Jätteen kaasutus ja energiakäyttö

Kiinteiden polttoaineiden muuntaminen kaasumaiseen muotoon eli kaasuttaminen herätti jo vuosia sitten tutkijoiden kiinnostusta. Suomessa yleinen mielenkiinto on viimeaikoina keskittynyt edullisempien polttoaineiden kaasuttamiseen ja saatavan tuotekaasun polttamiseen. Lahti Energian uudessa Kymijärvi 2 voimalaitoksessa kaasutetaan puuta ja kierrätyspolttoainetta (REF). Saatava tuotekaasu jäähdytetään ja suodatetaan, jotta epäpuhtaudet saadaan pois tuotekaasusta. Puhdistettu tuotekaasu poltetaan kaasukattilassa korkeilla höyrynarvoilla. Tuotekaasun jäähdyttämistä ei ole paljoa tehty eikä siitä ole juurikaan tieteellistä tutkimusta eikä kokemusta. Tuotekaasun jäähtyessä partikkelit tarttuvat lämpöpinnoille aiheuttaen kerrostumia. Kerrostumat heikentävät lämmönsiirtoa olennaisesti. Tämän työn tarkoitus on tutkia kaasutusprosessia, tuotekaasun jäähdyttimen likaantumista sekä antaa lisätietoja likaantumiseen vaikuttavista tekijöistä.

Teollinen symbioosi - kansallisen ohjelman toteuttaminen Suomessa Britanniaan verrattuna

This master thesis examines the possibility of implementing a national industrial symbiosis programme in Finland. Industrial symbiosis is a close cooperation between companies in which the actors make use of each other's wastes and by-products as raw materials for pro-cesses. Symbiosis programme aims to promote industrial symbiosis by identifying possible synergies. In the United Kingdom (UK), a national level programme NISP (National Industri-al Symbiosis Programme) has been successfully implemented. This thesis studies whether it would be possible to implement a similar program in Finland. The implementation of the pro-gram in Finland is evaluated by analyzing and comparing Finnish and British business envi-ronments using PESTEL and diamond models. The goal is to identify factors that promote or hinder the implementation of the programme in Finland. Based on this study, it can be said that implementing the programme in Finland is possible. The programme can be carried out in almost the same principles as in the UK, but some char-acteristics of the Finnish business environment, such as the high level of technological know-how, should especially be taken as an advantage. On the other hand, there are features, such as low level domestic demand, which may prevent the implementation of the program unless they are given special attention.

Jätteenpolton tulevaisuus Suomessa

Vuonna 2013 Suomessa astui voimaan Valtioneuvoston asetus kaatopaikoista 331/2013. Siinä asetettiin muun muassa rajoituksia orgaanisen ja biohajoavan aineksen sijoittamisesta kaatopaikoille. Tämä rajoitus astuu voimaan 1. tammikuuta 2016 alkaen, josta lähtien kaatopaikoille sijoitettava jäte ei saa sisältää yli 10 prosenttia orgaanista tai biohajoaaa ainesta. Asetus aiheutti muutos paineen Suomen jätesektorille, jossa perinteisesti oltiin suurin osa jätteestä sijoitettu kaatopaikoille. Edelleen suurin osa syntyvistä jätteistä sijoitetaan kaatopaikoille, mutta yhdyskuntajätteen energiahyödyntäminen on kasvattanut roolia huomattavasti. Kun 2000-luvun alussa Suomen jätteenpolttolaitosten kapasiteetti oli vielä 50 000 tonnia jätettä vuodessa, on kapasiteetti vuonna 2016 lähes 1,7 miljoonaa tonnia. Vuonna 2016 Suomessa on yhdeksän toiminnassa olevaa jätteenpolttolaitosta ja työn tarkasteluhetkellä uusia ei ole suunnitteilla. On todennäköistä, ettei jätteenpolttolaitosten kapasitetti nouse enää huomattavasti, koska poltettavan jätteen määrä on rajallinen ja kapasiteetin nostaminen vaatisi jätteen tuomista muualta.

