Puu- ja turveperäisen lentotuhkan hyödyntämiseen tähtääviä fysikaalis-kemiallisia tutkimuksia

Väitöstyössä tutkittiin puu- ja turveperäisten lentotuhkien hyödyntämiseen liittyviä kysymyksiä. Suomessa paperi- ja energiateollisuuden lentotuhkia muodostuu vuosittain suuria määriä. Aiemmin nämä tuhkat ovat päätyneet pääasiassa läjitykseen teollisuuden kaatopaikoille, mutta muuttunut jätelainsäädäntö kannustaa hyödyntämään tuhkia.

Väitöstyön alussa tutkittiin pajutuhkan soveltuvuutta lannoitteeksi. Paju on energiantuotannon kannalta lupaava kasvi, sillä se kasvaa nopeasti ja tuottaa paljon biomassaa. Pajutuhka soveltuisi lannoitteeksi hyvien ravinnepitoisuuksien ansiosta, mutta raskasmetalleista kadmiumin havaittiin rikastuvan tutkittujen pajulajien tuhkiin. Tämä johtuu joidenkin pajulajien taipumuksesta kerätä itseensä raskasmetalleja maaperästä. Asiaan tulisi kiinnittää erityishuomiota, kun valitaan pajulajeja energiantuotantoa varten, sillä kadmium heikentää pajutuhkien soveltuvuutta lannoitteeksi.

Seuraavaksi tutkittiin mahdollisuutta parantaa puu- ja turveperäisten lentotuhkien lujittumista sementtilisäyksen ja alkaliaktivoinnin avulla. Lujittumista voitaisiin hyödyntää esimerkiksi maarakentamisessa. Lujuuden kehityksen havaittiin riippuvan erityisesti reaktiivisen kalsiumin määrästä, mutta myös reaktiivisen piin, alumiinin ja rikin määrillä oli selvä vaikutus lujuuteen. Lisäksi tutkittiin voidaanko runsaasti raskasmetalleja sisältäviä tuhkia tehdä vaarattomiksi edellä mainituilla menettelyillä. Tutkitut menetelmät toimivat hyvin bariumin, kuparin, lyijyn ja sinkin stabiloinnissa.

Tuhkan hyödyntämistä sekä lannoitteena että maarakentamisessa säädellään omilla asetuksillaan, joissa asetetaan tarkkoja vaatimuksia tuhkien ravinne- ja raskasmetallipitoisuuksille. Lainsäädäntö määrää myös kemialliset menetelmät, joita pitoisuusmäärityksissä tulee käyttää. Väitöstyössä selvitettiin lainsäädännössä määrättyjen kemiallisten hajotusmenetelmien vaikutusta tuhkan hyödyntämispotentiaaliin. Hajotusmenetelmällä oli suuri merkitys erityisesti kaliumin pitoisuutta määritettäessä, mikä voi vaikuttaa tuhkan hyödynnettävyyteen lannoitteena.

Tuhkat sisältävät typpeä lukuun ottamatta kaikkia kasvien tarvitsemia ravinteita. Puhdistamolietteet puolestaan sisältävät runsaasti typpeä. Väitöstyön lopuksi tutkittiin mahdollisuutta rakeistaa tuhkaa lietteen ja kalkin kanssa. Tällaisia lannoiterakeita voitaisiin käyttää typen puutteesta kärsivien metsien ravinteiksi. Teknisesti yhteisrakeistus onnistui hyvin, mutta rakeisiin ei saatu riittävän korkeaa typpipitoisuutta.