|
|
|
Hankekoodi: A76452
Hankkeen nimi: Kierroksia biopeittoon - Kiertotaloutta edistävät uudet alueelliset toimintamallit ja biopeittoratkaisut kaivosten jälkihoidossa
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.10.2020 ja päättyy 30.9.2023
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Pohjanmaan elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus
Hakijan virallinen nimi: Luonnonvarakeskus
Organisaatiotyyppi: Tutkimuslaitos
Y-tunnus: 0244629-2
Jakeluosoite: Tietotie 4
Puhelinnumero: +35829 532 6000
Postinumero: 31600
Postitoimipaikka: Jokioinen
WWW-osoite: https://www.luke.fi/
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Marleena Hagner
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Erikoistutkija
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: marleena.hagner(at)luke.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: +358295323270
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Kaivannaisjätteiden tehokkaat peitto- ja maisemointiratkaisut vaativat kehittämistä pohjoisissa olosuhteissa. Ympäristöhaasteista merkittävimmät liittyvät sulfidipitoisten kaivannaisjätteiden läjitykseen ja niistä syntyviin happamiin ja metallipitoisiin suotovesiin, jotka voivat päätyä luonnonvesiin. Hankkeen päätavoitteena on selvittää, voidaanko tätä riskiä pienentää käyttämällä peittoratkaisua, joka sisältää vettä ja raskasmetalleja sitovaa biohiiltä sekä kasvien kasvua parantavaa jätevesilietekompostia ja tuhkaa. Oletuksena on, että peittokerroksen parantaessa kasvien menestymistä, lisääntyy niiden haihduttaman veden määrä, jolloin eroosioriski, veden suotautuminen alempiin kerroksiin ja sulfaattipitoisten suotovesien syntyminen vähenevät. Tavoitteenamme on myös varmistaa, etteivät kaivannaisjätteiden sisältämät metallit kulkeudu peittokerroksessa kasvaviin kasveihin.
Lapin alueella on paljon erilaisia biotalouden sivuvirtoja, joissa syntyville materiaaleille on niiden jätestatuksen vuoksi vaikea löytää käyttökohteita. Orgaanisten sivuvirtojen tehokkaampi hyödyntäminen on välttämätöntä ilmastonmuutoksen hillintään pyrkivässä bio- ja kiertotaloudessa. Biohiili on jo pitkään ollut käytössä maanparannusaineena muualla maailmassa erityisesti kuivilla ja saastuneilla maa-alueilla. Myös jätevesilietepohjaista kompostia ja tuhkaa voidaan käyttää maanparannuksessa ja ravinteena. Biohiilen ja erilaisissa polttolaitoksissa syntyvän tuhkan raaka-aineeksi kelpaa teoriassa mikä hyvänsä eloperäinen materiaali, kuten jätepuu tai yhdyskunta- ja puutarhajätteet ja lietteet. Lähtömateriaali ja prosessin olosuhteet vaikuttavat kuitenkin siihen, millainen lopputuote prosessissa syntyy. Tässä hankkeessa tuotetaan tietoa siitä, voidaanko orgaanisista sivuvirroista ja jätemateriaaleista pyrolyysillä tuotettua biohiiltä ja poltossa syntyvää tuhkaa hyödyntää kaivosalueiden peittoratkaisuissa. Hankkeen merkittävänä lisätavoitteena on edistää kansallista arktista kiertotaloutta tuomalla eri bio- ja kiertotalouden toimijoita yhteen muodostamalla niistä Lapin alueelle kiertotalouteen perustuvia arvoketjuja, jotka alkavat sivuvirtamateriaalien syntysijoilta ja päättyvät kaivannaisjätteiden peittoratkaisuihin.
Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi hankkeen aikana tehdään erilaisia laboratorio- ja kasvihuonekokeita, joissa selvitetään eri materiaalien (mm. kompostoitu jätevesiliete, purkupuusta ja jätevesilietteestä valmistettu biohiili sekä tuhka) ja kasvilajien hyötyjä peittoratkaisuissa pohjoisissa olosuhteissa. Lisäksi Rautuvaaran kaivosalueelle 2018 perustettuja kenttäkokeita jatketaan ja täydennetään kehitettyjen peittoratkaisujen pitkäaikaisvaikutusten todentamiseksi ja tulosten hyödynnettävyyden lisäämiseksi. Alueellisen kiertotalouden edistämiseksi hankkeen aikana järjestetään Lapin alueen kunnille, yrittäjille ja muille toimijoille yhteisiä työpajoja. Työpajoissa suunnitellaan pilotoitava arvoketju, johon kuuluu sivuvirtamateriaalien tuottajia, jalostajia, kuljettajia, maanrakentajia ja loppukäyttö kaivosalueella. Lisäksi selvitetään jätemateriaalien käytön ja arvoketjun ympäristövaikutukset sekä taloudelliset ja lainsäädännölliset reunaehdot. Hankepartnereina toimivat Luonnonvarakeskus (Luke) ja Geologian tutkimuskeskus (GTK). Hankkeeseen on sitoutunut useita Lapin alueen kuntia, kiertotalousyrityksiä sekä kaivostoimijoita.
Hankkeen tuloksena saadaan tietoa alueella syntyvien sivuvirtojen kuten purkupuun ja jätevesilietteen sekä niistä valmistetun biohiilen ja tuhkan käyttökelpoisuudesta osana kaivosalueiden peittoratkaisuja, niiden pitkäaikaiskestävyydestä ja vaikutuksista erilaisten kasvien menestymiseen, metallien kertymiseen ja mahdolliseen kulkeutumiseen suotoveden mukana. Työpajat ja arvoketjut tiivistävät Lapin alueen kuntien, bio- ja kiertotalouden toimijoiden (mm. jätteenkäsittelylaitokset ja biohiilen tuottajat) sekä kaivosteollisuuden yhteistyötä ja lisäävät yritysten liiketoimintamahdollisuuksia. Samalla erilaisten sivuvirta- ja jätejakeiden hyötykäyttö kasvaa. Lisäksi tuotettava lainsäädäntöselvitys jätepohjaisen biohiilen käytöstä kaivosalueiden maisemoinnissa palvelee yritysten tarpeita.
Projektin varsinaisena kohderyhmänä ovat kaivosteollisuuden toimijat, bio- ja kiertotalousalan yrittäjät, nykyiset biohiilen, tuhkan ja niiden raaka-aineiden tuottajat ja jatkojalostajat (kuten maa- ja metsätalousyrittäjät, vesihuoltoyritykset, maa- ja viherrakentajat), joista suuri osa on Lapissa pienyrittäjiä. Jätevesilietteen, biohiilen ja tuhkan käyttöpotentiaalin kasvusta hyötyvät suoraan materiaaleja tuottavat kuntayhtymät ja yritykset, jotka voivat välttyä jätemaksuilta ja samalla kasvattaa ja saada aikaan uutta liiketoimintaa tutkimustulosten pohjalta. Myös alueen kunnat hyötyvät alueellisten toimintamallien kehittyessä ja yritysten yhteistyöverkostojen kasvun hyödyttäessä alueen taloutta ja toimintaa. Kunnan tehtävänä on myös valvoa omalta osaltaan kaivostoiminnan ekologista kestävyyttä. Tähän tehtävään hanke tuottaa tietoja ja työkaluja. Niistä hyötyvät myös kaivosalan velvoitetarkkailuja ja ympäristöpäätöksiä sekä ympäristövaikutustenarviointeja tekevät lupa- ja valvontaviranomaiset ja konsulttiyritykset sekä alan tutkimus- ja kehittämistoiminnasta vastaavat organisaatiot ja oppilaitokset.
Välillisiä kohderyhmiä ovat maakunta-, seutukunta- ja kuntatason suunnitteluviranomaiset ja alueelliset
päätöksentekijät. Tehokkaiden sulkemistoimien kehittäminen vaikuttaa ympäristön tilaan, joten välillisiä kohderyhmiä ovat myös kaivosten vaikutuspiirissä asuvat tai asioivat ihmiset, kuten vapaa-ajan asukkaat ja kaivosten läheisiä maa- ja vesialueita virkistyskäytössä hyödyntävät henkilöt. Ts. toiminnan kestävyydestä hyötyvät monet maaseutuyrittäjät kuten luonnontuotealan yrittäjät, matkailuyrittäjät ja porotalous sekä alueen asukkaat ja vesistöjen käyttäjät.
