Sign In

Resurssikontti: tuotteita jätevedestä

Projekti

RESURSSIKONTTI (1.12.2016-31.12.2017)

Hankkeen tausta ja tarve Kierrätyskuva.jpg

Suomen tahtotilana on pyrkimys ravinteiden kierrättämisen esimerkkialueeksi. Tavoitteena on optimoitu ravinnekierto, jossa ravinteet saadaan kohdentumaan elintarviketuotantoon yhä tehokkaammin ja ravinnehävikit ympäristöön vähenevät olennaisesti. Tässä yhteydessä keskeisiä ravinteita ovat typpi ja fosfori.

Eräs resurssi, jota voitaisiin hyödyntää huomattavasti nykyistä tehokkaammin, on yhdyskuntajätevedet. Suomessa muodostuneet yhdyskuntajätevedet (3 460 miljoonaa m3) sisälsivät vuonna 2010 käsittelemättöminä n. 4 030 t/a fosforia, 25 370 t/a typpeä ja 127 900 t/a orgaanista ainetta1. Samana vuonna fosforia myytiin lannoitteina maatiloille n. 13 000 t/a ja typpeä n. 157 000 t/a2. Suomessa yhdyskuntajätevesien ravinteet talteen otettuna kattaisivat siis merkittävän osan, lähes kolmanneksen fosforin ja n. 16 % typen lannoitekäyttötarpeesta.

Nykyiset kunnallisen jäteveden käsittelymenetelmät perustuvat ajatteluun, jonka mukaan jätevettä puhdistetaan poistamalla haitta-aineita, ravinteita ja taudinaiheuttajia siihen pitoisuuteen, joka ympäristönormien mukaan voidaan laskea vastaanottavaan vesistöön. Toteutusratkaisut pohjautuvat pääosin 70-luvulla kehitettyyn tekniikkaan, jossa käytetään mekaanisen ja fysikaalisen erotuksen, kemiallisen saostuksen ja biologisen hiilen ja ravinteiden sidonnan menetelmiä. Ratkaisut vaativat tyypillisesti suuren tilan, pitkät viipymäajat ja rakennusvaiheessa mittavat investoinnit sekä itse laitoksen että vesien keräilyn osalta. Käsittely on paikkaan sidottu eikä jäteveden määrän tai laadun vaihteluita voida helposti huomioida. Käsittelyssä valtaosa typestä (10 000 t/a3) ja osa hiilestä ja fosforista menetetään ilmakehään ja/tai ei-hyödylliseen loppusijoitukseen. Ravinteet myös kuormittavat vesistöjä.

Käytännössä jäteveden sisältämien ravinteiden hyödyntäminen on tapahtunut ainoastaan jätevesilietteen kautta. Lietteen käytön mahdollisuudet lannoitteena ovat kuitenkin rajalliset, sillä kaikki fosfori ei ole biosaatavassa muodossa. Myös lietteen sisältämät raskasmetallit, patogeenit, pysyvät orgaaniset yhdisteet ja lääkeaineet sekä lietteen jäteluonne heikentävät sen käyttömahdollisuuksia maataloudessa. Lisäksi lietteen käytössä on logistisia ja ravinneannostuksen säätöön liittyviä haasteita. Tällä hetkellä käsitelty liete ohjautuu suurimmaksi osaksi viherrakentamiseen. Näin ollen tarvitaan innovatiivisia ratkaisuja jäteveden sisältämien arvokkaiden komponenttien, ravinteiden ja hiilen, talteen ottamiseksi ja palauttamiseksi takaisin kiertoon.

Hankken tavoite ja sisältö

Resurssikontti-hankkeen tavoitteena on

  • parantaa yhdyskuntien jätevesien ravinteiden ja hiilen hyödynnettävyyttä
  • vähentää jäteveden ympäristövaikutuksia
  • tuottaa toiminnanharjoittajille taloudellista lisäarvoa
  • löytää uudenlaisia, fysikaalis-kemiallisuusn osaprosesseihin pohjautuvia ratkaisuja jäteveden käsittelyyn
  • kehittää helposti siirrettävissä oleva, pieneen tilaan menevä, helppokäyttöinen, joustava ja investoinniltaan edullinen jätevedenkäsittely-yksikkö.

