PROSESSI- JA YMPÄRISTÖTEKNIIKAN PERUSTA I

Transkriptio

1 1 PROSESSI- JA YMPÄRISTÖTEKNIIKAN PERUSTA I Teema 6: Ympäristövaikutukset ja kuormittavuus DI Virpi Väisänen, Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusryhmä

2 YMPÄRISTÖ-KÄSITTEITÄ Ympäristötekniikka: Tekniikkaa, jonka avulla ehkäistään ympäristöhaittojen muodostumista tai korjataan syntyneitä vahinkoja Ympäristöteknologia: Kattaa 1) ympäristön pilaantumisen hallintateknologiat ja -prosessit, 2) puhtaammat tuotteet, prosessit ja palvelut sekä 3) luonnonvarojen käytön hallinnan Ympäristöongelma: Ihmisen aiheuttama ekologisten vaikutusten ketju tai yksittäinen ekologisen ympäristön muutos, joka koetaan haitalliseksi Ympäristönsuojelu: Toimintaa, jolla pyritään ehkäisemään ympäristöongelmia ennalta sekä poistamaan tai lieventämään syntyneitä ympäristöongelmia Luonnonsuojelu: Ympäristönsuojelun osa, jossa pyritään säilyttämään luonnon monimuotoisuus Ympäristövaikutus: Mikä tahansa haitallinen tai hyödyllinen muutos ympäristössä joka on kokonaan tai osittain toimintojen, tuotteiden tai palvelujen seurausta Ympäristökuormitus: Toiminnan aiheuttamat päästöt maahan, veteen ja ilmaan

3 YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET 3 Painopaperin elinkaari Ympäristönsuojelun lähtökohtana kokonaisvaltainen näkökulma tuotteen valmistusprosessiin TUOTTEEN ELINKAARI VTT 2010

4 Hallintajärjestelmät ISO EMAS JÄTEVESI JÄTTEET ILMAPÄÄSTÖT VAIKUTUKSET YMPÄRISTÖÖN Päästöoikeuksien kauppa Ympäristöverot RAAKA-AINEET PROSESSI TUOTE Ympäristölupa Jätedirektiivi Bref-asiakirjat IPPC-direktiivi Reach-asetus

5 PERUSKÄSITTEITÄ Ympäristövaikutukset voidaan jakaa vaikutusalueensa mukaan: Paikalliset Esim. liikenteen aiheuttama ilmanlaadun heikkeneminen kaupungin keskustassa, maaperän saastuminen, vesistön rehevöityminen Alueelliset (ylittävät valtioiden rajat) Esim. happamat laskeumat, pienhiukkasten kaukokulkeuma Globaalit (kattavat koko maapallon) Esim. ilmastonmuutos, luonnonvarojen ehtyminen Päästöt ilmaan Ilmansaaste = luonnontilaiselle ilmalle vieras aine laaja kirjo erilaisia aineita: kaasuja, nestepisaroita ja hiukkasia Voi reagoida ilmakehässä muiden yhdisteiden kanssa Päästöt esim. [t/a], [kg/h], [mg/mj], [kg/sellutonni] Jätevedet Jätevesi = käytöstä poistettua vettä, pilaantuneelta alueelta johdettavaa vettä tai ympäristön pilaantumisen vaaraa aiheuttavaan toimintaan käytetyltä alueelta johdettavaa vettä, josta voi aiheutua ympäristön pilaantumista Päästöt esim.[kg/s] Jätteet Jätteeksi nimitetään sellaisia aineita ja esineitä, jotka niiden haltija on poistanut käytöstä, aikoo poistaa käytöstä tai on velvollinen poistamaan käytöstä.

6 MERKITTÄVIMPIÄ YMPÄRISTÖVAIKUTUKSIA 6 Ilmapäästöt ja niiden vaikutukset: Ilmakehä Otsonikato ja yläilmakehän otsonin hajottajat Otsoniongelma alailmakehässä Kasvihuoneilmiö, ilmastonmuutos ja kasvihuonekaasut Happamoituminen ja happamoittavat yhdisteet Raskasmetallit Hiukkaspäästöt VOC-yhdisteet POP-yhdisteet Radioaktiiviset aineet Jätevedet ja niiden vaikutukset Hydrosfääri Rehevöityminen ja rehevöittävät yhdisteet Jätteet Maaperän pilaantuminen Hajut ja melu VAIKUTUKSIA MYÖS JÄTEVESISSÄ PYP 1-kurssissa pääosassa merkittävimmät päästöt ja niiden vaikutukset ja kevään PYP 2 kurssissa päästöjen käsittely.

