Structural fund information service project description A74635, New processes of the circular economy in water and wastewater treatment

3 Plan-specified summary of the project completion

There is growing need to find cost-effective methods to purify wastewaters, utilize industrial waste materials and recover valuable materials from wastewaters. The aim of the proposed project is to look for functional solution to combine these three objectives in a cost-efficient way that enables new business to companies.

The objective of the project is the purification of wastewaters and the recovery of valuable materials by using a solution in which new methods and previously developed technologies will be combined to novel hybrid-method. Water purification with methods proposed in this project saves annual costs (water, energy, waste management, chemicals) due to the use of industrial by-products in water purification as a precipitation chemical or as an adsorbent. The methods applied in the proposed project are (electro)chemical precipitation and adsorption in which industrial by-products are utilized. In an electrochemical precipitation, the electric current dissolves the anode material, iron for example, that enables the formation precipitate. The method works also in a cold environment, does not require the use of chemicals and is a low-cost method from its investment and operating costs and its maintenance costs. In the chemical precipitation, impurities like sulfate are precipitated e.g. with lime. In the proposed project, industrial by-products will be studied as precipitation chemicals to replace commercial lime. Industrial waste materials can be used as raw materials to produce adsorbents. Materials can be treated thermally, chemically or they can be geopolymerized. Adsorbents are eco- and cost-efficient and they are made from industrial wastes by using low temperature and environmental-friendly chemicals with a simple manufacturing method. These materials can be regenerated several times and after their use in water purification they can be utilized as fertilizer, in construction industry or they can be disposed as a stable material.

The earlier research results and publications of the partners of the project show that and the geopolymer technology as well as the electrochemical precipitation has potential to the full-scale use. Chemical precipitation and adsorption are widely used water purification methods but utilization of industrial by-products in those applications will need more research and development. During the proposed project, new information about the recovery of valuable materials from wastewaters, utilizing of waste materials in the cleaning of wastewaters and for the planning of the sustainable processes will be created. The results of the project lead to the utilizing of materials in a more sustainable way, economical water purification solutions, increasing the appreciation of Finnish know-how and development of new business possibilities. The project partners are from Central Ostrobothnia, North Ostrobothnia and area of Kainuu.

4 Project target groups

4.1 Actual target groups

Hankkeen varsinaisena kohderyhmänä ovat toteutusalueella (Keski-Pohjanmaa, Pohjois-Pohjanmaa, Kainuu) toimivat teollisuusyritykset sekä maatalous ja yhdyskunnat, teollisuusyritysten yhteyteen muodostuvat uudet yritykset, toimintaa alueella harjoittavat ja/tai uutta liiketoimintaa alueelle suunnittelevat pk-sektorin yritykset (esim. konepajat vedenpuhdistuslaitteiden valmistavat, vedenpuhdistusmateriaaleja valmistavat yritykset, vedenpuhdistusratkaisuja tuottavat yritykset) ja puhdistusmateriaalien raaka-aineita teollisuuden sivuvirtoina tuottavat kaivos- ja energiateollisuus sekä metallinjalostusyritykset. Hankkeen kohderyhmänä ovat siis yritykset, joilla on jätevedenkäsittelyyn liittyviä tarpeita, joita voidaan ratkaista kehitettävillä vedenpuhdistusratkaisuilla (adsorbentit, kemiallinen tai sähkökemiallinen saostaminen) sekä eri ratkaisuista liiketoimintaa tekevät ja liiketoimintaa suunnittelevat yritykset. Potentiaalisina hyödyntäjinä ovat myös yritykset, jotka käyttävät puhdistusratkaisuilla talteen otettuja komponentteja mm. lannoitteina.

Hankkeessa kehitetään ratkaisuja, joiden avulla on mahdollisuus saada uutta liiketoimintaa. Hankkeessa teknologian kehittäminen kattaa koko arvoketjun: uusien vedenpuhdistusmateriaalien ja -menetelmien kehitystyöstä vedenpuhdistusratkaisuihin.

