|
|
|
Hankekoodi: A73224
Hankkeen nimi: Puhdistamolietteet hyötykäyttöön
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.11.2017 ja päättyy 30.4.2020
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT
Organisaatiotyyppi: Yliopisto
Y-tunnus: 0245904-2
Jakeluosoite: PL 20
Puhelinnumero: 0294 462 111
Postinumero: 53851
Postitoimipaikka: Lappeenranta
WWW-osoite: http://www.lut.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Riina Salmimies
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Johtaja
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: riina.salmimies(at)lut.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: +358 456310917
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Puhdistamolietteiden käsittely hyötykäyttöön ei ole Suomessa vielä riittävällä tasolla, vaikka kiertotalousajattelu ja vähähiilisyys ovat nousseet merkittävään rooliin useilla eri aloilla. Lietteet sisältävät runsaasti kasveille elintärkeitä ravinteita, mutta niiden saattaminen kasvien käytettäväksi on hankalaa. Tähän vaikuttava erityisesti käsittelyyn liittyvät kustannukset sekä puhdistamolietteisiin liittyvät lait ja säädökset. Etenkin pienillä jätevedenpuhdistamoilla liete koetaan pelkkänä kulueränä, josta tulee päästä eroon mahdollisimman vähin kustannuksin. Tähän esitetyssä hankkeessa etsitään ratkaisua.
Hankkeessa tutkitaan uusia lietteenkäsittelymenetelmiä ja kehitetään uusia puhdistamolietepohjaisia lannoitevalmisteita jäteveden sisältämien ravinteiden kierrättämisen tehostamiseksi. Lannoitevalmisteet karakterisoidaan ja niiden teho testataan. Lannoitekäytön lisäksi selvitetään lietepohjaisten tuotteiden muita sovelluksia erityisesti vedenkäsittelyssä. Hanke toteutetaan yhteistyönä Mikkelin kaupungin, Mikkelin yliopistokeskuksen, Mikkelin vesilaitoksen, Joensuun ja Savonlinnan jätevedenpuhdistamojen sekä Järvi-Saimaan Palvelut Oy:n, Nanopar Oy:n ja Tecwill Granulators Oy:n kanssa.
Hankkeen tuloksena odotetaan ratkaisuja puhdistamolietteiden saattamiseksi hyötykäyttöön erityisesti lannoitevalmisteina, mutta myös esimerkiksi haitta-aineita sitovina materiaaleina. Tällöin lietteestä valmistetut lopputuotteet voitaisiin hyödyntää puhdistamoilla jätevedenkäsittelyssä, mikä vähentäisi puhdistamojen ympäristökuormitusta. Hanke tukee vähähiilisyyttä lisäämällä orgaanisten lannoitevalmisteiden käyttöönottoa, jolloin synteettisten lannoitteiden tarve vähenee. Lisäksi edistetään ravinteiden kierrätyksen ohella hiilen kiertoa, mikä vaikuttaa kasvihuonekaasupäästöihin vähentävästi.
Hankkeessa kehitettyjä uusia menetelmiä voidaan jatkohankkeissa testata Mikkelin Ecosairila-toimintaympäristössä.
Hankkeen suorana kohderyhmänä ovat jätevedenpuhdistamot ja puhdistamojen lietettä raaka-aineena hyödyntävät yritykset (kierrätyslannoitteiden valmistajat). Hyötyä saavat myös veden/lietteen käsittelyteknologioita tuottavat yritykset sekä maanviljelijät, jos he pystyvät rikastuttamaan viljelymaitaan orgaanista ainesta sisältävillä kierrätyslannoitteilla sekä vähentämään synteettisten lannoitteiden tarvetta. Yritysyhteistyötä on kuvattu tarkemmin toteutus-osiossa.
Hanke lisää sidosryhmien verkottumista erityisesti valtakunnallisella tasolla. Aikaisempien selvitysten perusteella voidaan sanoa, että jätevedenpuhdistamot vaihtavat melko vähän tietojaan ja kokomuksiaan keskenään. Hanke edesauttaa myös korkean tason tutkimustoiminnan kehittymistä ja säilymistä Etelä-Savon alueella. Lisäksi laboratorion monipuolinen tutkimustoiminta ja henkilöstön korkea koulutustaso ja osaaminen kannustavat tutkijoita sitoutumaan paikkakunnalle ja myös paikallisten yritysten tarpeisiin.
