RR-tietopalvelu -hankekuvaus A74157, Biohiilen ja -lentotuhkan mikronisointi ja materiaalisovellukset Kymenlaaksossa (HITU)

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Biohiilen ja -lentotuhkan mikronisointi ja materiaalisovellukset Kymenlaaksossa (HITU) –hankkeen tavoitteena on biohiilen ja -lentotuhkan mikronisointi sekä uusien hyödyntämissovelluksien löytäminen käsitellyille materiaalille, lisäksi tavoitteena on mikronisointilaitteiston kehittäminen paremmin tutkimuskäyttöä palvelevaksi. Hanke toteutetaan 1.8.2018–31.12.2020 välisenä aikana ja hankkeen toteutuksesta vastaa Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu, Xamk, jolla on osaamista biolentotuhkan käsittelystä.

HITU-hankkeessa mikronisoidaan voimalaitoksilta peräisin olevaa biolentotuhkaa, tutkitaan kyseisen biolentotuhkan hyödyntämismahdollisuutta betonituotteissa ja testataan potentiaalisimpia betonituotteita oikeissa ympäristöissä. Lisäksi selvitetään mikronisointilaitteiston kehittämismahdollisuuksia ja muita mahdollisia käyttösovelluksia hienonnetulle biolentotuhkalle. Tuhkan lisäksi hankkeessa mikronisoidaan biohiiltä ja selvitetään sille parhaita mahdollisia teknisiä käyttökohteita. Valmistetulla teknisellä hiilellä on mahdollista korvata fossiilisia, kivihiilipohjaisia materiaaleja. Biopohjaisten materiaalien käytöllä on mahdollista vähentää hiilidioksidipäästöjen muodostumista. Mikronisoitujen materiaalien etuina ovat tasalaatuisuus ja suurentunut ominaispinta-ala, joiden myötä saavutetaan kasvanut reaktiivisuus.

Hankkeen tuloksena on tehty selvityksiä lentotuhkan ja biohiilen käytettävyyteen liittyen löytäen potentiaalisimmat tekniset käyttökohteet. Mikronisointilaitteistoa on kehitetty paremmin tutkimuskäyttöä palvelevaksi. Betonisia koekappaleita on valmistettu ja niiden ominaisuuksia on testattu, mikronisoidun biolentotuhkan käyttöä betonituotteissa on pilotoitu.

HITU-hankkeen lähtökohtana on Kymenlaakson älykkään erikoistumisen RIS3-strategia, jossa yhtenä erikoistumisen kärjistä on biotalous. Hankkeessa lisätään paikallista tietotaitoa teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämisestä sekä mikronisoinnista ja kehitetään Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun BioSammon biotaloustoimintaympäristöä. Hanke palvelee etenkin Kymenlaakson aluetta kestävän kehityksen, kiertotalouden ja elinkeinoelämän kehittämisessä. Hankkeessa luodaan verkostoja ja lisätään vaikuttavuutta tekemällä yhteistyötä Kymenlaakson kuntien, kaupunkien ja yrityksien kanssa tutkimusyhteistyön kehittämiseksi. Hankkeen tulokset on käytettävissä Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun opetuksessa ja tuloksista viestitään kohderyhmiä hankkeen edetessä esimerkiksi hankkeen www-sivuilla ja julkaisuissa.

Hankkeen toteutuksessa huomioidaan koko elinkaaren ajan horisontaaliset periaatteet. Kestävä kehitys on pääteema hankkeen toteutuksessa, tukien jokaista kestävän kehityksen osa-aluetta. HITU-hanke tukee konkreettisesti kestävän kehityksen teemaa Kymenlaaksossa mm. pyrkien edistämämään teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämistä, vähentämään loppusijoitettavan jätteen määrää ja lisäämään biotalousosaamista maakunnassa. Hankkeen toteutuksessa huomioidaan sukupuolten tasa-arvo ja yhdenvertaisuus Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun tasa-arvo- ja yhdenvertaisuussuunnitelmien mukaisesti edistäen periaatteita kaikessa toiminnassa, yhtenä esimerkkinä työtehtävien jakaminen.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