4.2 Indirect target groups

Välillisenä kohderyhmänä ovat myös mm. analytiikkapalveluja tai kuljetuspalveluja tarjoavat yritykset, laitetoimittajat ja kemikaalien tuottajat sekä koko toimitusketjun alihankkijat. Näiden toimijoiden intressit realisoituvat hankkeen aikana kun vedenpuhdistusratkaisuja skaalataan pilot-/esikaupalliseen tuotantoon. Merkittävä kiertotalouden potentiaali ja vaikutus niin taloudellisten, sosiaalisten kuin ympäristötekijöiden kannalta on nähtävissä kaikkien kolmen maakunnan alueella. Hankkeen välillisenä kohderyhmänä voidaan nähdä myös koko yhteiskunta uusien ratkaisujen synnyttämän puhtaamman veden ja vesistöjen muodossa.

5 Public funding of the project (EUR)

EU and State funding granted: 623 024

EU and State funding used: 609 437

Planned public funding (total): 801 029

Planned public funding used (total): 807 624

6 Geographical target area

Regions: Northern Ostrobothnia, Central Ostrobothnia, Kainuu

Subregions: Kokkola, Kajaani, Oulu, Nivala-Haapajärvi

Municipalities: Pyhäjärvi, Kokkola, Paltamo, Oulu, Nivala, Kajaani, Haapajärvi

Address of the project site, if the project is carried out in one place

Street:

Postal code:

City/town:

7 Estimates of project-specific monitoring information reported during the application phase

7.1 Number of new jobs (only requested for projects belonging to specific objectives 1.1, 2.1 and 3.1)

Planned: 6, in which women are employed 3

Completed according to monitoring information: 0.00, in which women are employed 0.00

7.2 Number of new companies (only requested for projects belonging to specific objective 1.1)

Planned: 0, which are founded by women 0

Completed according to monitoring information: 0.00, which are founded by women 0.00

8 Horizontal principles

8.1 Gender equality

: Yes

Hankkeessa tuotetaan uutta tietoa uusista vedenpuhdistusratkaisuista, eikä sen päätavoite ole sukupuolten tasa-arvon edistäminen. On kuitenkin todettu (sekä suomalaisissa että kansainvälisissä tutkimuksissa), että tytöt ovat poikia kiinnostuneempia ja enemmän huolissaan ympäristöstä ja luonnonvaroista. ((Schahn & Holzer, 1990; Sjøberg & Schreiner, 2008). Suomessa tehtyjen tutkimusten mukaan nuorista tytöistä 68% ja pojista 47% on kiinnostunut ympäristöasioista, mutta vain 5% nuorista toimii jollakin tavalla ympäristön suojelemiseksi (Cantell, 2005). Tytöt myös uskovat poikia enemmän omiin mahdollisuuksiinsa vaikuttaa ympäristön hyvinvointiin; tytöt pyrkivät myös käytöksellään ja toiminnallaan vaikuttamaan ympäristöön aktiivisemmin kuin pojat (Sjøberg & Schreiner, 2008). Toisaalta teollisuusnäkökulmasta uudet vedenkäsittelyratkaisut ja raaka-aineiden kestävä käyttö edellyttävät vahvaa teknistä osaamista ja luonnontieteiden hallintaa. Nämä opiskelualueet ovat vielä tänä päivänä varsin miesvaltaisia. On oletettavaa, että kansantaloudellisesti merkittävä tekninen osaaminen tulee lisäämään tyttöjen ja naisten kiinnostusta ja hakeutumista teknisen ja luonnontieteiden koulutukseen ja siten tasapainottavan vinoutunutta sukupuolijakaumaa kemian prosessiteollisuudessa. Nuoret myös etsiytyvät voimakkaisiin, tunnettuihin koulutus- ja osaamiskeskittymiin ja valmistuttuaan myös hakeutuvat alueelle töihin. Tästä syystä osaamisen vahvistaminen tutkimukseen, koulutukseen ja uuden yritystoiminnan aktivointiin panostamalla on nähtävä erittäin tärkeänä hankkeen toteutusalueella.