Kaivosten ympäristövaikutusten tehokkaampi hallinta luo alueelle kilpailuetua sekä kaivos- että ympäristöliiketoiminnan alalla. Kaivosalan osaamisen keskittyminen Pohjois-Suomeen edistää myös tutkimuslaitosten ja korkeakoulujen kansainvälistä verkostoitumista tekemällä niistä houkuttelevampia partnereita kiertotalous- ja kaivannaisalan tutkimushankkeisiin.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 495 181
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 493 485
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 651 244
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 649 068
Maakunnat: Lappi
Seutukunnat: Itä-Lapin, Pohjois-Lapin, Tunturi-Lapin, Rovaniemen
Kunnat: Kittilä, Kolari, Sodankylä, Rovaniemi, Kemijärvi
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 | 0 | 5 |
| Kaivosteollisuus perustuu maa- ja kallioperän luonnonvarojen hyödyntämiseen. Hankkeessa tehtävän tutkimuksen kautta lisätään luonnonvarojen kestävyyttä edistämällä erilaisten jätejakeiden hyötykäyttöä (sellaisenaa tai biohiileksi/tuhkaksi muutettuna) ja siten vähennetään neitseellisten raaka-aineiden tarvetta ja lisätään jäte-/sivuvirtojen ravinteiden hyödyntämismahdollisuuksia. Yritysten tietoisuus luonnonvarojen kestävästä käytöstä ja kiertotaloudesta lisääntyy verkostoitumisen ja työpajojen kautta. Kaivostoiminnan ekologiseen kestävyyteen liittyvät tutkimukset ja toimenpiteet näkyvät pitkällä tähtäimellä. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 2 |
| Hyödyntämällä orgaanisia sivuvirta- ja jätemateriaaleja biohiilen raaka-aineena voidaan vaikuttaa pohjoisen alueen hiilitaseeseen pitkällä aikavälillä. Projektissa pyritään tuottamaan tietoa biohiilen hyödyntämismahdollisuuksista. Samalla lisätään tuotantoketjuun ja työpajoihin osallistuvien yritysten tietoisuutta omien tuotteidensa ilmastovaikutuksista. Ilmastonmuutoksella voi olla seurauksia jätealueiden sääolosuhteisiin ja sitä kautta esimerkiksi mineraalien rapautumisnopeuteen ja ympäristövaikutusten kasvuun. Olosuhdemuutokset voivat vaikuttaa kaivosjätealueiden rakenteisiin, jolloin tehokkaat ja kestävät peittoratkaisut nousevat tärkeäksi tekijäksi mahdollisten ympäristöongelmien ennaltaehkäisyssä. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 3 |
| Kaivannaisjätteiden hallinnan tehostuminen parempien sulkemistoimenpiteiden kautta vaikuttaa suoraan ympäröivän luonnon tilaan päästöjä vähentämällä. Positiiviset vaikutukset kohdistuvat siten myös kaivosjätealueiden kasvillisuuteen, eliöihin ja luonnon monimuotoisuuteen. Kaivannaisjätteiden peittomateriaalien parantaminen kasvualustana biohiilen/tuhkan avulla voi lyhyellä aikavälilläkin olla ratkaisu vaikeasti viherrytettävissä ja jonkin verran toksisilla alueilla lisäten kasvien ja eliöstön selviytymistä. Lisäksi peittoratkaisuissa pyritään käyttämään kasvilajeja, jotka lisäävät alueen monimuotoisuutta. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 5 |
| Kaivannaisjätteiden hallinnan tehostuminen parempien sulkemistoimenpiteiden kautta vaikuttaa suoraan ympäröivän luonnon tilaan vesi- ja pölypäästöjä vähentämällä. Positiiviset vaikutukset kohdistuvat siten myös kaivosjätealueiden ja niiden lähistöllä olevien pinta- ja pohjavesien, maaperän ja ilman tilaan. Paremmat ympäristökäytännöt kaivannaisjätteiden hallinnassa vähentävät jätteiden (etenkin sulfidimineraalien) rapautumista, happamien ja haitta-ainepitoisten suotovesien syntymistä ja siten pohja- ja pintavesien pilaantumista. Biohiiltä käytettäessä hiili sitoutuu pitkäaikaisesti maaperään pysyen pois ilmakehästä. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Neutraali vaikutus | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 2 | 5 |
