|
|
|
Hankekoodi: A78710
Hankkeen nimi: Lietteen roolin vahvistaminen kiertotaloudessa – innovatiivinen hyötykäyttö vedenkäsittelyssä, akkumateriaaleissa ja 3D-tulostuksessa
Toimintalinja: 8. REACT-EU:n EAKR-toimenpiteet
Erityistavoite: 12.2. Tutkimus- ja innovaatiotoiminnan kehittäminen erityisesti digitalisaation edistämisen ja yhteiskunnan hiilineutraalisuustavoitteen toteutumisen näkökulmasta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.3.2022 ja päättyy 31.12.2023
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT
Organisaatiotyyppi: Yliopisto
Y-tunnus: 0245904-2
Jakeluosoite: Yliopistonkatu 34
Puhelinnumero: 0294 462 111
Postinumero: 53850
Postitoimipaikka: Lappeenranta
WWW-osoite: http://www.lut.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Eveliina Repo
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Professori
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: eveliina.repo(at)lut.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0403553707
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Luonnonvarojen riittävyys on merkittävässä roolissa nykyisen yhteiskunnan toimivuuden ja talouskasvun turvaamiseksi. Samalla ilmastonmuutosta on hillittävä etenkin vihreiden energiamuotojen lisäämisellä, mikä on toisaalta riippuvaista ns. kriittisistä raaka-aineista. Covid-19-kriisi on selkeyttänyt entisestään sitä tosiasiaa, että EU on riippuvainen kriittisten raaka-aineiden tuonnista ja toimitushäiriöillä voi olla hyvin negatiivisia vaikutuksia teollisuuden toimintoihin. On selvää, että kaivostoimintaa kriittisen raaka-aineiden saannin turvaamisesi EU:n alueella on lisättävä, mutta erityisesti niiden kierrätykseen täytyy panostaa entistä enemmän. Tässä hankkeessa keskitytään erityisesti lietteen mahdollisuuksiin kriittisten raaka-aineiden lähteinä.
Hankkeen tavoitteena on kehittää uusi kokonaisvaltainen lietteenkäsittelymenetelmä ja tuotteistamiskonsepti, jossa lietteestä otetaan talteen ravinteet, metallit sekä hiili, josta jalostetaan korkealaatuisia hiilimateriaaleja akkuihin, vedenkäsittelyyn sekä 3D-tulostukseen. Tarkoituksena on myös selvittää erilaisten orgaanisten sivuvirtojen ja biohiilen sopivuutta uusien hiilituotteiden raaka-aineena. Toimenpiteisiin kuuluu tutkimus- ja selvitystyö, joka jakautuu lietteen esikäsittelyyn epäorgaanisen ja orgaanisen jakeen erottamiseksi, ravinteiden ja metallisuolojen talteenottoon sekä hiilen jatkojalostamiseen. Uuden lietteen tuotteistamiskonseptin ja koelaitteiston lisäksi tuloksena odotetaan menetelmän laajempaa hyväksymistä erilaisten orgaanisten sivuvirtojen käsittelyyn. Hankkeen toteuttajat ovat LUT-yliopisto ja Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu ja lisäksi hankkeessa tehdään tiivistä yhteistyötä Blue Economy Mikkeli (BEM) -klusterin kanssa. Ohjausryhmässä on mukana kattavasti yrityksiä, joiden kiinnostus kohdistuu itsessään lietteen käsittelyyn, ravinteisiin, vedenkäsittelykemikaaleihin, hiilen jatkojalostamiseen, hiilituotteisiin sekä 3D-tulostamiseen.
Hanke edistää useita horisontaalisia periaatteita. Luonnonvarojen käytön kestävyyttä edistetään käyttämällä sivuvirtoja raaka-aineiden lähteenä, jolloin raakamineraalien käyttöä voidaan vähentää, mikä puolestaan pienentää maaperän ja vesistöjen saastumisriskiä. Taloudellisesta näkökulmasta on erittäin tärkeää, että omavaraisuutta kriittisten raaka-aineiden kannalta lisätään. Sivuvirtojen hyödyntäminen tuo taloudellista hyötyä sekä tuottajalle että loppukäyttäjälle. Paikallisen elinkeinorakenteen kestävää kehittämistä edistää puolestaan mahdollinen uusi liiketoiminta, joka voi liittyä sekä kierrätysmateriaalien tuottamiseen tai uusien tekniikoiden käyttöönottoon. Uusi konsepti erityisesti lietteen arvon nostamiselle tuo positiivista julkisuutta alueelle.
