Kaivosteollisuusympäristössä muodostuvan ravinnepitoisen jäteveden kiertotalouspotentiaalin selvitys

Abstract

Luonnonvarojen kulutuksen jatkuva kasvu kuormittaa planeettaa ja heikentää sen elämää ylläpitäviä järjestelmiä ja ekologisia prosesseja. Tuotannon ja kulutuksen sovittaminen maapallon kantokyvyn rajoihin voi onnistua kiertotalouden keinoin, joilla luonnonvaroja hyödynnetään kestävästi ja materiaalit sekä tuotteet pidetään kierrossa mahdollisimman pitkään. Teollisuudella on keskeinen rooli tässä muutoksessa: kestävä tuotesuunnittelu, resurssitehokkuus sekä kierrätysraaka-aineiden ja sivuvirtojen hyödyntäminen ovat olennaisia osia kiertotalouden mukaisessa liiketoiminnassa. Tämän tutkimuksellisen opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää kaivosteollisuusympäristössä syntyvän ravinnepitoisen jäteveden hyödyntämismahdollisuuksia. Opinnäytetyön tilaaja oli teknologiayritys Weeefiner Oy, joka tarjoaa materiaalien talteenottoratkaisuja vedenkäsittelyyn. Tilaajayrityksen teknologialla on mahdollista ottaa talteen ravinteita ja yritys on kiinnostunut talteen otettujen ravinteiden jatkokäyttömahdollisuuksista. Työssä tarkasteltiin lisäksi pohdinnan tasolla teollista symbioosia ja sen mahdollistamia hyötyjä. Tutkimuskysymykset koskivat ravinnemääriä, talteenottoa ja hyödyntämiseen liittyviä vaatimuksia. Tutkimus rajattiin esiselvityksen tasolle. Opinnäytetyön tietopohja koostuu aiheeseen liittyvästä kirjallisuudesta ja tutkimuksista ja siinä tarkasteltiin ravinteena nitraattityppeä, sen ominaisuuksia, vaikutuksia, lähteitä ja käyttösovelluksia. Nitraatin lähteinä tarkasteltiin kaivosten jätevesiä, biokaasutuotantoa ja kalankasvatusta. Tutkimus toteutettiin monimenetelmällistä lähestymistapaa hyödyntäen ja se sisälsi tapaustutkimuksen piirteitä. Tutkimuskysymyksiin vastattiin laskemalla ravinnevirtojen massataseita ja vertaamalla niitä esimerkkikasvihuoneen ravinnetarpeisiin. Lisäksi tehtiin alustavia laskelmia ravinteiden hyödyntämisen vaikutuksista tuotantokustannuksiin, arvioitiin eri talteenottomenetelmiä ja tilaajayrityksen teknologian soveltuvuutta talteenottoon sekä selvitettiin kirjallisuuden avulla nitraatin hyödyntämiseen liittyviä vaatimuksia eri sovelluksissa. Massataselaskelmien perusteella kaivokselta on saatavilla riittävästi nitraattityppeä paikan päällä käytettäväksi kasvihuoneviljelyyn. Tilaajayrityksen teknologia tuottaa puhdasta ravinnekonsentraattia, jonka määrää ja koostumusta voidaan säätää prosessia optimoimalla. Konsentraatti täyttää tässä työssä tunnistetut haitta-aine- ja pitoisuusvaatimukset, mutta määrällisten ja laadullisten vaatimusten varmistamiseksi suositellaan lisäselvitystä. Teollisen symbioosin näkökulmasta pelkkä typpitarpeen kattaminen ei tuota merkittäviä kustannussäästöjä, mutta teollinen symbioosi ja prosessin optimointi mahdollistaisivat lisäsäästöjä esimerkiksi kasteluveden, lämmön ja kaliumin osalta. Eri alojen toimijoiden kiinnostusta teolliseen symbioosiin kannattaa kartoittaa ja käsitellyn veden soveltuvuutta kasteluun tulee selvittää tarkemmin. Kaivosvesien hyödyntäminen ruoantuotannossa voi olla erityisen merkittävää alueilla, joissa vesi on kriittinen resurssi.