Lietteen roolin vahvistaminen kiertotaloudessa – innovatiivinen hyötykäyttö vedenkäsittelyssä, akkumateriaaleissa ja 3D-tulostuksessa
Editoija
Malk, Vuokko
Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-344-566-6
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-344-566-6
Tiivistelmä
Jätevesiliete sisältää runsaasti ravinteita ja alkuaineita, joita voitaisiin hyödyntää nykyistä tehokkaammin kiertotaloudessa. Toisaalta jätevesiliete sisältää myös haitta-aineita ja sen sisältämät ravinteet ovat heikosti kasvien hyödynnettävissä, minkä vuoksi talteenotto- ja kierrätystekniikoita on kehitettävä edelleen turvallisten ja toimivien lannoitevalmisteiden tuottamiseksi. Tehokkaammalla ravinteiden kierrätyksellä voidaan korvata yhä enemmän mineraalilannoitteita. Ravinteiden lisäksi jätevesilietteestä voidaan ottaa talteen myös metalleja ja lietteen sisältämä orgaaninen aines voidaan jalostaa hiilituotteiksi.
Lietteen roolin vahvistaminen kiertotaloudessa – innovatiivinen hyötykäyttö vedenkäsittelyssä, akkumateriaaleissa ja 3D-tulostuksessa -hankkeessa keskityttiin jätevesilietteen mahdollisuuksiin kriittisten raaka-aineiden lähteenä. Jätevesilietteen rejektivedestä, kuivajakeesta ja mädätteestä analysoitiin ravinne- ja metallipitoisuudet. Fosfori ja metallit jakaantuivat pääosin lietteen kiintoaineeseen ja korkeimmat pitoisuudet havaittiin mädätteessä. Hankkeen aikana löydettiin optimaalinen menetelmä, jolla saatiin jätevesilietteen sisältämät metallit ja fosfori liukoiseen, käsiteltävään muotoon. Fosforia onnistuttiin saostamaan struviittina jätevesilietteen kuivajakeesta ja mädätteestä. Lisäksi raudan ja alumiinin saostus mädätteestä onnistui hyvin. Saostettujen tuotteiden puhtautta ja saantoa voitaisiin optimoida edelleen.
Lietteen sisältämästä orgaanisesta aineksesta valmistettiin korkealaatuista hiilimateriaalia, joka osoitti lupaavia ominaisuuksia sekä elektrodi- että adsorptiosovelluksissa. Lietepohjaisella aktiivihiilellä todettiin erinomaiset adsorptio-ominaisuudet erityisesti lääkeaineille, mutta ravinteiden tehokkaampaa adsorptiota varten aktiivihiiltä tulisi vielä jatkojalostaa. Jätevesilietteestä valmistetun hiilen todettiin soveltuvan myös akkumateriaaleihin. Materiaalia lisäävällä valmistustekniikalla valmistettujen suodattimien mahdollisuuksia tutkittiin vedenpuhdistuksessa. Aktiivihiiltä sisältävästä filamentista 3D-tulostettiin suodattimia ja muovisia suodatinkappaleita pinnoitettiin hiilimateriaaleilla onnistuneesti.
Hankkeessa onnistuttiin siis kehittämään kokonaisvaltainen lietteenkäsittelymenetelmä, jossa jätevesilietteestä otettiin talteen sekä fosfori, metalleja että hiili. Käsittelymenetelmän kehittäminen ja kaupallistaminen täyden mittakaavan prosessiksi vaatii kuitenkin edelleen pitkäjänteistä tutkimus- ja kehitystyötä.
Lietteen roolin vahvistaminen kiertotaloudessa – innovatiivinen hyötykäyttö vedenkäsittelyssä, akkumateriaaleissa ja 3D-tulostuksessa -hankkeessa keskityttiin jätevesilietteen mahdollisuuksiin kriittisten raaka-aineiden lähteenä. Jätevesilietteen rejektivedestä, kuivajakeesta ja mädätteestä analysoitiin ravinne- ja metallipitoisuudet. Fosfori ja metallit jakaantuivat pääosin lietteen kiintoaineeseen ja korkeimmat pitoisuudet havaittiin mädätteessä. Hankkeen aikana löydettiin optimaalinen menetelmä, jolla saatiin jätevesilietteen sisältämät metallit ja fosfori liukoiseen, käsiteltävään muotoon. Fosforia onnistuttiin saostamaan struviittina jätevesilietteen kuivajakeesta ja mädätteestä. Lisäksi raudan ja alumiinin saostus mädätteestä onnistui hyvin. Saostettujen tuotteiden puhtautta ja saantoa voitaisiin optimoida edelleen.
Lietteen sisältämästä orgaanisesta aineksesta valmistettiin korkealaatuista hiilimateriaalia, joka osoitti lupaavia ominaisuuksia sekä elektrodi- että adsorptiosovelluksissa. Lietepohjaisella aktiivihiilellä todettiin erinomaiset adsorptio-ominaisuudet erityisesti lääkeaineille, mutta ravinteiden tehokkaampaa adsorptiota varten aktiivihiiltä tulisi vielä jatkojalostaa. Jätevesilietteestä valmistetun hiilen todettiin soveltuvan myös akkumateriaaleihin. Materiaalia lisäävällä valmistustekniikalla valmistettujen suodattimien mahdollisuuksia tutkittiin vedenpuhdistuksessa. Aktiivihiiltä sisältävästä filamentista 3D-tulostettiin suodattimia ja muovisia suodatinkappaleita pinnoitettiin hiilimateriaaleilla onnistuneesti.
Hankkeessa onnistuttiin siis kehittämään kokonaisvaltainen lietteenkäsittelymenetelmä, jossa jätevesilietteestä otettiin talteen sekä fosfori, metalleja että hiili. Käsittelymenetelmän kehittäminen ja kaupallistaminen täyden mittakaavan prosessiksi vaatii kuitenkin edelleen pitkäjänteistä tutkimus- ja kehitystyötä.