Kaivosaltaiden vuodot kuriin

Kaivosaltaat ovat yksi suurimmista kaivosten ympäristöriskeistä. Oulun yliopiston tutkija Anne Tuomela etsii valmisteilla olevassa väitöskirjassaan uusia keinoja kaivosvesien hallintaan. Jo vähimmäisvaatimusten käyttöönotto altaiden pohjarakenteille voisi vähentää altaiden vuoto-ongelmia.

Talvivaaran ja Kittilän kaivoksissa tapahtuneet vuodot ovat herättäneet kysymyksen kaivosaltaiden vesien hallinnasta. Tutkija Anne Tuomela lähestyy aihetta uudesta näkökulmasta väitöskirjassaan, jota hän valmistelee Oulun yliopiston vesi- ja ympäristötekniikan yksikössä.

Vuotoriski pienenisi vähentämällä veden määrää rikastushiekka-altaissa. Maailmalla tähän käytetään niin sanottua pastatekniikkaa, jossa vesi erotetaan rikastushiekasta erityisellä sakeuttimella. Rikastushiekka – malminrikastuksen hyödytön sivutuote – voidaan näin läjittää altaaseen kuivempana.

Suomessa mutkan matkaan tuo kuitenkin kylmä ilmasto. Rikastushiekan sakeutusta on kokeiltu Raahessa Laivan kaivoksella, mutta ongelmilta ei ole vältytty ja hiekkalietettä on päässyt ympäristöön.

Yksi keino vähentää kaivosaltaiden vuotoriskiä on vähentää veden määrää rikastushiekka-altaissa ns. sakeutusmenetelmällä. Tutkimuksilla selvitetään minkälainen sakeutustekniikka soveltuu Suomen talvisiin oloihin ja erityyppisiin kaivoksiin. Kuva: Anne Tuomela

”Yritän selvittää, miten pastatekniikka voisi toimia talviolosuhteissa”, Tuomela sanoo. ”Kuinka rikastushiekka esimerkiksi routii ja jäätyy, miten materiaali tulisi purkaa, jottei se ehdi jäätyä purkuputkissa, ja kuinka putkistot tulisi silloin mitoittaa.”

Ratkaisujen löytyminen jää nähtäväksi, mutta tiedossa on jo, että jokaista kaivosta on tarkasteltava omana tapauksenaan.

”Rikastushiekan ominaisuudet riippuvat niin paljon malmista, prosessista ja käytettävistä kemikaaleista. Esimerkiksi jokainen sakeutin täytyy suunnitella kohdekohtaisesti.”

Kauaskantoisempi tavoite on rikastushiekan läjityksen mallintaminen. Tähtäimessä on ohjausmalli, joka simuloisi rikastushiekka-altaan toimintaa mahdollisimman todenmukaisesti ja hyödyntäisi myös kaukokartoitusta, kuten satelliittidataa tai lennokkimittauksia.

”Kyseessä olisi ohjeistus altaan koko elinkaaren ajalle: kuinka huomioida eri tekijät.”

Tämä olisi jo täysin uutta. ”Työ on kesken, enkä tiedä, mitä se vielä poikii”, Tuomela sanoo.

Tutkija Anne Tuomela työskentelee Oulun yliopistossa opettajana ja valmistelee väitöskirjaansa kaivosaltaiden vesien hallinnasta.  Kuva: Tapio Mäkinen

Pohjarakenteilta puuttuvat säännöt

Talvivaaran ja Kittilän vuototapaukset antoivat sytykkeen myös Oulun yliopiston selvitystyölle, jonka päätekijä Anne Tuomela on. Kaivosaltaiden keinotekoisiin pohjamateriaaleihin, niin sanottuihin geomembraaneihin, keskittyvä selvitys tarkastelee geomembraanien etuja, riskejä ja oikeanlaista käyttöä.

 Kaivoksissa on monentyyppisiä altaita, ja keinotekoiset pohjamateriaalit otettiin käyttöön 1970-luvulla luonnonmateriaalien rinnalle. Talvivaaran tyyppisiin kasaliuotusaltaisiin geomembraanit tulivat 70-luvun lopulla, ja 2000-luvulla ne ovat yleistyneet rikastushiekka-altaissa, jollainen on esimerkiksi Kittilän kultakaivoksessa.