Hankkeen suorana kohderyhmänä ovat jätevedenpuhdistamot, lietteenkäsittelymenetelmiä kehittävät yritykset, kierrätyslannoitteiden valmistajat, vedenkäsittelymateriaaleja/kemikaaleja sekä akkumateriaaleja tuottavat yritykset sekä erilaisia muita orgaanisia sivuvirtoja tai biohiiltä tuottavat yritykset. Erityisesti useilla yrityksillä on tavoitteena jalostaa tuottamaansa biohiiltä korkelaatuiseksi tuotteeksi ja saada sille uusia käyttökohteita.
Ratkaisuja voivat hyödyntää suuret teollisuuslaitokset kuten metsäteollisuus, metalliteollisuus ja energian tuotanto sekä jätevedenpuhdistamot.
Välillisesti kiertotalouden edistäminen hyödyttää laajasti eri tahoja. Mitä enemmän pystytään käyttämään kierrätettyjä raaka-aineita, sitä enemmän riippuvuutemme raaka-aineiden tuonnista vähenee ja esimerkiksi kaivostoiminnasta koituvat ympäristöhaitat pienenevät. Erityisesti tässä hankkeessa puhutaan fosforista ja grafiitista, mutta myös rauta- ja alumiinipohjaisten kemikaalien kierrättäminen pienentää ympäristökuormaa.
Välillisesti hankkeen tulokset palvelevat tutkimusorganisaatioita sekä kansallisesti että kansainvälisesti. Uusien kierrätysmenetelmien ja korkean jalostusasteen tuotteiden valmistaminen sivuvirroista vaatii paljon tutkimusta ja yhteistyön lisäämistä eri tahojen välillä.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 285 011
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 255 450
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 356 264
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 319 312
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Mikkelin
Kunnat: Mikkeli
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 | 9 | 6 |
| Sivuvirtojen hyötykäyttö vähentää raakamineraalien tarvetta - tässä hankkeessa etenkin grafiitti, fosfori sekä alumiini ja rauta | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 9 | 7 |
| Sivuvirtojen hyötykäytöllä raaka-aineena on pienenpi hiilijalanjälki kuin raakamineraalien käytöllä. Tutkitaan vähähiilisiä menetelmiä (matalammat lämpötilat,lietteen käsittely niin, että kaasuja ei vapaudu tai vapautuvat kaasut saadaan talteen) | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 5 | 5 |
| Suojellaan luontoa kaivostoiminnan tarpeen vähentämisellä. Estetään esim. ravinteiden kulkeutuminen vesistöihin. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 9 | 4 |
| Suojellaan luontoa kaivostoiminnan tarpeen vähentämisellä. Estetään ravinteiden ja haitta-aineiden kulkeutuminen vesistöihin. Biohiili sitoo hiiltä. Kaasuja ei vapaudu tai vapautuvat kaasut saadaan talteen | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| ei vaikutusta | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 10 | 10 |
| Jätteen/sivuvirtojen muuttaminen raaka-aineeksi kokonaisvaltaisesti. Edistetään materiaalitehokkuutta ja vähennetään syntyvän jätteen määrää. Talteenotettuja komponentteja voidaan käyttää suoraan prosesseissa (ei tarvita uusia materiaaleja) | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 3 | 4 |
| Tuotetulla hiilimateriaalilla pyritään korvaamaan grafiitti akuissa, joita käytetään esim. sähköautoissa. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 8 | 5 |
| Sivuvirtojen hyödyntäminen tuo taloudellista hyötyä sekä tuottajalle että loppukäyttäjälle. Paikallisen elinkeinorakenteen kestävää kehittämistä edistää mahdollinen uusi liiketoiminta, joka voi liittyä kierrätysmateriaalien tuottamiseen tai uusien tekniikoiden kehittämiseen ja käyttöönottoon | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 0 |
