Tuhkaa muodostavien alkuaineiden rooli petimateriaalin agglomeraatiossa ja tuhkan hyödyntäminen geopolymeerien valmistuksessa

Väitöstutkimuksessa on kehitetty uusi menetelmä tuhkan aiheuttaman polttokattilan petimateriaalin yhteenliimautumisen eli agglomeraation tutkimiseksi laboratorio-olosuhteissa. Lisäksi tutkittiin turvetuhkan soveltuvuutta aluminosilikaattipohjaisten polymeerien ns. ”geopolymeerien” valmistukseen. Väitöstutkimuksessa saatiin uutta ja yksityiskohtaisempaa tietoa alkuaineiden roolista agglomeraatiossa, mikä mahdollistaa energiantuotantokatkoja aiheuttavien ongelmien ennakointia polttokattiloissa. Lisäksi tuhkan käyttö uusien geopolymeerimateriaalien raaka-aineena mahdollistaa tuhkan hyötykäytön.
Kivihiili, turve ja puupohjaiset polttoaineet ovat olleet jo vuosikymmeniä yleisesti käytössä energiantuotannossa. Käytössä olevien polttoaineiden rinnalle on etsitty ja otettu jo käyttöönkin uusiutuvia ympäristöystävällisempiä polttoainevaihtoehtoja. Uusien polttoaineiden käyttöönotto vaatii kuitenkin tietämystä polttoaineesta muodostuvan tuhkan ja tuhkan käyttäytymisen tuntemista korkeissa lämpötiloissa. Väitöstutkimuksessa havaittiin hevosenlantakuivikeseoksen soveltuvan polttoaineeksi. Tosin lannan polttaminen on nykyisen lainsäädännön mukaan sallittua vain laitoksissa, joille on myönnetty jätteenpolttolupa.
Tutkimuksessa kehitetty laboratoriomenetelmä tuhkaa muodostavien alkuaineiden roolin tutkimiseen petimateriaalin agglomeraatiossa on nopea, yksinkertainen ja edullinen. Menetelmässä näytteiden kemiallista koostumusta voidaan vaihdella, mikä mahdollistaa yksittäisten alkuaineiden roolin tutkimisen petipartikkelien pinnalle muodostuneessa sekä partikkeleita yhteen liimaavassa aineksessa. Tutkimustulosten havaittiin olevan vertailukelpoisia täyden mittakaavan polttolaitoksen agglomeraattinäytteistä tehtyjen havaintojen kanssa.
Tuhkan aiheuttamien ongelmien lisäksi tuhkan hyödyntäminen on yksi nykypäivän haasteista. Turpeen ja puun poltossa muodostunut tuhka osoittautui soveltuvan geopolymeerien valmistukseen. Turvetuhkan geopolymerisointi on täysin uusi suunnanavaus geopolymeeritutkimuksessa. Turvetuhkan hyödyntäminen geopolymeerien lähtöaineena mahdollistaa myös kalsiumin, raudan, ja magnesiumin roolin tutkimisen geopolymeereissa.