HITU-hankkeen kohderyhminä sivuvirtojen tuottajapuolelta ovat ympäristöalan toimijat ja energia-, saha- ja metsäteollisuus, joiden toiminnasta muodostuu biolentotuhkaa ja biohiilen valmistukseen tarvittavaa materiaalia. Mikronisoidun biohiilen ja -lentotuhkan osalta kohderyhmiä ovat betoni-, rakennus-, komposiitti- ja kumiteollisuus. Kymenlaakson kunnat ja kaupungit kuuluvat kohderyhmiin materiaalisovellusten kokeilemisessa, kehittämisessä ja todellisten tarpeiden löytämisessä.

4.2 Välilliset kohderyhmät

HITU-hankkeen välillisiä kohderyhmiä ovat Xamkin ympäristötekniikan ja rakennustekniikan opettajat ja opiskelijat, jotka hyötyvät uusimman, bio- ja kiertotalouteen liittyvän tiedon saamisesta. Hankkeen aikana voi syntyä lisää välillisiä kohderyhmiä, kun hankkeen tutkimustulokset alkavat valmistua.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 246 904

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 246 904

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 342 720

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 342 720

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Kymenlaakso

Seutukunnat: Kouvolan, Kotkan-Haminan

Kunnat: Hamina, Miehikkälä, Pyhtää, Kouvola, Kotka, Iitti, Virolahti

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite:

Postinumero:

Postitoimipaikka:

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Kyllä

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta ja hankkeessa noudatetaan Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Tasa-arvo- ja yhdenvertaistamissuunnitelmaa. Suunnitelmassa todetaan, että Xamk kohtelee ihmisiä tasa-arvoisesti ja pyrkii edistämään tasa-arvoa kaikessa toiminnassaan. Sukupuolten vaikutusta on analysoitu hankkeen toimenpiteiden kautta. Hankkeen tehtävät soveltuvat niin miehille kuin naisillekin, ja tältä osin hanke on sukupuolineutraali. Hankkeen tiedotus toteutetaan huomioimalla kohderyhmä yleisesti, ei sukupuolta. Hankkeen tuloksia pääsevät hyödyntämään rakennustekniikan ja ympäristötekniikan koulutukset, jolloin tulokset ovat myös useamman naisopiskelijan käytettävissä (ympäristötekniikka suosittu naisten keskuudessa).

Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä

Tekniset alat kiinnostuvat perinteisesti enemmän miehiä kuin naisia, josta aiheutuu teknisten alojen miesvaltaisuus. Teknisistä aloista ympäristötekniikka on kuitenkin suosittu naisten keskuudessa. HITU-hankkeessa käsiteltävä aihe liittyy sekä perinteiseen tekniikan alaan että ympäristötekniikkaan, joten hankkeen aihepiiri kiinnostaa tasaisemmin molempia sukupuolia. Hankkeen tuloksia hyödynnetään Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun rakennustekniikan ja ympäristötekniikan koulutuksessa. Näin uusimmat tulokset on kattavammin molemman sukupuolen käytettävissä.

Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei

Hankkeen päätavoite on edistää biopohjaisten teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämistä mikronisoimalla biohiiltä ja –lentotuhkaa ja selvittää mikronisoidun materiaalin parhaita teknisiä materiaalisovelluksia.

