Innovatiiviset valmistusmenetelmät kiertotalouspohjaisille vedenpuhdistusmateriaaleille – valmistus, testaus ja kaupallistaminen

Toteuttajat:

Kestävän kemian tutkimusyksikkö (teknillinen tiedekunta, OY)
Biomimetiikan ja älykkäiden järjestelmien tutkimusyksikkö (tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta, OY)
Tuotantotalouden tutkimusyksikkö (teknillinen tiedekunta, OY)

Hankkeen päätavoitteena on kehittää mekaanisesti ja kemiallisesti stabiileja, selektiivisiä, kustannustehokkaita ja regeneroitavia materiaaleja vedenkäsittelyyn teollisuuden sivuvirroista. Kiertotalouspohjaisia materiaaleja käytetään vedenpuhdistuksessa adsorbenttina, katalyyttinä tai saostuskemikaalina epäpuhtauksien poistamiseen. Lisäksi optimoidaan vedenpuhdistusprosesseja hybridimenetelmien avulla eli yhdistämällä eri vedenpuhdistustekniikoita. Kiertotalouspohjaisina ja/tai paikallisina, helposti saatavilla olevina raaka-aineina vedenpuhdistusmateriaalien valmistamiseksi käytetään mm. terästeollisuuden kuonia, kaivosteollisuuden analsiimia tai kalsinoitua kaoliinia. Materiaali valmistetaan käyttämällä kahdenlaista uutta valmistusmenetelmää: 1) suoraan kolonniin valettua adsorbenttia, joka on valmistettu esimerkiksi kaoliinisavesta käyttämällä ympäristölle vaarattomia kemikaaleja (myrkyttömiä, vaarattomia, luonnonmukaisia) ja 2) spray-tekniikkaa laminoimalla halutulle pinnalle ohuita huokoisia pastakerroksia, jotka kovetetaan infrapunalämmön avulla kiinteäksi materiaaliksi. Tässä on tarkoitus hyödyntää materiaalin automatisoitua valmistusta robotiikan keinoin. Tämä mahdollistaa materiaalin raaka-aineiden tehokkaan hyödyntämisen ja uusien valmistusmenetelmien löytämisen. Uudet valmistusmenetelmät mahdollistavat halutun muotoisen materiaalin valmistamisen. Uusien valmistusmenetelmien etuina verrattuna nykyisin saatavilla oleviin prosesseihin ovat alhainen hinta, alhaiset käyttökustannukset ja vähäiset ympäristövaikutukset. Merkittävimmät edut kolonniin valussa ovat hinta ja tehokkuus. Automatisoidulla spray-tekniikalla pystytään valmistamaan halutulle pinnalle tasalaatuisia ja läpimitaltaan eri paksuisia materiaalikerroksia (laminaatti). Tekniikka mahdollistaa nopean materiaalien valmistusprosessin, missä voidaan räätälöidä ja jalostaa materiaalin ominaisuuksia sovelluskohteen mukaan. Kiertotalouden mukaisesti tutkitaan myös zero waste -tyyppistä kokonaisratkaisua eli adsorbenttien regeneroinnissa muodostuvien regenerointiliuosten hyödyntämistä. Lisäksi selvitetään käytetyn adsorbentin ja vedenpuhdistuksessa muodostuneen sakan hyötykäyttöä kierrätyslannoitteena. Lupaavimpien menetelmien ja materiaalien toimivuus varmistetaan pilot-mittakaavan kokein. Tärkeänä osana hanketta selvitetään materiaalien ja menetelmien kaupallistamista. Hankkeen tuottaman tiedon tavoitteena on siis alueellisesti kehittää vedenpuhdistusmateriaaleja ja niiden kaupallista saatavuutta.