Wooden packaging waste reuse and refining

The aim of the thesis was both to study wooden packaging waste reuse and refining generated in the forestry machine factory environment, and to find alternative wooden packaging waste utilization options in order to create a new operating model which would decrease the overall amount of waste produced. As environmental and waste legislation has become more rigid and companies' own environmental management systems’ requirements and control have increased, companies have had to consider their environmental aspects more carefully. Companies have to take into account alternative ways of reducing waste through an increase in reuse and recycling. A part of this waste is from different forms of packaging. In the metal industry the most heavily used packaging material is wooden packaging, as such material is heavy and the packaging has to be able to bear heavy stress. In the theoretical part of the thesis, the requirements of packaging and packaging waste legislation, as well as environmental management systems governing companies’ processing of their packaging waste, are studied. The theoretical part includes a process study of systems, which direct packaging waste and wooden packaging waste refining. In addition, methods related to the continuous improvement of these processes are introduced. This thesis concentrates on designing and creating a new operating model in relation to wooden packaging waste processing. The main target was to find an efficient model in order to decrease the total amount of wooden packaging waste and to increase refining. The empirical part introduces methods for approaches to wooden packaging waste re-utilization, as well as a description of a new operating model and its impact.

Rakennusjätteen käyttömahdollisuudet kuitukomposiitin raaka-aineena

Työssä tutkitaan Suomessa saatavien rakennusjätteiden käytön mahdollisuutta kuitukomposiittien raaka-aineena. Suomessa rakennusteollisuuden jätteitä ei käytetä EU:n asettamien tavoitteiden mukaisesti hyödyksi vaan suuri osa päätyy kaatopaikalle tai hyödynnettäväksi energiana. Mahdollisuuksia raaka-aineiden hyödyntämiseksi kuitukomposiittien valmistuksessa tutkitaan kirjallisuuskatsauksella ja kyselytutkimuksella. Tilastoista, tutkimuksista sekä kyselyn tuloksista voidaan päätellä että mahdollisuus käyttää yhä suurempi määrä rakennusteollisuuden jätteistä kuitukomposiittien valmistukseen on. Ongelmana jätteen tehokkaaseen hyödyntämiseen raaka-aineena on sen kerääminen epäkelpoisen jätteen joukosta, puhdistaminen sekä muu valmistelu sopivaan muotoon. Yrityksillä on mielenkiintoa kehittää jätteen keräystään, mikäli siitä on rahallista hyötyä tai se velvoitetaan lailla.

Rumpurakenteiden ympäristöongelmat, niiden ehkäisy ja korjaaminen : Keskisuomalainen pilottitutkimus