8.2 Kestävä kehitys

	Välitön	Välillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys	6	7
HITU-hankkeessa hyödynnetään biopohjaisia teollisuuden sivuvirtoja, kuten biolentotuhkia. Lisäksi biohiilen hyödyntäminen teknisenä hiilenä korvaa perinteistä teknisen hiilen valmistusta öljystä ja kivihiilestä. Hanke vähentää tarvetta neitseellisten luonnonvarojen käytölle.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen	7	8
Sementin valmistuksessa muodostuu perinteisesti merkittävä määrä hiilidioksidipäästöjä, joita voidaan vähentää korvaamalla osa sementistä mikronisoidulla biolentotuhkalla. HITU-hankkeessa tutkitaan mikronisoidun biolentotuhkan soveltuvuutta betonissa ja etsitään parasta sovellusta. Biohiili sitoo itseensä hiilidioksidia, ja kyseessä on monipuolinen materiaali. Selvittämällä mikronisoidulle biohiilelle parhaat tekniset materiaalisovellukset, voidaan sovellusten hiilijalanjälkeä pienentää. Teollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen vähentää hiilidioksidipäästöjen muodostumista, kun neitseellisten raaka-aineiden käytön tarve vähenee.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus	4	5
Teollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen mahdollistaa neitseellisten luonnonvarojen käytön vähentämistä. Tämä voi tarkoittaa esim. elinympäristöjen säästymistä. Hankkeessa tutkittava biohiili ei ole alkuperältään luonnontilaisesta metsästä.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen)	4	5
Teollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen mahdollistaa neitseellisten luonnonvarojen käytön vähentämisen. Tällä on mahdollisuus vaikuttaa pienentävästi kasvihuonekaasupäästöihin ja riskeihin, jotka kohdistuvat pinta-ja pohjavesiin sekä maaperään.
Natura 2000 -ohjelman kohteet	1	1
HITU-hankkeella ei ole merkittävää vaikutusta Natura 2000-ohjelman kohteisiin.
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet	6	7
HITU-hankkeen yhtenä kantavana ajatuksena on resurssitehokkuus. Hankkeessa pyritään lisäämään teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämistä, jonka vaikutuksena on neitseellisten raaka-aineiden käytön sekä jätemäärän pieneneminen. Esimerkiksi osa biolentotuhkasta päätyy edelleen loppusijoitukseen. HITU-hankkeessa halutaan pienentää loppusijoitukseen menevän hyödyntämiskelpoisen materian määrää.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö	1	2
Biolentotuhka on peräisin uusiutuvien energialähteiden käytöstä. Hanke ei varsinaisesti edistä uusiutuvien energialähteiden käyttöä, mutta edistää uusiutuvan materiaalin käytöstä syntyvien sivuvirtojen hyödyntämistä.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen	6	7
Teollisuuden biopohjaisten sivuvirtojen hyödyntämistutkimus edistää niiden potentiaalia olla osa korkeamman jalostusasteen tuotteita, joka tukee paikallista elinkeinoelämää. Tutkimus ja siitä saatavat tulokset ovat hyödynnettävissä paikallisesti, ja paikallisten toimijoiden kanssa tehtävä yhteistyö vahvistaa osaltaan tietotaidon lisääntymistä biotalousalalla. Hankkeessa tehtävissä selvityksissä ja tutkimuksissa hyödynnetään etenkin Kymenlaaksolaisia teollisuuden sivuvirtoja ja huomioidaan materiaalisovellusten vaikutus Kymenlaakson alueella.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen	4	5
Hanke vahvistaa Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun henkilöstön osaamista biotalousalalla. BioSammon rooli bio- ja kiertotalouden paikallisena keskittymänä vahvistuu. Hankkeen tuloksia hyödynnetään rakennustekniikan ja ympäristötekniikan koulutuksessa mahdollistaen uusimman tiedon leviämisen tulevaisuuden ammattilaisten keskuuteen.
Liikkuminen ja logistiikka	1	1
Hankkeessa pyritään löytämään mikronisoidulle biolentotuhkalla potentiaalinen betonisovellus, jota testataan konkreettisesti. Betonisovelluksen ollessa laajemmin käyttökelpoinen, voi tämä lisätä tuhkan kuljetuksia mikronisointiin ja/tai hyötykäyttökohteelle. Toisaalta betonissa käytettävän monesti pidemmältä tulevan klinkkerin kuljetus vähenee.
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen	3	4
Hankkeella edistetään Kymenlaakson osaamista biotalousalalla ja haetaan parhaita teknisiä materiaalisovelluksia paikallisen teollisuuden sivuvirroille. Paikallisen osaamisen ja tietotaidon lisääminen edistää työllisyysmahdollisuuksia etenkin biotalousalalla. Hankkeella on näin selvä hyvinvoinnin edistämisen potentiaali. Uusimman tiedon tuottaminen mm. Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun käyttöön lisää tiedon saatavuutta hankkeen ulkopuolelle.
Tasa-arvon edistäminen	2	2
Miehiä ja naisia kohdellaan tasa-arvoisesti ja annetaan yhtäläiset työskentelymahdollisuudet. Tehtävien jaossa tekijän sukupuoli ei ole määrittävä tekijä, vaan osaaminen ja sitoutuminen tehtävään. Hankkeessa pidetään tasa-arvoisuuden ilmapiiriä yllä, jossa ei korosteta sukupuolistereotypioita vaan huomioidaan jokainen yksilö omana persoonanaan.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus	1	2
Hanke toteutetaan tasa-arvon periaattein suosimatta ketään ja lokeroimatta ihmisiä taustan, kuten iän, kulttuurin tai uskonnon, takia. Hankkeessa hyväksytään ihmisten ajatusmaailmojen eroavuuksia ja annetaan erilaisille mielipiteille ja näkemyksille tilaa. Koulutus- ja tki-toimintaa tehdään niin, että se mahdollistaa osallistumisen eri lähtökohdista oleville toimijoille.
Kulttuuriympäristö	0	0
Hankkeella ei ole vaikutusta kulttuuriympäristöön.
Ympäristöosaaminen	6	7
Hankkeen tavoitteena on lisätä teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämistä. Hankkeen aihealue liittyy ympäristötekniikkaan, ja hankkeen aikana vahvistuva mikronisointiosaaminen lisää samalla ympäristöosaamista. Hankkeen tulokset ovat hyödynnettävissä rakennustekniikan ja ympäristötekniikan koulutuksessa, jolloin uusin tieto välittyy tuleville ammattilaisille. Myös ympäristöosaamiseen liittyvän biotalouden merkityksen ymmärtäminen lisääntyy ja vahvistuu.