”Geomembraanirakenteella pyritään estämään suotovirtaus altaasta kokonaan, eli tekemään niistä vedenpitäviä”, Tuomela sanoo. ”Geomembraaneja on kumimaisia ja bitumilla muokattuja, yleensä ne ovat erilaisia muovimateriaaleja.”

Selvitystyön keskeisin tulos ei liity niinkään tekniikkaan kuin säädöksiin: Suomessa ei ole standardeja kaivosaltaiden pohjarakenteille, vaikka toisella geomembraanien käyttöalalla, kaatopaikoilla, määräykset ovat hyvinkin tarkkoja.

”Altaiden rakenteet ratkeavat viranomaisten lupamenettelyllä. He antavat lähtökohdat ja hyväksyvät lopputuloksen tai pyytävät jotain lisää. Säädöksiä esimerkiksi materiaalille, suunnittelulle tai valvonnan tasolle ei ole.”

Vähimmäisvaatimuksilla voitaisiin vaikuttaa vuoto-ongelmiin, uskoo Tuomela. Toisaalta selvitystyö osoitti, ettei pohjarakenteille tai -materiaaleille ole yleispätevää reseptiä. Paikalliset olosuhteet, läjitettävä materiaali ja päälle tuleva neste ratkaisevat.

”Jos yhteen kohteeseen suunnitellaan allas vaikkapa rikastushiekalle, sitä ei voida sellaisenaan siirtää toisenlaiseen tilanteeseen.”

Luonnoneristeet edelleen välttämättömiä

Tutkimukset osoittavat geomembraanien vähentävän kaivosaltaista valuvan suotoveden määrää. Suunnittelu- ja rakennustyö on kuitenkin tehtävä huolella, sillä geomembraanirakenteisiin kohdistuu rasituksia, jotka voivat johtua niin lämpötilaeroista, UV-säteilystä, läjityskuorman kasvusta, vedenpaineesta, maanliikkeistä kuin työkoneistakin.

”Suunnittelun lähtökohtana on oltava, että altaan elinkaaren aikana geomembraaniin tulee väkisinkin vaurioita”, Tuomela sanoo. Tämä puolestaan tarkoittaa, ettei keinotekoinen eriste saa olla ainoa eriste.

”Täytyy olla muitakin kerroksia. Geomembraanin alla voisi olla esimerkiksi heikosti vettä läpäisevää pohjamaata, savea tai turvetta, ja päällä rikastushiekkaa.”

Perinteisten luonnonmateriaalien käyttötarve on ollut tiedossa, mutta esimerkiksi Talvivaaran vuotaneessa kipsisakka-altaassa rikkoutuneen geomembraanin alapuoliset maakerrokset olivat siinä määrin vettäläpäiseviä, että vedenpaine söi tien äkkiä ulos.

”Toisten eristekerrosten paikkaava toiminta on varmistettava. Ne on mitoitettava niin, että rakenne toimii tarpeeksi hyvin ilman keinotekoista eristettä. Ja vaurioitumisen varalta on tiedettävä, kuinka vesi silloin suotaa, kuinka laskea vedenpainetta altaassa ja kuinka lopulta sulkea se”, Tuomela sanoo.

”Geomembraania ei yleensä pysty uusimaan sen jälkeen kun allas on otettu käyttöön. Päällä saattaa olla kymmeniä metrejä materiaalia, ja altaat voivat olla neliökilometrien kokoisia.”

Terrafamen purkuputki on erikoistapaus

Selvitystyössä ei tutkittu, miten säädösten puute on vaikuttanut kaivosaltaiden rakentamiseen Suomessa, eikä tarkasteltu Talvivaaran ja Kittilän tapauksia. Tiedossa ei siis ole, kuinka kirjavaa käytäntö on.

Toisaalta suotovesiltä ei ole koskaan täysin vältytty. Täydellinen vedenpitävyys nostaisi kustannukset niin korkeiksi, että se söisi kaivostoiminnan kannattavuutta, eikä allasproblematiikan päätekijä, veden määrä, riipu vain ihmisestä.

”Sade-  ja suotovesiä voi yrittää hallita lähinnä suunnittelulla ja teknisillä ratkaisuilla. Mutta jos vesitaseen arvioinnissa ja hallinnassa epäonnistutaan, voidaan joutua turvautumaan Terrafamen purkuputken kaltaisiin ratkaisuihin”, Tuomela pohtii.

 

Teksti: Jarno Mällinen

Viimeksi päivitetty: 4.7.2016