Välillisiksi kohderyhmiksi voidaan lukea myös vihreän kemian laboratorion kotimaiset sekä kansainväliset
tutkimusyhteistyökumppanit, joiden kanssa laboratorio tekee mm. yhteisjulkaisuja. Erityisesti lietteenkäsittelyssä kiinnostavaa yhteistyötä voidaan tehdä VTT:n ja Oulun yliopiston kanssa. Hankkeeseen läheisesti liittyvät kansainväliset yhteistyökumppanit ovat mm. Queen Mary University of London, Technical University of Denmark ja Water, Earth and Environment Research Centre Kanadasta.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 280 918
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 263 568
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 389 813
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 369 642
Maakunnat: Pohjois-Karjala, Etelä-Savo
Seutukunnat: Joensuun, Mikkelin, Savonlinnan
Kunnat: Rantasalmi, Mikkeli, Joensuu, Sulkava
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 10 | 7 |
| Fosforivarojen säästäminen kierrätyslannoitteiden käyttöönotolla | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 8 | 7 |
| Vähemmän synteettisten lannoitteiden valmistamista --> vähemmän kasvihuonekaasupäästöjä Kierrätysravinteilla edistetään hiilen kiertoa | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 2 | 3 |
| Fosforin louhinnan väheneminen Peltomaiden rikastuttaminen Ylimääräiset lannoitteet eivät valu vesistöihin --> estää rehevöitymistä | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 10 | 7 |
| Fosforin louhinnan väheneminen Peltomaiden rikastuttaminen Ylimääräiset lannoitteet eivät valu vesistöihin Vähemmän synteettisten lannoitteiden valmistamista --> vähemmän kasvihuonekaasupäästöjä Kierrätysravinteilla edistetään hiilen kiertoa | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 10 | 7 |
| Lietteen hyötykäyttö Materiaalitehokkuus (ei fosforimineraalien louhintaa) | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 3 | 0 |
| Lietetuote mahdollisesti energiaksi (esim. lietteestä valmistettu hiili) | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 3 | 4 |
| Uusia yrityksiä puhdistamolietteen käsittelyyn | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 5 |
| Puhdas vesi ja ympäristö jätevedenpuhdistamojen ympäristössä. Minimoidaan lietteen hajuhaitat | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 4 |
| Puhdas vesi ja ympäristö jätevedenpuhdistamojen ympäristössä. | ||
| Ympäristöosaaminen | 10 | 8 |
| Hanke tuottaa ympäristöosaamista | ||
Kunnallisen jätevedenpuhdistuksen sivutuotteena syntyy suuria määriä puhdistamolietettä. Tämä liete sisältää merkittäviä määriä ravinteita, mutta sen käsittelyyn ja hävitykseen liittyy usein kustannuksia ja siksi se näyttäytyy kulueränä jätevedenpuhdistamolle. Tässä hankkeessa on pyritty etsimään ja esittämään vaihtoehtoisia ratkaisuja lietteen hyödyntämiseksi ja käsittelemiseksi, jotta lietteestä saataisiin arvokkaita tuloja korvaamaan mahdolliseen loppuhävitykseen liittyviä menoja. Tämä edistää raaka-aineiden tehokkaampaa hyödyntämistä ja välillisesti edistää teollisuuden vähähiilisyyttä.