| ei vaikutusta | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 3 |
| Akkumateriaalien riittävyyden takaaminen edistää liikenteen sähköistymistä. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 2 | 7 |
| Puhdas luonto ja vesistöt edistävät hyvinvointia. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| ei vaikutusta | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| ei vaikutusta | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| ei vaikutusta | ||
| Ympäristöosaaminen | 10 | 7 |
| Kerrytetään osaamista sivuvirtojen hyötykäytöstä ja sen vaikutuksesta ympäristöön. Kiertotalousosaaminen on yhä tärkeämpää tulevaisuutta ajatellen. | ||
Lietteen roolin vahvistaminen kiertotaloudessa – innovatiivinen hyötykäyttö vedenkäsittelyssä, akkumateriaaleissa ja 3D-tulostuksessa -hankkeessa keskityttiin jätevesilietteen mahdollisuuksiin kriittisten raaka-aineiden lähteenä. Hankkeen tavoitteena oli kehittää uusi kokonaisvaltainen lietteenkäsittelymenetelmä ja tuotteistamiskonsepti, jossa lietteestä otetaan talteen ravinteet, metallit sekä hiili, josta jalostetaan korkealaatuisia hiilimateriaaleja akkuihin, vedenkäsittelyyn sekä 3D-tulostukseen. Toimenpiteisiin kuului tutkimus- ja selvitystyö, joka jakautui lietteen esikäsittelyyn epäorgaanisen ja orgaanisen jakeen erottamiseksi, ravinteiden ja metallisuolojen talteenottoon sekä hiilen jatkojalostamiseen.
Jätevesilietteen rejektivedestä, kuivajakeesta ja mädätteestä analysoitiin ravinne- ja metallipitoisuudet. Fosfori ja metallit jakaantuivat pääosin lietteen kiintoaineeseen ja korkeimmat pitoisuudet havaittiin mädätteessä. Hankkeen aikana löydettiin optimaalinen menetelmä, jolla saatiin jätevesilietteen sisältämät metallit ja fosfori liukoiseen, käsiteltävään muotoon. Fosforia onnistuttiin saostamaan struviittina jätevesilietteen kuivajakeesta ja mädätteestä. Lisäksi raudan ja alumiinin saostus mädätteestä onnistui hyvin. Saostettujen tuotteiden puhtautta ja saantoa voitaisiin optimoida edelleen.
Lietteen sisältämästä orgaanisesta aineksesta valmistettiin korkealaatuista hiilimateriaalia, joka osoitti lupaavia ominaisuuksia sekä elektrodi- että adsorptiosovelluksissa. Lietepohjaisella aktiivihiilellä todettiin erinomaiset adsorptio-ominaisuudet erityisesti lääkeaineille, mutta ravinteiden tehokkaampaa adsorptiota varten aktiivihiiltä tulisi vielä jatkojalostaa. Jätevesilietteestä valmistetun hiilen todettiin soveltuvan myös akkumateriaaleihin. Materiaalia lisäävällä valmistustekniikalla valmistettujen suodattimien
mahdollisuuksia tutkittiin vedenpuhdistuksessa. Aktiivihiiltä sisältävästä filamentista 3D-tulostettiin suodattimia ja muovisia suodatinkappaleita pinnoitettiin hiilimateriaaleilla onnistuneesti.
Hankkeessa onnistuttiin kehittämään kokonaisvaltainen lietteenkäsittelymenetelmä fosforin, metallien ja hiilen talteenottamiseen jätevesilietteestä. Samalla saatiin paljon uutta tietotaitoa MBR-laitoksen lietteen ominaisuuksista ja hyödynnettävyydestä sekä hiilipitoisten sivuvirtojen jalostamisesta akkumateriaaleiksi, 3D-tulostukseen ja vedenkäsittelyyn. Käsittelymenetelmän kehittäminen ja kaupallistaminen täyden mittakaavan prosessiksi vaatii kuitenkin edelleen pitkäjänteistä tutkimus- ja kehitystyötä.
Hankkeen toteuttajat olivat LUT-yliopisto ja Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu. Hanketta rahoitti Etelä-Savon maakuntaliitto Euroopan aluekehitysrahastosta