| Projektin tavoitteet tukevat kaivannaisjätteiden ja muiden teollisuuden sivuvirtojen uusiokäyttöä, jolloin jätteiden määrä alueella vähenee. Hankkeessa edistetään bio-/kiertotaloutta, vähentäen luonnonraaka-aineiden tarvetta ja lisäten jätteiden/sivuvirtojen sisältämien ravinteiden alueellista hyötykäyttöä. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 2 |
| Paikallisen tuottamisen edistämisellä (tuotantoketjut) on materiaalituotantoa ja kuljetusta vähentävä vaikutus. Välillisenä vaikutuksena: Pyrolyysissä syntyviä kaasuja voidaan hyödyntää lämmön lähteenä. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 1 | 5 |
| Projektissa luodaan pohjoisille pk-yrityksille uusia liiketoiminnan kehittämisen ja luomisen mahdollisuuksia tuotanto- ja palveluketjujen sekä verkostoitumismahdollisuuksien kautta. Uuden tutkimuksen ja menetelmäkehityksen myötä voi syntyä innovaatioita ja paikallinen elinkeinorakenne voi monipuolistua ja kasvaa kiertotalouden ja myös ympäristöteknologian osa-alueella. Hankkeessa syntyvää osaamista esitellään kv-konferensseissa, mikä lisää kansainvälisen verkostoitumisen mahdollisuuksia ja antaa kilpailuetua partnereiden lisäksi myös paikallisille toimijoille. Kaivostoiminta on tärkeä työllistäjä harvaan asutussa Pohjois- Suomessa, joten sen toimintamahdollisuuksien edistämisellä ja ympäristövaikutusten pienentämisellä on merkitystä elinkeinorakenteen säilymisessä, kehittymisessä sekä alueiden yhdenvertaisuuden kannalta. Hankkeen vaikutuksesta paikallinen osaamiskeskittymä vahvistuu ja saa lisää näkyvyyttä ympäristö- ja kaivossektorilla. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 2 |
| Pohjois-Suomen ja arktinen kaivosympäristöosaamisen ja kiertotalousosaamisen tiedollinen ja taidollinen pääoma kasvaa kierrätyksen, kaivannaisjätteiden hallinnan ja sulkemisratkaisujen osalta merkittävästi. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 4 |
| Paikallisten jätejakeiden hyödyntäminen ja neitseellisten raaka-aineiden käytön vähentäminen vaikuttaa logistiikkaan kuljetusten vähenemisenä kun jätejakeita ei tarvitse kuljettaa pitkän matkan päähän hävitettäväksi. Peittomateriaalin valmistus paikallisista jätejakeista vähentää alueelle ehkä pitkänkin matkan päästä tuotavan peittomateriaalin tarvetta vähentäen siten merkittävästi liikennettä jätealueiden sulkemisvaiheessa. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 3 |
| Pitkällä aikavälillä kaikilla toimivilla kaivosympäristöihin liittyvillä luontoa ja maisemaa parantavilla ratkaisuilla on merkitystä alueen henkisen hyvinvoinnin parantamisessa. Myös paikallisen yritystoiminnan kehittymismahdollisuuksien kasvaminen edistää asukkaiden hyvinvointia. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 1 |
| Kaivannaisjätteiden paremman hallinnan ja ympäristövaikutusten vähenemisen seurauksena alueen asukkaiden asema paranee, eriarvoisuus vähenee, negatiivista kulttuuri-identiteettiä kaivostaajamasta ei pääse syntymään ja kulttuuriset oikeudet toteutuvat kun alueella on madollista harjoittaa perinteisiä luonnonkäyttötapoja. Edellä mainittuihin seikkoihin vaikuttaa positiivisesti myös se, että kaivoksen sulkemisen jälkeiset vaikutukset pienenevät ja alueen jälkikäyttömahdollisuudet laajenevat. Välilliset vaikutukset voivat olla esim. Lapin osalta vanhojen kaivosalueiden virkistyskäytön lisääntyminen. Kaivokset ovat usein myös monikulttuurisia työpaikkoja. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ympäristöosaaminen | 3 | 5 |