Hanke on koostunut neljästä sisältöalueesta:
1) Puhdistamolietteen kemiallinen (Fenton + ultraääni) käsittely adsorbentin tuottamiseksi ja metallien poistamiseksi lietteestä samanaikaisesti
2) Ravinteiden erottaminen puhdistamolietteestä kemiallisin käsittelyin (sähkökemiallinen + Fenton)
3) Puhdistamolietteen mikroaaltokäsittely fosforin ja haihtuvien rasvahappojen vapauttamiseksi
4) Puhdistamolietteen HTC-käsittely (HTC = hydrothermal carbonization, hydroterminen hiillytys)
Hankkeessa on testattu useita käsittelytapoja ja on luotu uusi tapa tuottaa lietepohjainen adsorbentti, jota voidaan käyttää metallien erotuksessa. Ennen lietteen lopullista käsittelyä, voidaan lietteestä kemiallisin käsittelyin (Fenton + ultraääni) muotoilla adsorbentti, jonka pintaan metallit kiinnittyvät. Käsiteltäessä puhdistamolietteestä voidaan myös poistaa sen sisältämiä haitta-aineita, pääasiassa metalleja. Itse adsorbenttiin sitoutuneet metallit voidaan erottaa lietepohjaisesta adsorbentista ja liete voidaan käsitellä jatkokäyttöä varten tai metallit voidaan jättää adsorbenttiin ja adsorbentti voidaan esimerkiksi polttaa.
Hankkeessa tehtyjen kokeiden mukaan kemiallisella (sähkökemiallinen + Fenton) käsittelyllä saadaan puhdistamolietteestä vapautettua fosforia ja otettua talteen noin 75 %:sti. Samana aikaan kuitenkin vapautuu myös metalleja, jotka voivat vaikeuttaa tuotteistamisen jatkoaskeleita.
Hankkeessa on lisäksi osoitettu, että mikroaaltokäsittely lietteseen sitoutuneen fosforin tai haihtuvien rasvahappojen talteenottamiseksi ei ole riittävän tehokasta käytettäväksi kaupallisessa mittakaavassa. Myöskään mikroaaltokäsittely yhdistettynä happokäsittelyyn ei parantanut fosforin vapautumista. Vaikka mikroaaltokäsittelyllä ei pystytä vapauttamaan kiintoaineeseen sitoutunutta fosforia sen talteenottamiseksi, käsittelykokeet ovat herättäneet uusia kysymyksiä fosforin kemiasta lietteessä ja mahdollisista muista talteenottopoluista (erityisesti vivianiitin talteenotto).
Lietteen hydroterminen hiillytys jouduttiin päättämään jo hankkeen alkuvaiheessa odottamattomien teknisten vaikeuksien vuoksi eikä siitä ole raportoitavaa.
Projektin tuloksista on raportoitu tarkemmin seuraavissa tieteellisissä julkaisuissa:
Burgos-Castillo, R., Sillanpää, M., Brillas, E., Sirés, I., (2018). Removal of metals and phosphorus recovery from urban anaerobically digested sludge by electro-Fenton treatment. Science of The Total Environment, 644, s. 173–182.
Rumky, J., Ncibi, M.C., Burgos-Castillo, R., Deb, A., Sillanpää, M. (2018) Optimization of integrated ultrasonic-Fenton system for metal removal and dewatering of anaerobically digested sludge by Box-Behnken design. Science of The Total Environment, 645, s. 573-584.
Osana hanketta järjestettiin 5.6.2020 online-keskustelutilaisuus keskeisille sidosryhmille. Sidosryhmätilaisuutta edelsi informatiivisen tapahtumasivun julkaisu 19.5.2020. Tapahtumasivulla julkaistiin avoimesti viisi tutkijoiden videoesitystä (kestoltaan 10-15 min), posteri- ja esitysmateriaalia ja linkit hankkeessa tuotettuihin julkaisuihin. Tutkijoiden videoesitykset tekstitettiin suomeksi. Vaikka online-tilaisuus järjestettiin suomeksi, tehtiin tapahtumasivusta myös kieliversio englanniksi, jotta tutkimustuloksiin voitiin kutsua tutustumaan myös kansainvälisiä asiantuntijoita. Sidosryhmätilaisuuteen osallistui noin 20 jäteveden- ja lietteenkäsittelystä kiinnostunutta organisaatiota, jotka olivat pääasiallisesti yrityksiä ja kunnallisia toimijoita. Osallistujapalautteen perusteella sivusto ja siellä esitetyt videot koettiin hyväksi tavaksi viestiä tutkimuksesta. Myös tutkijat kokivat esiintymiskokemuksen arvokkaaksi, sillä videosisällön tuotanto ja tiedeviestintä kasvattavat merkitystään jatkuvasti.