LAB-ammattikorkeakoulun hallinnoima 5R REFINERY -yhteishanke tuottaa tietoa muun muassa metsäteollisuuden sivu- ja jätevirtojen ominaisuuksista ja soveltuvuudesta jatkohyödyntämiseen. (LAB 2023). Metsäteollisuuden jäljiltä löytyy esimerkiksi järviin varastoitunutta puuainesta eli nollakuitua, joka haittaa alueiden virkistyskäyttöä (Hiedanrannan Kehitys Oy 2021).
Nollakuidusta saadun tuhkan soveltuvuutta hyötykäyttöön lannoitteena tutkittiin muun muassa tarkastelemalla tuhkan sisältämän kadmiumin määrää. Kadmiumin enimmäispitoisuus saa nimittäin olla enintään 1,5 mg/kg kuiva-ainetta kohti kansallisen lannoitelainsäädännön mukaisesti valmistettavissa ja markkinoitavissa lannoitevalmisteissa, 2,5 mg/kg kuiva-ainetta kohti maa- ja puutarhataloudessa käytettävässä tuhkalannoitteessa ja 25 mg/kg kuiva-ainetta kohti metsätaloudessa käytettävissä kansallisen lannoitelainsäädännön mukaisissa tuhkalannoitteissa ja niiden raaka-aineissa (Ruokavirasto 2023).
Pyrolyysihiilessä vähemmän kadmiumia kuin hehkutusjäännöksessä
Tutkittavia tuhkia muodostui kahdessa prosessissa. Ensinnäkin nollakuitua pyrolysoitiin 600°C:n lämpötilassa, anaerobisissa olosuhteissa ja 10–20 mbar:n alipaineessa, jolloin syntyi tuhkamaista pyrolyysihiiltä. Toisekseen nollakuidusta määritettiin 105°C:n ja 550°C:n lämpötiloissa, aerobisissa olosuhteissa ja normaalissa ilmanpaineessa veden (84 %), kuiva-aineen (16 %), orgaanisen aineen (15 %) ja epäorgaanisen aineen (1 %) osuudet. Nollakuidun epäorgaanisesta aineesta muodostuva tuhkamainen hehkutusjäännös koottiin näytteeksi. Näitä kahta näytettä tarkasteltiin, jotta nähtäisiin, vähentääkö pyrolysointi kadmiumin määrää tuhkassa verrattuna tavanomaisessa palamisessa syntyvään tuhkaan.
LAB-ammattikorkeakoulun röntgenfluoresenssia (XRF) hyödyntävän X-MET8000-analysaattorin pilaantuneelle maaperälle suunnattu tehdaskalibrointi (Finfocus Instruments Oy 2023) soveltui raskasmetallien mittaamiseen tuhkista. Kyseinen kalibrointi antoi kadmiumin lisäksi tulokset useasta muustakin raskasmetallista, joista etenkin elohopean määrää voisi tarkastella perusteellisemmin. Tuhkat tiivistettiin näytekuppiin, joka asetettiin kuvan 1 mukaisesti pöytämalliseen säteilysuojaan.
Tulosten mukaan hehkutusjäännös sisälsi kadmiumia 3 mg/kg kuiva-ainetta kohti. Pyrolyysihiilestä ei saatu mitattua kadmiumia ollenkaan tarkkuudella ppm. Puumateriaalin pyrolyysi saattaisi siis tuottaa ainakin kadmiumin osalta puhtaampia sivutuotteita kuin perinteinen poltto. Kadmiumin määrä hehkutusjäännöksessä alittaa selkeästi raja-arvon, joka koskee metsätaloudessa käytettäviä kansallisen lannoitelainsäädännön mukaisia tuhkalannoitteita ja niiden raaka-aineita. Se kuitenkin ylittää raja-arvot, jotka koskevat kansallisen lannoitelainsäädännön mukaisesti valmistettavia ja markkinoitavia lannoitevalmisteita sekä maa- ja puutarhataloudessa käytettävää tuhkalannoitetta.
Kirjoittaja
Raisa Pajarinen työskentelee kehitysinsinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratoriossa.
Lähteet
Finfocus Instruments Oy. 2023. X-MET8000 XRF-alkuaineanalysaattori. Viitattu 17.10.2023. Saatavissa https://finfocus.fi/tuote/x-met8000-expertxrf-analysaattori
Hiedanrannan Kehitys Oy. 2021. Nollakuitua nostetaan syyskuussa koekäyttöön. Viitattu 17.10.2023. Saatavissa https://hiedanranta.fi/nollakuitua-nostetaan-syyskuussa-koekayttoon/
LAB-ammattikorkeakoulu. 2023. 5R REFINERY. Viitattu 17.10.2023. Saatavissa https://www.lab.fi/fi/projekti/5r-refinery
Ruokavirasto. 2023. Haitalliset aineet. Viitattu 17.10.2023. Saatavissa https://www.ruokavirasto.fi/kasvit/lannoitevalmisteet/laatuvaatimukset/kierratysravinteet/tuhkalannoitteet/