: Yes

Hankkeeseen osallistuvat partnerit huomioivat tasa-arvonäkökulman. Hankkeen aihe liittyy läheisesti perinteisesti miesvaltaisiin alueisiin, kuten tekniikkaan, mutta tästä huolimatta sekä naisia että miehiä osallistuu tasapuolisesti hankkeen toteutukseen. Hankkeen vastuullinen johtaja on nainen hänen tieteellisen pätevyyden ja vahvan yritysyhteistyöverkoston ansiosta. Jokainen partneri huolehtii siitä, että kumpaakaan sukupuolta ei suosita projektityöntekijöitä palkattaessa. Hakuvaiheessa projektihenkilöstössä on 50 % naisia.

: No

Hankkeen päätavoite ei ole sukupuolten tasa-arvon edistäminen.

8.2 Sustainable development

	Direct	Indirect
Luonnonvarojen käytön kestävyys	5	8
Hankkeessa kehitetään eko- ja materiaalitehokkaita vedenpuhdistusmateriaaleja energiaa säästävin menetelmin. Materiaalitehokkuutta ja luonnonvarojen kestävää käyttöä edistetään hyödyntämällä saostuksessa ja adsorbenttien valmistuksessa raaka-aineina jätemateriaaleja ja teollisuuden sivutuotteita, ja siten säästetään primäärejä luonnonvaroja. Hanke tukee myös kiertotaloutta edistäviä toimenpiteitä.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen	4	8
Kehitettävillä vedenpuhdistusmateriaaleilla voidaan korvata tällä hetkellä käytössä olevia fossiilisia materiaaleja joiden kuljetuskustannukset Suomeen sekä siitä aiheutuvat päästöt ovat korkeat. Materiaalien valmistuksessa käytetään alhaisia prosessilämpötiloja. Hankkeessa etsitään jätemateriaalipohjaista saostuskemikaalia, jolloin neitseellisen kalkin käyttö vähenee pienentäen samalla hiilidioksidipäästöjä. Sähkökemiallisessa saostuksessa käytettävä sähkövirta voidaan tuottaa uusiutuvan energian avulla.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus	0	2
Luonnon monimuotoisuuden säilyttäminen entistä tehokkaammalla jätevesien puhdistuksella.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen)	5	10
Hankkeessa kehitetään menetelmiä joita sovelletaan sovelletaan jäteveden käsittelyyn, mm metallien ja sulfaatin poistossa, joilla on suora pinta-ja pohjavesien likaantumista ehkäisevä vaikutus. Käytetyt adsorbenttimateriaalit ja (sähkö)kemiallisessa saostuksessa muodostuneet sakat voidaan hyödyntää lannoitteena, mikä parantaa maaperän kasvuolosuhteita. Muodostuneet materiaalit ovat hidasliukoisia lannoitteita, joten ilmakehään vapautuvat ammoniakkipäästöt ovat pienemmät kuin käytettäessä esim. lietelantaa suoraan lannoitteena.
Natura 2000 -ohjelman kohteet	0	0
Hankkeella ei ole suoraa rajapintaa Natura 2000-ohjelmaan.
Materiaalit ja jätteet	10	5
Vedenpuhdistuksen raaka-aineina käytettävät materiaalit ovat teollisuuden sivuvirtoja. Käytetyt adsorbentit ja muissa vedenpuhdistusprosesseissa muodostuvat sakat voidaan hyödyntää mm. lannoitteina. Tämä lisää vedenpuhdistusprosessien taloudellista kestävyyttä.h
Uusiutuvien energialähteiden käyttö	2	0
Vedenpuhdistusmateriaalit valmistetaan energiaa säästävin menetelmin, mm. alhaisia prosessointilämpötiloja käyttämällä. Sähkökemiallisessa saostuksessa voidaan käyttää esim. aurinkoenergiaa sähkövirran tuottamiseen.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen	8	8
Hanke perustuu täysin toteutusalueella toimivien ja sinne toimintaa suunnittelevien yrityksien (mm. vedenpuhdistuslaitteita valmistavat konepajat ja vedenpuhdistusmateriaaleja tuottavat yritykset) ydintoimintoihin. Hankkeessa keskitytään kaupallista potentiaalia omaavien tuotteiden valmistamiseen ja uusien vedenpuhdistusratkaisujen tuottamiseen. Hankkeen arvioituna tuloksena on myös uutta teknologiaa erityisesti pk- sektorille. Lisäksi hankkeen tuloksia voidaan hyödyntää veden ja jäteveden käsittelyyn liittyen, mm. kunnalliset vedenkäsittelylaitokset.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen	5	5
Projektin tavoitteena on luoda uutta alueellista osaamista ja luoda pohjaa uudelle yritystoiminnalle.
Liikkuminen ja logistiikka	8	5
Hankkeessa hyödynnetään paikallisesti saatavilla olevia teollisuuden sivuvirtoja, mikä pienentää kuljetuksesta aiheutuvia kuluja.
Hyvinvoinnin edistäminen	0	6
Kehitystoiminta tähtää uusien tuotteiden kaupalliseen hyödyntämiseen ja uuden liiketoiminnan syntyyn, jolla on positiivinen vaikutus työpaikkojen säilyvyyteen ja uusien työpaikkojen syntyyn alueella.
Tasa-arvon edistäminen	1	0
Hankkeessa huomioidaan tasa-arvokysymykset, mutta sukupuolten tasa-arvon edistäminen ei ole hankkeen päätavoite.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus	0	0
Hankkeella ei oleteta olevan erityisiä yhteiskunnalliseen tai kulttuuriseen yhdenvertaisuuteen liittyviä vaikutuksia.
Kulttuuriympäristö	0	0
Hankkeella ei oleteta olevan erityisiä kulttuuriympäristöön liittyviä vaikutuksia.
Ympäristöosaaminen	5	2
Hanke pyrkii kokonaisvaltaiseen ympäristötiedon lisäämiseen, mm. jätevesien puhdistaminen ihmisille sekä ympäristölle haitallisista yhdisteistä, kaikissa eri hankkeen vaiheissa, vaikka tämä ei olekaan hankkeen ensisijainen tavoite.