9 Loppuraportin tiivistelmä

HITU-hankkeessa tutkittiin mikronisoidun eli hienonnetun biohiilen ja bioperäisen lentotuhkan hyödyntämismahdollisuuksia erilaisissa sovellutuksissa. Osana hanketta oli biohiilen ja biolentotuhkan nykyisten käyttökohteiden ja tulevaisuuden potentiaalisten sovellutusten kartoitus sekä lainsäädäntöselvitykset molempien materiaalien osalta. Käyttökohteiden kartoituksen pohjalta valittiin potentiaalisimmat sovellukset, joita testattiin käytännössä. Käytännön kokeissa testattiin mikronisoitua biohiiltä maalin pigmenttinä sekä biolentotuhkaa betonituotteissa.

HITU-hanke vastasi Kymenlaakson älykkään erikoistumisen RIS3-strategiaan, jossa biotalous on yksi erikoistumisen kärjistä. Hankkeessa edistettiin paikallista tietotaitoa teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämisestä ja materiaalien mikronisoinnista. Hankkeen aikana myös kehitettiin Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun BioSammon biotalous-toimintaympäristöä. Hankkeen aikana hankittiin täryseula, joka mahdollisti materiaalin esilajittelun – hyötynä tässä on se, että kaikkein suurimmat partikkelit saatiin poistettua materiaalista, jolloin mikronisointilaitteiston tukkeutumisriski pieneni.

Hankkeen aikana mikronisoitiin eri toimijoilta saatuja biolentotuhkia ja biohiiliä, ja samalla Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Biosammon mikronisointilaitteistoa kehitettiin tutkimuskäyttöön paremmin sopivaksi. Hankkeen aikana kehitettiin Xamkissa uusi Loop-jauhin, jolla mikronisoitiin menestyksekkäästi biohiiltä.

