspaperi ennen prosessia ja poistaa kaikki tahmoaineita sisältävä materiaali.
B. Tehdä kaikki tahmoaineet pulpperoitaviksi.
C. Jatkaa nykyistä lajittelu- ja puhdistustapaa, mutta yrittää parantaa sitä. Tahmojen erottelutapoja ovat:
uuttaminen liuottimena, levyerottelu,
sakeuttaminen, lajittelu, vaahdotus, pesu ja hajottaminen.
Näistä lajittelu- ja puhdistustavan parantaminen on nykyinen suuntaus /30/.
Merkittävä liimojen aiheuttama ympäristövaikutus koskee niissä käytettäviä liuottimia. Liuotinpohjäisten
liimojen käytössä syntyy ilmaa saastuttavia päästöjä.
Lisäksi liuotinpohjäiset liimat saattavat olla helposti syttyviä ja myrkyllisiä /31/.
Liuotinpohjäisten liimojen käyttö on nopeasti
vähenemässä. Niiden sijalle on kehitetty erilaisia ympäristöystävällisempiä liimoja. Tällaisia ovat
esimerkiksi UV-valon tai elektronisuihkun vaikutuksesta verkkoutuvat liimat. Näiden liimojen saastuttamis-
vaikutus, myrkyllisyys ja syttyvyys on vähäisempi kuin konventionaalisilla liuotinpohjäisillä liimoilla.
Taulukossa 2. on vertailtu UV/EB-liimalaminoinnin ympäristövaikutuksia muihin konventionaalisiin liimalaminointisysteemeihin /31/.
Taulukko 2. UV/EB-liimalaminoinnin ympäristöhaittojen vertailu muiden konventionaalisten
liimalaminointimeneteImien kanssa /31/.
Liimalaminointityyppi Ympäristöhaitta
UV/EB Vähäinen
Epoksi-pohj ainen Vähäinen
Polyuretaani-pohjäinen Isosyanaatin
aiheuttama terveys
riski
Kumi-pohjainen Liuottimen
aiheuttamat päästöt
Hot-melt Vähäinen
Myös polyuretaani-pohjäisiä liimoja on kehitetty ympäristöystävällisemmiksi tekemällä niistä vesi
pohjaisia. Tämä on tapahtunut siten, että hydrofiilisen ryhmän paikalle on sijoitettu polyuretaanin esi—
polymeeri, jolloin liukeneminen veteen on mahdollista /32/.
Veden käyttö liuottimen sijasta vähentää haihtuvia orgaanisia emissioita ja hajuongelmia. Vesipohjainen liima voidaan puhdistaa pinnoilta usein vedellä ja saippualla, eivätkä vesipohjaiset liimat aiheuta syttymisvaaraa /32/.
3.6. Lakkojen ja vahojen aiheuttamat ympäristö
vaikutukset
Lakkojen ympäristövaikutukset liittyvät lähinnä lakoissa käytettävien liuotinaineiden ympäristö
vaikutuksiin. Myös lakkoja on nykyisin kehitetty yhä enenevässä määrin vesipohjaisiksi. Lisäksi lakat aiheuttavat tahmo-ongelmia paperia kierrätettäessä.
Vahojen ympäristövaikutukset liittyvät myös paperin kierrätykseen. Vahoja sisältävät kartongit eivät kelpaa kierrätykseen, koska vahattu keräyspahvi on aiheuttanut huomattavia tahmo-ongelmia sitä raaka-aineenaan
käyttävillä paperitehtailla /33/.
4. ENERGIAN KULUTUS JA TALTEENOTTO
Yli 90 % maailman energian tuotannosta perustuu fossiilisten polttoaineiden - kivihiilen, öljyn, maakaasun ja turpeen käyttöön. Niiden alati kasvavan kulutuksen johdosta on maapallon ilmastotasapaino alkanut horjua. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on 1800-luvun alusta kasvanut kolmanneksella ja tulee nykyisellä kasvuvauhdilla kaksinkertaistumaan
v.2030-2050 mennessä. Tämä merkitsee maapallon ilmaston lämpenemistä 2-5°C /4/.