Tämä on ensimmäinen maakunnanlaajuinen rumpurakennetutkimus Suomessa. Sen tavoitteena on edistää vesialueiden ylitysrakenteisiin liittyvien ympäristöongelmien tunnettavuutta sekä niiden välttämis- ja korjaamiskäytäntöjä. Tarkastelussa keskitytään ensisijaisesti rumpurakenteisiin sekä kaloihin. Tutkimuksen I osassa tarkastellaan keskisuomalaisten ylitysrakenteiden määrää, laatua ja ympäristöhaittoja sekä ylitysrakenteisiin liittyviä lupa-, mitoitus- ja valvontakäytäntöjä. Näiden lisäksi I osan lopussa on kirjallisuustarkastelu rumpurakenteiden ympäristövaikutuksista. Tutkimuksen II osassa annetaan valtakunnallisia suosituksia ylitysrakentamisen synnyttämien ympäristöongelmien ratkaisemiseksi niin suunnittelu-, perustamis-, kunnossapito- kuin uusimistilanteessakin. Tutkimuksen III osaan on koottu rumpurakenteiden kartoitusohjeita. Rumpurakenteisiin liittyvät ympäristökysymykset ovat monin tavoin ajankohtaisia. Ilmastomallit ennustavat valunnan huomattavaa kasvua ja ajallista muutosta, kun taas tuulipuistojen ja metsäteollisuuden tarvitsemat lisätiet merkitsevät uusia vesistöylityksiä. Metsätieverkostomme ja samalla ylitysrakenteiden korjaustarve on myös suuri. Toisaalta aukkomitoitukset on siirretty konsulteille, luonnontilaisia purovesiä on jäljellä enää pari prosenttia ja vesienhoidon tavoite edellyttää vesimuodostumilta hyvää ekologista tilaa. Tila ei voi kuitenkaan olla hyvä, jos ylitysrakenteet katkaisevat virtaveden yhtenäisen jatkumon. Tähän saakka yksittäinen ongelmarumpu on ympäristöllisesti koettu vähäpätöiseksi harmiksi. Kun otetaan huomioon, että Suomessa on noin 90 000 vesistörumpua, että joka kolmas niistä on vaelluseste, että vain pieni osa rakenteista tulee viranomaisten tietoon ja että hankekäytäntöihin sisältyy monia puutteita, asia saakin laajan ympäristöongelman mittasuhteet. Vuosijaksolla 2005–2015 kartoitettiin yli 2 000 ylitysrakennetta, joista yli 85 % rumpuja (Ø < 200 cm). Tyypillinen keskisuomalainen vesistörumpurakenne on muodoltaan pyöreä, pohjaltaan paljas, halkaisijaltaan 90 cm, pituudeltaan 930 cm ja valmistettu betonista. Ylitysrakenteen ympäristöongelma voi johtua rakenteen ominaisuuksista, sen asentamisesta (perustamisesta) ja kunnossapitoon liittyvistä toimista. Miltei kaikki tämän tutkimuksen noin 350 sillasta oli kalojen läpikuljettavissa sekä ylä- että alavirtaan. Sen sijaan lähes 40 % vuosina 2013–2014 tutkituista rummuista (N=830) muodosti pysyvän vaellusesteen. Estevaikutuksen aiheuttivat useimmiten rummun alapään pudotus (keskimäärin 13 cm), liian suuri virtausnopeus, rakenteen pohjan sileys, veden mataluus sekä rakenteen suulla olevat kivi-, jäte- ja karikepadot. Eurooppalaisen vesiensuojelun ja -hoidon perusteeseihin kuuluu virtavesien vapaa uomajatkumo ja hyvälaatuinen elinympäristö. Siksi uusi vesirakentaminen ei saa enää synnyttää vaellusesteitä. Myös ylitysrakenteiden uusimisen ja korjaamisen yhteydessä tulee aiemman rakentamisen aiheuttamia ympäristöhaittoja ja -vahinkoja vähentää tai mieluiten kokonaan poistaa. Valtaosa ylitysrakenteisiin liittyvistä ympäristöongelmista on vältettävissä pelkästään oikealla rakennevalinnalla, oikealla tielinjauksella ja rakenteen oikealla asentamisella. Tämä puolestaan edellyttää ohjeistuksen ja -koulutuksen tehostamista, ympäristöasiantuntemuksen lisäämistä ylityshankkeissa, uusien ylitysrakennemallien kehittämistä sekä vesilain täydentämistä ns. pieniä vesitaloushankkeita koskevan ilmoitusmenettelyn osalta.