7 TEHTÄVÄ Tutki tuotantoprosessia ja listaa kaikki tuotantoprosessista ulos tulevat puhdistamattomat päästöt, joilla on vaikutusta ympäristöön (esim. ilmapäästöt, jätevedet, jätteet). Mitä yhdisteitä päästöissä on? Kuvaile mitä paikallisia, alueellisia ja globaaleja ympäristövaikutuksia ko. päästöillä on. Ota vaikutusten tarkastelukohteiksi ilma, vesi, maaperä, luonnonvarat, kasvi- ja eläinkunta sekä ihmisten terveys. Mikä prosessin ympäristövaikutuksista on mielestäsi merkittävin? Perustele vastauksesi. Pohdi mitä huomattavia ympäristövaikutuksia tulee tarkastelun piiriin, jos otetaan huomioon prosessissa valmistettavan tuotteen koko elinkaari kehdosta hautaan. Merkitse käyttämäsi lähteet! Palauta tehtävä viimeistään to klo pdf-tiedostona osoitteeseen: Lisävinkkejä: Ma klo TF407.

8 ILMAKEHÄ Ilmansuojelun kannalta merkittävimmät ilmakehän kerrokset: 1) Troposfääri (0-10 km) Ilmakehä tehokkain 90 % ilmakehän massasta; sääilmiöt saasteiden leviämisreitti Pysyvät kaasujen pitoisuudet: Typpi, happi, hiilidioksidi, jalokaasut, CFC-yhdisteet (pitkäikäiset kaasut) Lyhytikäiset kaasut eivät tasaisina pitoisuuksina Rikkidioksidi, typen oksidit Alemmissa kerroksissa runsaasti vesihöyryä ja hiukan kiinteitä hiukkasia. 2) Stratosfääri (10-50 km) Vesiliukoiset saasteet eivät siirry troposfääristä stratosfäärin Troposfäärin ja stratosfäärin välillä vain vähän kaasujen ja partikkelien vaihtoa Mikäli partikkeleita pääsee stratosfääriin (esim. tulivuorenpurkausten yhteydessä), ne säilyvät siellä pitkään Otsonikerros tiheimmillään 20 km:n korkeudessa Veteen liukenemattomat ja kemiallisesti stabiilit kaasut (CFC, N 2 O) siirtyvät troposfääristä stratosfääriin 8

9 OTSONIKATO Otsoni O 3 muodostuu kolmesta happiatomista (epävakaa molekyyli) HYVÄ ja PAHA otsoni riippuen havaintokorkeudesta ilmakehässä Otsonikerros (HYVÄ O 3 ) stratosfäärissä (tiheimmillään 20 km) Suojaa auringon UV-säteilyltä elintärkeä eliöstölle O 3 + UV-säteily O 2 + O O 2 + O O 3 + lämpö Otsonikadossa kaksi ilmiötä: Hidas, maailmanlaajuinen stratosfäärin otsonin kokonaismäärän väheneminen Voimakkaampi, vuodenajasta riippuva otsonin väheneminen napa-alueilla Otsonin hajoaminen kiihtyy katalyyttisesti: katalyytti X voi olla H, OH, NO, Cl tai Br Halogenoidut hiilivedyt (CFC-yhdisteet ja halonit) Ilmakehän ydinräjäytykset, yliäänikoneiden ja avaruuslentojen päästöt Luonnon päästölähteet ja prosessit

10 OTSONIKATO Otsonikadon seurauksena maahan tuleva UV-säteily lisääntyy Lisääntynyt UV-säteily aiheuttaa: ihosyöpää, kaihia, ennenaikaista vanhenemista; vahingoittaa myös ekosysteemejä, satoa (kasvun estyminen, mutaatiot); vahingoittaa materiaaleja 1 % vähenemä otsonikerroksen paksuudessa lisää 0,7-1 % UV-säteilyä maan pinnalla -> 4 % enemmän ihosyöpätapauksia UV-säteilyn voimakkuus: UV-indeksi