4.1. Metsäteollisuuden energian käyttö
Massan- ja paperinvalmistus vaativat runsaasti energiaa. Metsäteollisuus on Suomen suurin
energiankuluttuja. Metsäteollisuuden (sisältää myös mekaanisen metsäteollisuuden) osuus kokonaisenergian- kulutuksesta on noin neljännes ja sähkönkulutuksesta noin kolmannes, v.1989 n.18,8 TWh. Kolmannes metsä
teollisuuden käyttämästä sähköstä tuotetaan kuitenkin sellutehtaiden vastapainevoimana. Metsäteollisuuden prosessit ovatkin suuri yksittäinen kotimainen energian tuottajaryhmä, suurempi kuin esimerkiksi vesivoima
laitokset /34,5/.
Metsäteollisuuden energiankäytön rakenteessa korostuu ympäristöä vähiten kuormittavien lähteiden, puun sekä vesivoiman ja ydinvoiman osuus. Fossiilisista poltto
aineista hiilen ja etenkin öljyn osuus on vähentynyt, maakaasun ja turpeen käyttö taas on kasvanut
(taulukko 3) /5/.
Taulukko 3. Metsäteollisuuden energiankäytön
rakennemuutos (%) vuosien 1973 ja 1989 välisenä aikana /5/.
1973 1989
Puuperäinen 37 40
öljy 37 5
Maakaasu - 9
Hiili 6 4
Turve - 3
Vesivoima 8 14
Ydinvoima - 25
Muu ostosähkö 12
Tulevaisuudessa sähköä tarvitaan yhä enemmän mm.
paperinvalmistuksen kasvun vuoksi. Tuotannon kehitys
arvioihin perustuva todennäköisin sähköntarpeen taso V. 1995 on noin 23 TWh /4/.
Suomen metsäteollisuuden prosessit ovat suunnittelultaan, laitteistoltaan ja ohjaus
järjestelmiltään huippuluokkaa maailmassa. Myös energian käytön tehokkuuden osalta ne ovat yleensä parhaan tunnetun tekniikan mukaisia. On ilmeistä, että suurin osa ns. helposta energiansäästöstä on jo tehty ja oleellisten energiankulutussäästöjen saavuttaminen edellyttää perusteellista tutkimusta ja suuria
tutkimuspanoksia /34/.
Metsäteollisuuden energiankäytön - erityisesti sähköenergian kulutuksen - ja säästöpotentiaalin kannalta tärkeimmät kokonaisuudet ovat mekaanisen massan valmistus ja varsinainen paperinvalmistus- prosessi. Vuonna 1989 metsäteollisuuden tuotanto
laitosten sähkönkulutus jakautui seuraavasti /34/:
Mekaanisen massan valmistus 39 % Kemiallisen massan valmistus 22 % Paperin valmistus 34 % Mekaaninen metsäteollisuus 5 %
Taulukossa 4 on esitetty pumppumassanvalmistuksen ja paperinvalmistuksen energiatarpeita ja prosessien tuottamia energiamääriä.
Taulukko 4. Pumppumassan ja paperinvalmistuksen ostoenergiatarpeet /35/.
Polttoaineet, kWh/t Sähköenergia, kWh/t
Höyrynkehitys
Tarve Oma keh. Osto(+) Tarve Oma keh. Osto Myynti(-)
Pumppumassa Hioke
Hierre Puolikem.
V-ton havusulfaat.
V-tu havusulfaatti V-tu koivusulfaat.
Uusiomassa
Paperi Sanomalehti SC-paperi LWC-paperi Hienopaperi Voimapaperi Kraftlaineri
0 528 -528
-588 528 -1116
2026 1250 776
3747 5278 -1531
5353 5556 -203
4588 5556 -968
191 0 191
2096 2384 2556 2982 3005 1977
1450 0 1450
2100 0 2100
520 238 282
490 440 50
760 628 132
760 539 221
350 22 328
700 294 406
700 333 367
610 355 255
900 416 484
1000 421 579
440 277 163
4.2. Muoveja koskevat energiakysymykset
Muoveja pidetään energiataloutensa suhteen
positiivisina. Vaikka muovien tuotanto kuluttaa
energiaa, saadaan suuri osa energiasta takaisin muoveja poltettaessa muovien suuren lämpöarvon vuoksi ja
toisaalta säästetään energiaa myös kuljetuksissa muovin alhaisen painon vuoksi.