Resurssikontti-hanketta varten VTT on hahmotellut uusiin ja tunnettuihin erotustekniikoihin perustuvan
kokonaiskonseptin (kts. kuva alla), jossa jätevettä käsitellään raaka-ainelähteenä, josta ravinteet ja hiili otetaan talteen ja hyötykäyttöön siihen sopivassa muodossa. Samalla valmistetaan vettä kasteluvesikäyttöön. Konsepti koostuu erityisesti valmistavassa teollisuudessa käytössä tai kehitteillä olevista fysikaalisista ja kemiallisista menetelmistä, jotka yhdistetään niin, että aineiden talteenotto tehdään optimoiden nimenomaan muodostuvaa tuotetta pelkän reduktioprosentin sijaan. Hankkeessa on mukana kunkin yksikköprosessin suomalainen laitevalmistaja/osaaja, joiden asiantuntemusta hyödynnetään valinnassa ja kokeellisessa tutkimuksessa. 

Konseptikaavio.JPG Hankkeessa tutkittava konsepti jäteveden puhdistamiseksi ja ravinteiden talteenottamiseksi.

Konseptin etuna on hiilen ja ravinteiden talteenotto suoraan hyötykäytettävässä muodossa, prosessin joustavuus ja helppokäyttöisyys, räätälöitävyys, pieni koko ja alhaisempi investointikustannus. Koska ratkaisu ei sisällä biologista aktiivilietekäsittelyä, se voidaan mitoittaa joustavasti eri mittakaavoihin ja toteuttaa paikallisena tai sesonkiratkaisuna. Ratkaisulla voidaan vastata nopeasti kausiluontoisiin käsittelykapasiteetin vajauksiin ja alueellisiin väestönmuutoksiin.

Hankkeen tehtävät 

Hankkeen ensi vaiheessa osoitetaan VTT:n laboratoriossa ämpärimittakaavassa kunkin osaprosessin tekninen toimivuus integroidulle ratkaisulle (proof-of-concept) sekä arvioidaan alustavat investointi- ja käyttökustannukset parhaalle konseptille (pre-feasibility). Hankkeen tulosten pohjalta voidaan edetä pilot-vaiheeseen, joka on suunniteltu toteutettavaksi MMM:n kokeilurahoituksella valitulle integroidulle konseptille yritysvetoisena hankkeena vuosina 2018–2019.

Pilot_truck_new.jpgJos konsepti saadaan skaalattua riittävän pieneen ja monistettavaan mittakaavaan, sen toivotaan tuovan uuden cleantech -liiketoimintamahdollisuuden myös Suomen ulkopuolella kotimaisille osaprosessitoimittajille, ratkaisun integraattorille sekä mahdollisesti ’jäteveden puhdistus palveluna’ -toimijalle.

 

 

Hankkeen hyödyt

Hankkeen tuloksena esitetään jäteveden käsittelyyn uudenlaisia ratkaisuja, jotka pohjautuvat fysikaalis-kemiallisiin osaprosesseihin. Konseptin tavoitteena ovat nykyisiin lietepohjaisiin lannoitevalmisteisiin nähden paremmin hyödynnettävissä olevat lannoitetuotteet.

Tehokkaalla ravinteiden kierrätyksellä vähennetään Itämeren ja muiden vesistöjen rehevöitymistä
aiheuttavaa ravinnekuormaa ja mineraalisten lannoitteiden, erityisesti typpilannoitteiden, valmistuksesta
aiheutuvia ilmastohaittoja. Ratkaisulla on paikallisesti merkittävä parantava vaikutus Itämeren tilaan.

Hankkeen hyödynsaajat

Projektin tuloksista hyötyvät erityisesti kunnalliset jätevesilaitokset, teknologian toimittajat ja kemianteollisuus sekä kierrätysravinteiden ja maanparannusaineiden valmistajat, joiden käyttöön projektissa tuotetaan tietoa innovatiivisista käsittelyratkaisuista ja talteen otetuista ravinteista, hiilestä ja muista tuotteista. Lopulliset hyödynsaajat ovat kunnat, lomakylät ja muut sesonkiluonteisesti toimivat turistikohteet, elintarviketeollisuusyritykset ja kunnalliset jätevesilaitokset.

 

Lähteet

1 Säylä, J. ja Vilpas, R. 2010. Yhdyskuntien jätevesien puhdistus 2010. Suomen Ympäristökeskuksen raportteja 21/2012. Saatavissa:https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/39681/SYKEra_21_2012.pdf?sequence=1
2 TIKE 2010. Maatilatilastollinen vuosikirja 2010. Saatavissa:http://www.maataloustilastot.fi/sites/default/files/vuosikirja2010_nettiin_0.pdf
3 Aho et al., 2015. Ravinteiden kierron taloudellinen arvo ja mahdollisuudet Suomelle. Sitran selvityksiä 99.
https://www.sitra.fi/julkaisut/Selvityksi%C3%A4-sarja/Selvityksia99.pdf