Jätteiden kemiallisten ominaisuuksien spektrometriset online-mittausmenetelmät

Tässä diplomityössä käsiteltiin spektrometrisia online-mittausmenetelmiä jätteiden kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi. Tavoitteena oli selvittää, mitä ominaisuuksia menetelmillä voidaan mitata ja kuinka luotettavia tuloksia mittauksilla saadaan. Diplomityössä suoritettiin kirjallisuuskatsaus, jossa käsiteltiin kolmen spektrometrisen menetelmän soveltuvuutta reaaliaikaisiin jätemittauksiin. Työn empiirisessä osassa FPXRFanalysaattorilla mitattiin neljän eri jätenäytteen alkuainepitoisuuksia. Mittauksen tarkoituksena oli selvittää, mitä alkuaineita menetelmällä voidaan mitata. FPXRF-analysaattorilla saatuja tuloksia verrattiin ICP-MS-menetelmällä saatuihin tuloksiin regressioanalyysin avulla. Työssä todettiin, että FPXRF-analysaattori sopii parhaiten kaliumin, kalsiumin, ja raudan pitoisuuksien määrittämiseen. Lisäksi lyijyn, sinkin, kromin, kloorin, kuparin, kadmiumin, arseenin, fosforin, molybdeenin ja vanadiinin määrittäminen on mahdollista, mutta tarkan pitoisuuden saamiseksi laboratoriomenetelmien käyttö voi olla tarpeen. Tutkituista jätenäytteistä menetelmä soveltui parhaiten tuhkalle ja kompostille niiden fyysisten ominaisuuksien, kuten homogeenisuuden ja kosteuspitoisuuden takia. Biojätteelle menetelmä soveltui huonosti. FPXRF-analysaattorin luotettavuuteen vaikuttaa näytteen kosteuspitoisuus, homogeenisuus, partikkelikoko, mittaustapa ja laitteen kalibrointi. Työssä tarkastelluilla menetelmillä ei voida tällä hetkellä täysin korvata laboratorioanalyyseja. FPXRF-analysaattoria voidaan kuitenkin käyttää kvalitatiiviseen tai semikvantitatiiviseen haitta-aineiden analysointiin, millä voidaan vähentää kalliiden laboratorioanalyysien tarvetta.

Vuotovesien merkitys jätevesihuollossa

Yleisimmät viemäröintijärjestelmät ovat erillisviemäröinti ja sekaviemäröinti. Erillisviemä-röinnissä jäte- ja hulevedet johdetaan omissa verkostoissa. Sekaviemäröinnissä kaikki viemä-röitävät vedet virtaavat samassa verkostossa. Vuotoveden osuus jätevesiviemäriverkostossa virtaavasta jätevedestä on keskimäärin yli 30 prosenttia. Vuotovesiselvityksen avulla pyritään selvittämään vuotoveden esiintymisalueet ja mahdolliset vuotokohteet. Mallintamalla laadittu selvitys tarjoaa mahdollisuuden tarkastella verkostoa kokonaisuutena ja erilaisissa käyttötilan-teissa. Tämä työ perustuu Joensuun kantakaupungin viemäriverkostosta mallintamalla laadit-tuun vuotovesiselvitykseen. Työssä on tarkoitus selvittää vuotovesistä aiheutuvan lisäener-giantarpeen ja kasvihuonekaasupäästöjen kasvua sekä pohtia verkoston omistussuhteiden, sään ääri-ilmiöiden ja taajuusmuuttajien vaikutuksia vuotovesien hallintaan. Lisäksi selvitetään voidaanko tuloksista tehdä valtakunnallisia yleistyksiä. Joensuun viemäriverkostossa jätevesien pumppaukseen käytetystä energiasta noin 43 prosent-tia kuluu vuotovesien pumppaukseen. Siitä aiheutuu vuosittain 480 MWh:n lisäenergiantarve, joka johtaa 106 tonnin hiilidioksidipäästöihin. Lisäenergiantarpeesta aiheutuva hiilidioksidi-päästö on pieni liikenteen aiheuttamaan päästöön verrattuna. Saneerauksilla voidaan saavuttaa 60 prosentin vähennys vuotovesimäärään. Tavoitteeksi tulisi asettaa keskusta-alueella olevien sekaviemäreiden korvaaminen erillisviemäreillä esimerkiksi lähimmän 10 vuoden aikana ja vuotovesimäärän yleinen vähentäminen koko verkoston alueella. Ilmastonmuutoksen myötä yleistyvät rankkasateet lisäävät vuotovesimäärää etenkin sekaviemäröidyillä alueilla. Tämä korostaa sekaviemäröidyn verkoston korjaustoimenpiteiden tärkeyttä. Taajuusmuuttajien yleistyvä käyttö tasaa haitallisia virtaamapiikkejä. Optimaaliseksi säädetty pyörimisnopeus pienentää merkittävästi pumppujen energiankulutusta. Työstä saadut tulokset ovat valtakun-nallisella tasolla suuntaa antavia. Tarkemmat yleistykset vaativat useista erikokoisista verkos-toista tehtyjen vuotovesiselvitystulosten analysointia.