Varastoimme käyttökelpoista materiaalia kaatopaikoille

Suomessa on paljon teollisuutta, jonka prosesseissa syntyy tuotteita ja materiaaleja käyttöömme ja maailmanlaajuisille markkinoille. Samalla syntyy erilaisia mineraalisia sivuvirtoja ja jätteitä. Metallinjalostuksen, energiateollisuuden, rakentamisen ja kaivostoiminnan aiheuttamien mineraalisten sivuvirtojen ja jätteiden määrä on vuosittain kymmeniä miljoonia tonneja.

Osa teollisuuden sivuvirroista hyödynnetään jo nyt. Monet tuhkat ja kuonat ovat löytäneet uuden paikkansa metsälannoitteista, maa- ja tierakentamisesta ja kaatopaikkojen rakenteista. Osa sivuvirroista on menestyviä kaupallisia tuotteita. Paljon on kuitenkin vielä tehtävää, jotta kaikki käyttämättömät materiaalivarat saadaan hyötykäyttöön.

Suurten sivuvirtojen hyödyntäminen vaatii käyttökohteita, joissa tarvittavan materiaalin määrä on suuri. Tutkimuksemme tavoitteena on muuttaa sivuvirrat käyttökelpoisiksi rakennusteollisuuden tuotteiden raaka-aineiksi.

Useat mineraaliset sivuvirrat voidaan alkali-aktivoinnin avulla muuttaa betonin tapaiseksi materiaaliksi, geopolymeeriksi. Geopolymeereista voidaan valmistaa betonia, joka on kestävää ja lujaa mutta myös erittäin painavaa, erittäin kevyttä tai jopa taipuisaa. Sivuvirroista voidaan myös valmistaa materiaalia, jolla on erinomainen happojen ja kemikaalien kestävyys. Nämä ominaisuudet tekevät geopolymeereistä kiinnostavan materiaalin perinteisen betonin lisäksi myös erikoissovelluksiin: viemäriputkiin, maatalouden käyttöön, eristemateriaaleiksi tai muovia korvaavaksi materiaaliksi.

Epäorgaaniset mineraaliset sivuvirrat on kiinnostava tutkimuskohde. Vaikka sivuvirrat tulevat erilaisista prosesseista, niillä on paljon yhteistä. Kaikki epäorgaaniset sivuvirrat ovat alun perin lähtöisin maaperästämme ja ne koostuvat pääasiassa muutamista maailman yleisimmistä alkuaineista: piistä, alumiinista, raudasta, magnesiumista ja kalsiumista. Juuri nämä alkuaineet reagoivat geopolymeerireaktioissa. Tutkimme, miten sivuvirtojen reaktiivisuutta voidaan parantaa, miten reaktioita voidaan hallita, minkälaisilla resepteillä geopolymeerejä kannattaa valmistaa ja kuinka varmistaa se, että tuotteet ovat turvallisia ihmisille ja ympäristölle.

Osa tutkimuksestamme on lähellä liike-elämää ja sovelluskohteita. Joidenkin materiaalien kohdalla tarvitaan vielä paljon akateemista tutkimusta ennen kuin ne saadaan hyötykäyttöön.

Yksi esimerkki tutkimuksesta, joka on edennyt nopeasti perustutkimuksesta käytännön rajapintaan, on mineraalivillojen hyödyntäminen geopolymeerimateriaaleissa. Rakennusten purkukohteista peräisin oleva mineraalivillajäte on ollut pitkään haastava, joillakin kaatopaikoilla jopa ihan ainoa jätejae, jolle ei ole löytynyt hyödyllisiä käyttökohteita. Nyt näyttää siltä, että geopolymeeriteknologia saattaa ratkaista ongelman. Asiaa viedään eteenpäin yhdessä yrityskumppaneidemme kanssa – ja lupaavalta näyttää.

Sivuvirtojen kaupallista hyödyntämistä hidastaa sopivien standardien puute, joissakin tapauksissa riittämätön tutkimustieto materiaalien pitkäaikaisesta kestävyydestä tai turvallisuudesta. Suurimmat esteet taitavat kuitenkin olla asenteissa ja tiedon puutteessa. Meidän tutkijoiden pitäisi nykyistä enemmän jakaa osaamistamme erityisesti alalla toimivien tietoisuuteen, jotta sivuvirtoihin pohjautuvat materiaalit saataisiin mahdollisimman pian markkinoille asti.

Mirja Illikainen on Oulun yliopiston kuitu- ja partikkelitekniikan professori.