Statoilin tehtaalla /18/ on eri muovien energiasisällöiksi esitetty seuraavaa:
High density polyeteeni
(HDPE) 68,600 MJ/tonni
Low density polyeteeni
(LDPE) 71,000 MJ/tonni
Polypropeeni
(PP) 68,800 MJ/tonni
Luvut sisältävät raaka-aineen energiasisällön, raaka- aineiden tuotannon energiankulutuksen ja kuljetuksen sekä polymerisoinnin ja muovin tuotannon energian
kulutuksen .
Taulukko 5. Eri raaka-aineiden lämpöarvot /36/.
KctibkLis|üi
Pip*
PVC
Kevyt pcttoOlly
Роу eteeni
Роу styreeni
0 10 SO 30 40 5
UÜUPÖARVO MJ*j
4.3. Alumiinin energiakysymykset
Kuten alumiiniraaka-ainetta koskevassa luvussa
todettiin, alumiinin valmistus kuluttaa suuria määriä energiaa. Alumiinin valmistus vaatii 47 — 63 MJ/kg sähköenergiaa /37/.
Alumiinin valmistuksessa kulutettavasta energiasta voidaan kuitenkin saada osa takaisin, jos alumiinijäte poltetaan. Ympäristönsuojelullisista syistä polton on tapahduttava kontrolloidussa jätteenpolttolaitoksessa.
Tällöin alumiinin poltosta vapautuu energiaa
seuraavasti verrattuna muihin energialähteisiin /37/:
Alumiini 31 MJ/kg Polttoöljy 34 MJ/kg Talousjäte 10 MJ/kg
5. PAPERITUOTTEEN PÄÄTUOTERYHMÄT
Tämä työ on tehty Yhtyneiden Paperitehtaiden
Paperituotteella, joka on halunnut perehtyä niin omien tuotteidensa kuin muidenkin heidän tuotevalikoimaansa lähellä olevien tuotteiden ympäristöasiohin. Siksi on syytä tutustua tämän yrityksen valmistamiin
tuotteisiin.
5.1. Raskaat teol1isuuskääreet
Paperituotteella valmistettavia raskaita teollisuus kääreitä ovat paperiteollisuuden kääreet, teräs
tuotteiden-, sahatavara- ja rakennusteollisuuden levytavaroiden kääreet. Näistä paperiteollisuuden kääreet muodostavat suurimman Paperituotteen
valmistaman tuoteryhmän /38,39/.
Paperiteollisuuden rullakääreiden raaka-aineena on polyeteenilaminoitu voimapaperi. Paperirullien ulkopäätylaput ovat polyeteenipäällystettyjä
kartonkeja. Paperiteollisuuden kääreiden tehtävänä on suojata tuotetta kosteudelta, mekaanisilta vaurioilta
ja lialta /40/.
Terästuotteiden kääreet on valmistettu paperista, jonka päälle on laminoitu PE-kalvo. Lujuutta antamassa
paperin ja laminaatin välissä on polyesteri- tai
lasikuituverkko ja lisäksi laminaatin pintaan saattaa olla imeytetty korroosionestoainetta. Myös teräs
tuotteiden kääreiden tehtävänä on suojata tuotetta kosteudelta ja mekaanisilta vaurioilta /38/.
Sahatavarakääreiden perusmateriaalina on bitumi- laminoitu voimapaperi, joka on päällystetty
polyeteenillä. Lisäksi väliin on vedetty polyesteri- verkko. Sahatavarakääreiden tehtävänä on suojata
sahatavaraa kosteuden kondensoitumisvaurioilta. Lisäksi kääreen on suojattava tuotetta myös mekaanisilta
kolhuilta kuljetuksen ja siirtojen aikana /38,41/.
Levykääre valmistetaan polyeteenillä laminoiduista kraftlainereista, joiden väliin on liimattu oksa- tai kierrätyskuitupohjäinen kartonki. Myös levykääreiden tehtävänä on antaa kosteussuoja ja suoja mekaanisia kolhuja vastaan /38,41/.
