MinChelator – Mineraalien liukenemisen tehostaminen kelaateilla

MinChelator-hanke pyrkii löytämään ympäristöystävällisempiä menetelmiä valmistaa alkaliaktivoituja materiaaleja.

Rahoittajat

Projektin tiedot

Projektin kesto

-

Rahoittaja

Suomen Akatemia - Tutkijatohtori

Rahoituksen määrä

361 000 EUR

Projektin koordinaattori

Oulun yliopisto

Yksikkö ja tiedekunta

Kuitu- ja partikkelitekniikka
Teknillinen tiedekunta

Yhteystiedot

Yhteyshenkilö

Projektin kuvaus

Ongelma

Metalli-, rakennus-, metsä- ja energiateollisuus tuottavat eri puolilla maailmaa suuren määrän mineraalijätettä, joka jää suurelta osin hyödyntämättä. Suojellaksemme ympäristöä ja mahdollistaaksemme kestävää kehitystä tarvitsemme uusia tuotantoteknologioita, joiden avulla hyödyntää näitä jätteitä arvokkaana resurssina. Alkaliaktivoinnista (tai geopolymeroinnista) on tulossa yhä hyväksytympi tapa valmistaa vähähiilisiä sideaineita sekä muita tuotteita ja materiaaleja teollisuuden eri mineraalijätteistä.

Haasteet

Yksi alkaliaktivoinnin haasteista on mineraalijätteiden matala reaktiivisuus eli liukeneminen. Nykyisin reaktiivisuutta pyritään parantamaan väkevillä alkalisilla liuoksilla, tyypillisesti natriumhydroksidin ja natriumsilikaattiliuosten sekoituksella. Alkaliset liuokset aiheuttavat kuitenkin suurimman osan alkaliaktivoitujen materiaalien (AAM) ympäristöpäästöistä. Ne ovat seoksen kallein komponentti ja aiheuttavat effloresenssia sekä sideaineen epävakautta, joten niiden käyttö ei ole toivottavaa.

Ratkaisu

MinChelator-hanke vastaa mineraalijätteiden alhaisen reaktiivisuuden haasteisiin etsimällä ja kehittämällä kelatointiaineita, jotka parantavat mineraalikomponenttien liukoisuutta ilman väkeviä emäksisiä liuoksia.

Vesifaasiin liuenneiden ionien vaikutusta mineraalien liukenemisen sekä AAM:ien geeliytymisen ja kovettumisen aikana ei voi aliarvioida. Tutkimushankkeen hypoteesit ovat, että 1) AAM:eihin lisätyt kelatointiaineet tehostavat mineraalijätteiden liukenemista, 2) toimivat ionien kuljetuksen edistäjinä, mikä mahdollistaa sideaineen geelin muodostumisen modifioinnin sekä 3) lisäävät liuenneiden ionien pitoisuutta AAM-seoksissa sellaiselle tasolle, ettei seos jäädy alle 0 asteen lämpötilassa. Lisäksi ne mahdollistavat matalapitoisten alkaliliuosten käytön alkaliaktivaattoreina.

MinChelator-hanke tuottaa merkittävää uutta tietoa mineraalijätteiden liukenemismekanismin kemiasta, kelatointiaineista, geelin muodostumisesta AAM:eissa sekä kelaattien vaikutuksesta AAM-sideaineiden mekaanisiin ominaisuuksiin. Mikäli mineraalien liukenemista voitaisiin merkittävästi lisätä, voitaisiin alkaliaktivoiduissa materiaaleissa käyttää useita tällä hetkellä vajaakäytössä olevia teollisia sivuvirtoja.