9 Final report summary

There is a growing need to find cost-effective methods to purify wastewaters, utilize industrial waste materials and recover valuable materials from wastewaters. The aim of the project was to look for functional solutions to combine these three objectives in a cost-efficient way that enables new business to companies. The objective of the project was to develop the purification of wastewaters and the recovery of valuable materials by using a solution in which new methods and previously developed technologies were combined to a novel hybrid method. Water purification with methods in this project could save annual costs (water, energy, waste management, chemicals) due to the use of industrial by-products in water purification as a precipitation chemical or as an adsorbent. The methods applied in the project were (electro)chemical precipitation and adsorption in which industrial byproducts were utilized. In an electrochemical precipitation, the electric current dissolves the anode material, iron for example, that enables the formation of precipitate. The method works also in a cold environment, does not require the use of chemicals and is a low-cost method from its investment and operating costs and its maintenance costs. In the chemical precipitation, impurities like sulfate are precipitated e.g. with lime. In the project, industrial byproducts were studied as precipitation chemicals to replace commercial lime. Industrial waste materials were used as raw materials to produce adsorbents. These materials can be treated thermally, chemically or they can be alkali-activated. Eco- and cost-efficiency of adsorbents were considered and chosen adsorbents were made from industrial wastes mainly by using low temperature and environmental-friendly chemicals with a simple manufacturing method. Materials that were chosen for piloting can be regenerated several times and after their use in water purification they have a potential to be used for example as fertilizer or in construction industry.
The earlier research results and publications of the partners of the project show that geopolymer (or alkali-activation) technology as well as the electrochemical precipitation have potential to be used in the full-scale. Chemical precipitation and adsorption are widely used water purification methods but utilization of industrial by-products in these applications needed more research and development. During the project, new information about the recovery of valuable materials from wastewaters, utilization of waste materials in the cleaning of wastewaters and for the planning of the sustainable processes were created. The results of the project increased knowledge about the utilization of materials in a more sustainable way, economical water purification solutions, and development of new business possibilities as well as increased the appreciation of Finnish know-how and . The project partners were from Central Ostrobothnia, North Ostrobothnia and Kainuu.

Description of the project funded by the European Regional Development Fund (ERDF)

1 Project

2 Basic applicant information

Co-organisers