5.2. Kuluttajapakkaukset
5.2.1.Joustopakkaukset
Joustopakkauksissa oleva perusraaka-aine on paperi. Se voidaan päällystää tai laminoida muovilla. Joissakin pakkauksissa halutaan yhdistää kahden eri muovin hyvät ominaisuudet, jolloin muovikerrokset laminoidaan
paperin pinnalle koekstruuderissa /42/.
Joustopakkauksissa käytetään usein myös paperialumiini- folioyhdistelmää, jolloin alumiinifolio liima-
laminoidaan paperin pinnalle /42/.
Usein käytetään näiden kaikkien materiaalien yhdistelmää, jolloin saadaan yhdistettyä kunkin materiaalin hyvät ominaisuudet. Paperilla saadaan
aikaan hyvä painoalasta ja riittävä jäykkyys. Muovi ja alumiini tekevät pakkausmateriaaleista vesi-, höyry-, kaasu- ja aromitiiviitä. Alumiinifolio estää lisäksi valon läpäisyn.
Alumiinifolio voidaan päällystää lakalla, jolloin saadaan aikaan hyvä painatuspinta. Lisäksi lakkaus estää alumiinin suoran kosketuksen tuotteen kanssa,
jolloin pakkauksesta saadaan elintarvikekelpoinen /42/.
Paperituotteen joustopakkausmateriaaleissaan käyttämät paperit ovat usein pigmenttipäällystettyjä hyvän
painettavuuden saavuttamiseksi. Joustopakkauksissa
käytetään kuitenkin myös päällystämättömiä papereita ja yhä enemmän pyritään siirtymään uusiopaperin käyttöön /42/.
Paperituote käyttää muoveista eniten polyeteeniä. Se soveltuu kuumasaumaukseen ja antaa usein riittävän
vesitiiveyden. Rasvan kestävyyttä vaativissa tuotteissa käytetään myös polypropeenia ja muutamissa muissa
tuotteissa eteeni-akryylihappo-kopolymeeriin perustuvaa ionomeeria /42/.
5.2.2. Kartonkipakkaukset
Paperituotteen valmistamat kartonkipakkausmateriaalit ovat muovilla päällystettyjä tai laminoituja, lakattuja tai alumiinifoliolla laminoituja. Myös kartonki-
pakkauksissa käytetään usein näiden kaikkien yhdistelmää /42/.
Kartonki on usein pigmenttipäällystettyä. Joissakin kartonkipakkauksissa käytetään uusiomassasta
valmistettua kartonkia sellukartongin sijasta /42/.
5.3. Rakennusteollisuuden paperit
Paperituotteella valmistetaan rakennusteollisuuden
käyttöön eristepinnoitteita. Näillä eristepinnoitteilla parannetaan mineraalivillan, lasivillan ja
polyuretaanin eristyskykyä, mekaanista kestävyyttä ja lämpösäteilyn heijastavuutta /43/.
Pinnoitteiden perusmateriaalina on voimapaperi, joka on pinnoitettu alumiinilaminaatilla tai polyeteenillä tai näiden yhdistelmällä. Lisäksi alumiinin päällä on usein
lakkaus, joka suojaa alumiinipintaa ja parantaa ulko
näköä. Lujuuden lisäämiseksi pinnoitteessa on usein lasikuitu- tai polyuretaaniverkko. Lisäksi paperiin on usein impregnoitu palonestoainetta. Paperituotteella käytettävät palonestoaineet ovat epäorgaanisia suoloja.
Alumiinilaminaatin ja paperin välissä käytettävät liimat ovat vesipohjaisia /44/.
5.4. Sairaalatuotteet
Paperituotteella valmistetaan erilaisia paperipohjaisia materiaaleja, joita voidaan edelleen jalostaa sairaala- yra. korkeaa hygieeniaa vaativaan käyttöön. Näiden
tuotteiden valikoimassa on sekä steriloitavaksi soveltuvia että ei-steriiliin käyttöön sopivia materiaaleja. Steriloitavista materiaaleista jatko
jalostajat valmistavat mm. leikkausliinoja ja instrumenttipöytien liinoja. Steriloimattomista
materiaaleista valmistetaan mm. sairaaloiden poikki- lakanoita /45/.
