Tuhkan lisäaineistaminen

Abstract

Tämän Metsä Groupille tehdyn opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia yhtiön Metsä Board Oyj:n Kyron kartonkitehtaalla sijaitsevan Hämeenkyrön Voima Oy:n biovoimalaitoksella syntyvän tuhkan lisäaineistamista siten, että sitä voitaisiin käyttää hyödyksi metsälannoitteena sen sijaan, että syntynyt tuhka päätyisi jätteeksi kaatopaikalle. Parasta tuhkaa syntyy puuperäisten tuotteiden poltosta, jolloin tuhkaan jää enemmän ravinteita. Koska biovoimalaitoksella nykyisin syntyvä tuhka on ravinnepitoisuudeltaan niukkaa siellä poltettavan materiaalin vuoksi, kuten kartonkitehtaalla syntyvän lietteen ja puuperäisten ainesten poltosta, täytyy tuhkaan lisätä ravinteita sen tuotteistamistarkoitusta varten.

Tuhkan määrän on ennustettu kasvavan Suomessa entisestään, koska uusi EU:n asetus vaatii uusiutuvien polttoaineiden käytön lisäämistä. Puun sekä muun senkaltaisen materiaalin polton lopputuotteena syntyy tuhkaa. Uusi jäteverolaki (2011) velvoittaa maksamaan veroa myös kaatopaikalle sijoitettavasta tuhkasta, joten sen hyötykäyttöä halutaan tehostaa entisestään.

Tutkimus suoritettiin 16 viikon ajanjaksolla siten, että tuhka lisäaineistettiin kolmella eri lisäaineella: A, B ja C (kts. luku 3.1). Kaikista kolmesta ainesosasta sekä tuhkasta oli myös kolmet rinnakkaiset näytteet vertailun vuoksi. Kaikkia kolmea sekoitetta sekä pelkkää tuhkaa kasteltiin keskimääräisen sademäärän mukaan, ja koeastioista otettiin näytteet neljänä eri ajankohtana.

Aineiden sekoittaminen tuhkaan onnistui, minkä perusteella voidaan päätellä, että lisäaineistaminen on mahdollista riippuen seosten säilytysajasta ja -paikasta. Jos säilytysjakso on useita vuosia, voivat ravinteet mahdollisesti huuhtoutua pois ja lopullinen seos ei olisi enää lannoitevalmisteasetuksen (2011) mukainen tuote. Tutkimustulokset antoivat lupaavia viitteitä siitä, että käsittelyillä A ja C voitaisiin lisäaineistaa tuhkaa ilman, että ravinteet huuhtoutuisivat merkittävissä määrin pois tuhkasta. Käsittelyn A materiaalikustannukset olisivat noin 12 euroa tonnia kohden ja käsittelyn C kustannukset noin 138 euroa tonnia kohden, molemmat ilman sekoitus- ja rahtikuluja. Kun kaatopaikkakustannukset puolestaan ovat 50 euroa tonnia kohden, voi lisäaineistaminen käsittelyllä A olla varteenotettava vaihtoehto.

The aim of this thesis done for Metsä Group Oyj was to study how to introduce additives to fly ash produced at the Hämeenkyrön Voima power plant located at the Kyro board mill in Hämeenkyrö. The main purpose was to find an additive that could be combined with the fly ash and to prevent the nutrients leaching out of the end product during storage outside. The aim was to possibly develop a stable fertilizer which could be used for forest fertilization purposes. Currently the waste fly ash produced in Hämeenkyrön Voima power plant is utilized for civil engineering purposes.

The best possible ash is wood-based ash because the nutrient content is high. In the Hämeenkyrön Voima power plant the burned substances include wood chips, waste sludge from the cardboard factory and other materials which causes poorer nutrient content for the fly ash. That is one reason why an additive needs to be introduced into the fly ash. The amount of fly ash produced in energy power plants is increasing all the time. One reason for that is the EU legislation, which demands that all the EU member countries have to increase renewable fuel usage in the future. Also, the new Waste Act (2011) requires that the producer has to pay taxes for the fly ash taken into the landfills for final disposal. The landfill site also usually charges a fee for waste materials such as fly ash, which means that taxation, transportation costs and landfill disposal costs are all together an enormous cost for power companies. All these factors encourage companies to develop different solutions for utilizing waste fly ash.

Three different additives were tested experimentally. The experiment was implemented for a 16-week period of time. The three chosen additives A-C (see chapter 3.1.) were mixed separately into the fly ash. All the three additives were in separate buckets and all of them had three replicates; also the fly ash itself was tested in three replicates. Aver-age rainfall for the 16-week period was calculated from Finnish Meteorological Institute statistics, and all the twelve buckets were irrigated according to the calculated amounts. Samplings from the buckets were done four times during the experiment.

The results show that adding nutrients to fly ash seems to be possible. The leaching of the nutrients is dependent on the storage time and place, but outdoor storage seems to be possible as well. If the requirements can be fulfilled, then the end product needs to be stable enough so that it is possible to make a product out of it according to the Fertilization Act (2011). The search results gave indications that the treatments A and C could be used as an additive. Therefore it is worth studying and testing more. The material costs for treatment A is 12 Euros per ton and for the treatment C the costs per ton are 138 Euros both without any mixing or cargo expenses. The landfill costs are 50 Euros per ton so based on this, the treatment A would be a viable option for further studies.