| Vaikuttaa merkittävästi. Projekti lisää osaamista ja tietämystä uudelta osa-alueelta ja edistää tutkimusmenetelmien, teknologian (pyrolyysi) kehittämistä ja tulosten tulkintaa. Hankkeen tutkimustyön avulla kasvatetaan ja kehitetään hankkeen aihealueen kiertotalous- ja ympäristöosaamista mukaanlukien hiilensidonta. Tämän osaamisen alueellinen vahvistaminen on ollut avainasemassa hankkeen suunnittelussa ja hanke tähtää kaivannaisjätealueiden sulkemismenetelmien kehittymiseen ympäristövaikutuksiltaan yhteiskunnan kannalta hyväksyttävämpää suuntaan. Hankkeessa tuotetun tiedon välittämisen kautta osaamista jaetaan niin toiminnanharjoittajille, konsulteille, asiantuntijoille, viranomaisille (lainopillisten tulkintojen ja lupakäytäntöjen kehittyminen) kuin oppilaitoksille. Hankkeessa saavutettua osaamista hyödynnetään myös tulevissa projekteissa. | ||
Kaivannaisjätealueiden peittäminen ja maisemointi ovat oleellinen osa kaivoksen sulkemista. Kuivapeitolla pyritään rajoittamaan kaivannaisjätteen läpi kulkeutuvan veden ja hapen määrää, estämään veden happamoitumista ja pidättämään vettä kasvien käyttöön. Pohjoisen äärevät olosuhteet tuovat sulkemiseen omat haasteensa ja uusia peittomateriaaleja ja -ratkaisuja tarvitaan. Biopeitto 2 -hankkeessa tutkittiin, miten kuivapeittoon lisätyt orgaaniset sivuvirtamateriaalit vaikuttavat peiton rakenteeseen, kestävyyteen, materiaalien rapautumiseen ja kasvien kasvuun sekä metallien kulkeutumiseen pohjoisissa olosuhteissa. Tutkimus keskittyi erityisesti alueellisiin orgaanisiin sivuvirtoihin, joista mukaan valittiin jätevesiliete, siitä tuotettu biohiili ja poltossa syntyvä lietetuhka sekä purkupuusta ja metsän harvennuspuusta (kuusi) valmistettu biohiili ja energiatuotannon lentotuhka.
Tutkimus osoitti, että perinteisen moreenipeiton ominaisuuksia kasvualustana voidaan parantaa orgaanisilla sivuvirroilla. Hyvinvoiva kasvillisuus parantaa maan vedenpidätyskykyä ja tehostaa veden haihtumista kasvukauden aikana. Samalla peittorakenteen läpi suotautuvan veden määrä vähenee. Huolimatta eroista biohiilen laadussa, niiden vaikutukset maapatsaan läpi huuhtoutuvan suotoveden kemialliseen laatuun olivat pääosin vähäisiä. Toisin sanoen peittorakenteeseen lisätty biohiili ei tutkimustulosten mukaan lisää ravinteiden tai raskasmetallien huuhtoutumista. Kokeet osoittivat myös lento- ja lietetuhkan toimivan ravinteiden lähteenä kasveille.
Hankkeen aikana tutkittiin myös sitä, miten biohiili säilyttää rakenteensa vaihtelevissa olosuhteissa. Rapautumista tarkasteltiin röntgentomografian ja elektronimikroskopian avulla. Kun biohiiltä altistettiin lämpötilanmuutosten aiheuttamalle kuormitukselle, hiilen sisäinen huokosrakenne ei juuri muuttunut. Lisäksi havaittiin, että biohiilten sisäinen huokosrakenne täyttyy vedellä hitaasti. Siksi biohiilen suotuisat vaikutukset kasvillisuuteen voivat ilmetä viiveellä.
Hankkeessa toteutetussa arvoketjupilotissa purkupuu jalostettiin biohiileksi, kompostoitiin jätevesilietteen kanssa ja tuotettu kasvualusta päätyi kaivosalueen peittoratkaisuksi toimijaverkoston avulla. Biokiertotalouteen nojaava peittoratkaisu voidaan siis toteuttaa alueen yritysten yhteisvoimin. Taloudellisessa tarkastelussa biohiileen perustuva peittoratkaisu oli kuutiohinnaltaan kallein, mutta toisaalta biohiiltä sisältävä peitto toimii hiilinieluna. Biokiertotalous voi palvella kaivosalaa ja tuoda kuivapeiton perustamiseen lisää vaihtoehtoja.