Käyttökohteiden kartoituksessa selvisi, että molemmilla materiaaleilla, biohiilellä ja biolentotuhkalla, nähdään paljon potentiaalisia hyödyntämiskohteita. Tällä hetkellä biolentotuhkaa voidaan käyttää mm. parantamaan maan geoteknisiä ominaisuuksia, ja suurin yksittäinen biolentotuhkan käyttökohde on teiden rakentaminen. Potentiaalia biolentotuhkalla vaikuttaa olevan moneen muuhunkin. Biolentotuhka voisi soveltua mm. rakennusteollisuudessa korvaamaan osittain sementtiä. Nykyinen betonistandardi ei kuitenkaan salli biolentotuhkan käyttöä betonissa. Ominaisuuksiensa puolesta biolentotuhka voisi sopia raaka-aineeksi myös keraamisten tuotteiden valmistuksessa ja maalien täyteaineena. Biohiilestä puolestaan on toivottu korvaavaa materiaalia fossiiliselle hiilelle, ja ominaisuuksiensa puolesta se voisikin sopia käytettäväksi korvaamaan fossiilista hiiltä mm. kumiteollisuudessa, muoviteollisuudessa, metalliteollisuudessa sekä polttoaineena. Biohiiltä voisi käyttää myös rakennusmateriaaleissa. Biohiilellä on myös valtava potentiaali haitta-aineiden sitomisessa sekä maasta, ilmasta että vedestä. Biohiili pystyy sitomaan itseensä haitta-aineita kuten raskasmetalleja, haitallisia orgaanisia yhdisteitä ja mikromuoveja. Ennen kuin biohiilen kaupallistaminen pääsee kunnolla vauhtiin, tarvitaan vielä enemmän tutkimusta, jotta parhaat raaka-aineet ja valmistusmenetelmät saadaan optimoitua kutakin sovellutuskohdetta ajatellen.

Sekä biohiilen että biolentotuhkan käytöllä nähdään olevan myös ilmaston lämpenemistä ehkäisevä vaikutus. Käyttämällä biohiiltä esimerkiksi rakennusmateriaaleissa saadaan sidottua hiiltä siitä valmistettuihin tuotteisiin. Biolentotuhkan käyttö esimerkiksi korvaamaan osittain sementtiä betonissa vähentää sementin valmistuksen tarvetta. Tänä päivänä sementtiteollisuus synnyttää arviolta 8% maapallon hiilidioksidipäästöistä – mikäli sementin valmistuksen tarve vähenee, myös betoniteollisuuden hiilidioksidipäästöt laskevat.

Hienonnettua biolentotuhkaa testattiin betonissa kahdessa eri opinnäytetyössä, joissa betonikoekappaleet valmistettiin Kymilabsin betonilaboratoriossa. Saadut tulokset olivat lupaavia mm. erään biolentotuhkan kohdalla 20 %:n korvausosuus sementistä antoi hyviä puristuslujuustuloksia. Vaikuttaisi siltä, että biolentotuhkaa voisi hyödyntää ainakin sellaisissa betonituotteissa, joilta ei vaadita betonistandardien mukaisuutta. Betonistandardeissa ei mainita biolentotuhkaa omana kohtanaan, jolloin sitä ei standardien mukaisissa tuotteissa voida hyödyntää. Biolentotuhkaa sisältäviä betonituotteita voisi kuitenkin valmistaa esimerkiksi puutarhapuolelle.
Hienonnettua biolentotuhkaa lisättiin myös betonituotteisiin, joita sijoitettiin muun muassa Kotkan kampuksen katolle ja Kymilabsin yhteyteen säätestausta varten. Osasta säätestaukseen laitetuista betonituotteista on testattu karbonatisoitumista. Lisäksi muitakin hienonnettua biolentotuhkaa sisältäviä betonituotteita on valmistettu, kuten ovipanoja ja kukkaruukkuja, joita on toimitettu testaukseen ulkoympäristössä Kouvolan alueelle.
Maalikokeissa todettiin, että mikronisoitu biohiili vaikuttaa sopivan hyvin käytettäväksi pigmenttinä öljypohjaisissa maaleissa. Vesiliukoisten maalien kohdalla todettiin, että biohiilipigmentti voi tuottaa mustan sävyn tässäkin tapauksessa mutta silloin maalipohjaan tulee lisätä biohiilelle sopiva sidosaine ja tarkoitukseen soveltuva emulgaattori.

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

2 Hakijan perustiedot