Perusmateriaaleina ovat kuitukankaat tai pehmopaperit, jotka on laminoitu tai päällystetty muovilla.
Käytettyjä muoveja ovat polyeteeni ja polypropeeni /38/.
6. PAPERITUOTTEEN TUOTTEIDEN YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET
6.1. Raskaiden teollisuuskääreiden ympäristövaikutukset
Ensiksi on syytä tutustua Paperituotteen raskaissa teollisuuskääreissään käyttämien raaka-aineiden ympäristövaikutuksiin. Perusraaka-aineena näissä on yleensä voimapaperi, joka voidaan todeta ympäristö
ystävälliseksi siltä osin, ettei sitä ole valkaistu ja sitä voidaan sellaisenaan helposti kierrättää, eikä sen maatuminen tai polttaminenkaan aiheuta ongelmia.
Toinen kuitupohjäinen raaka-aine on sahatavarakääreissä käytetty kraftlaineri, jolla on samat ympäristö
ystävälliset ominaisuudet kuin voimapaperillakin.
Lisäksi sahatavarakääreissä käytetään runkokerroksessa oksista tai kierrätyskuiduista valmistettua kartonkia.
Tämän materiaalin käytöllä on toteutettu puumateriaalin kierrätystä.
Muovit ovat seuraavaksi suurin raskaissa teollisuus- kääreissä käytetty raaka-ainelaji. Kääreissä
käytettävät laminaatti- ja päällystemuovit ovat polyeteenejä ja polypropeeneja. Lujiteverkoissa käytettävät muovit ovat polyestereitä.
Muovien ympäristövaikutuksia käsiteltäessä on aluksi muistettava, että muoveja valmistetaan
uusiutumattomista luonnonvaroista ja muovien jalostuksessa tapahtuu päästöjä /19/.
Muovin ja paperin yhdistelmää ei ole vielä paljoakaan hyödynnetty kierrätyksessä. Nykyisin alkavat paperi
tehtaiden massalajittimet olla kuitenkin niin
kehittyneitä, että muovi pystytään erottamaan kuidusta ja näin ollen voidaan alkaa käyttää muovia sisältäviä papereita massan valmistuksessa. Saksassa on
muovipäällysteiset paperit hyväksytty keräyspaperin joukkoon.
Muovit eivät hajoa kaatopaikoilla, mutta sen sijaan ne voidaan polttaa. Oikeissa poltto-olosuhteissa
polyeteenistä ja polypropeenista muodostuu palamis- tuotteena vain hiilidioksidia ja vettä. Polyesteri on hankalampi polttaa savun muodostuksen takia /25/.
Sahatavarakääreissä käytettävä bitumi valmistetaan raakaöljyn tislauksessa syntyvästä tuotteesta /17/.
Bitumia sisältäviä papereita ja kartonkeja ei voida kierrättää niiden aiheuttamien tahmo-ongelmien vuoksi.
Näistä Paperituotteen valmistamista teollisuuskääreistä kierrätykseen sopiva materiaali voisi olla paperi
rullien kääreet, joka onkin määrällisesti
Paperituotteen suurin tuoteryhmä. Kaikissa muissa tuotteissa on niin vaikeasti erotettavia tahmaavia aineita, ettei niiden kierrätystä kannata lähteä kehittämään, vaan paras jätteiden hävitystapa on poltto.
6.2. Kuluttajapakkausten ympäristövaikutukset
Paperituotteen valmistamat kuluttajapakkauksissa käytettävät materiaalit on valmistettu yhdistelmä- materiaaleista. Näiden tuotteiden ympäristökysymykset kohdistuvat lähinnä yhdistelmämateriaalijätteiden
huonoon kierrätettävyyteen ja maatumiseen. Toisaalta on kuitenkin muistettava, että yhdistelmämateriaalin
käytöllä voidaan säästää materiaalia, mikä onkin ensisijainen vaatimus ympäristöajattelussa /46/.