11 OTSONIKATO: YLÄILMAKEHÄN OTSONIN HAJOTTAJAT CFC-yhdisteet, täysin halogenoidut kloorifluorihiilivedyt Markkinoille 1950-luvulla käyttökohteinaan mm. aerosolien ponnekaasu, jäähdytysaine, vaahtomuovin valmistus, kuivapesu, rasvanpoisto, laboratorioanalyysit Eniten käytettyjen CFC-yhdisteiden ODP =1 Halonit, täysin halogenoituja bromia, klooria ja fluoria sisältävät yhdisteet Käyttökohteet: sammutusaine käsisammuttimissa ja kiinteissä sammutuslaitoksissa Tuhoavat otsonikerrosta kaikkein tehokkaimmin, ODP = 3 10 CFC-yhdisteiden käytön rajoittamisen jälkeen (Montrealin sopimus) alettiin käyttää osittain halogenoituja kloorifluorihiilivetyjä, HCFC-yhdisteitä HCFC-yhdisteitä käytetty mm. vaahtomuovien valmistuksessa ja kylmäaineena ODP noin kymmenesosa CFC-yhdisteiden kertoimesta Korvaavia aineita kehitetty: HFC-yhdisteet, hiilivedyt, hiilidioksidi jne. HFC-yhdisteet eivät otsonikerrosta tuhoavia, mutta voimakkaita kasvihuonekaasuja! Otsoniasetus : CFC-yhdisteitä tai muita otsonikehää tuhoavia aineita saa käyttää enää vain välttämättömiin analyysi- ja laboratoriokäyttöihin, prosessireagensseiksi ja joihinkin raaka-ainekäyttöihin poikkeustapauksissa luvanvaraisesti Yhdisteitä edelleen runsaasti ilmakehässä ja yhdisteitä haihtuu edelleen ilmakehään hylätyistä kulutustavaroista -> ilmakehän toipuminen kestää pitkään!

12 OTSONIONGELMA ALAILMAKEHÄSSÄ Lähellä maanpintaa otsoni saaste (PAHA O 3 ) (10 % kaikesta otsonista) Suurina pitoisuuksina aiheuttaa vaurioita ihmisille, eläimille ja kasveille Aiheuttaa hengitystiesairauksia, tulehduksia, silmien ärsytystä Heikentää kasvien kasvua, talvenkestävyyttä Haurastuttaa materiaaleja Aiheuttaa suurissa kaupungeissa savusumua eli smogia O 3 myös kasvihuonekaasu Typen oksidit (NO x ), CO, CH 4 ja VOC-yhdisteet reagoivat auringon säteilyn vaikutuksesta -> O 3 Esim. fossiiliset polttoaineet: NO+HC+O 2 +auringonvalo NO 2 +O 3 De Nevers 2000

13 OTSONI ALAILMAKEHÄSSÄ Harmaa smog New Yorkissa Ruskea smog Los Angelesissa Chiras Environmental Science.

14 KASVIHUONEILMIÖ Fysikaalis-kemiallisten ilmiöiden sarja, joka mahdollistanut elämän syntymisen ja säilymisen maapallolla Maapallon keskilämpötila n. -18 C +15 C Ongelmana kasvihuoneilmiön voimistuminen Kasvihuonekaasut toimivat ilmakehässä samoin kuin lasi kasvihuoneessa eli päästävät auringosta tulevan säteilyn lävitseen, mutta eivät kaikkea maapallon lämpösäteilyä karkuun Hallitustenvälisen ilmastopaneelin IPCC:n mukaan ilmaston lämpeneminen suorien havaintojen perusteella kiistaton tosiasia Suurin osa johtuu hyvin todennäköisesti (yli 90 %) ihmiskunnan aiheuttamista kasvihuonekaasu- ja nokipäästöistä Ilmiö vaikeasti mallinnettava, useita takaisinkytkentämekanismeja Esim. Polttoprosesseissa muodostuvat hiukkaset sirottavat auringon säteilyä ja lisäävät pilvien kykyä heijastaa auringon säteilyä vähemmän auringonsäteilyä maan pinnalle viilentävä vaikutus Nielujen merkitys

15 KASVIHUONEILMIÖ KASVIHUONEILMIÖ Fysikaalis-kemiallisten ilmiöiden sarja Mahdollistanut elämän syntymisen ja säilymisen maapallolla ilman kasvihuoneilmiötä maapallon keskilämpötila olisi n. -18 C nykyisen + 15 C sijasta ongelmana kasvihuoneilmiön voimistuminen Kasvihuonekaasut toimivat ilmakehässä samoin kuin lasi kasvihuoneessa eli päästävät auringosta tulevan säteilyn lävitseen, mutta eivät kaikkea maapallon lämpösäteilyä karkuun Kasvihuonekaasut (luonto & ihmisen toiminta): vesi (H 2 O), hiilidioksidi (CO 2 ), metaani (CH 4 ), typpioksiduuli (N 2 O), otsoni (O 3 ), CFC yhdisteet kukin kaasuista absorboi oman osansa IR säteilystä, absorption määrä suoraan verrannollinen molekyylien määrään ilmakehässä kasvihuonekaasut pitkäikäisiä; CFC-yhdisteet: ikä n vuotta keskimääräinen yhdisteen elinikä ilmakehässä n. 80 vrk Maapallon keskilämpötilalla ja CO 2 -päästöillä selkeä yhteys

16 NASA 2013 ILMASTONMUUTOS

17 ILMASTONMUUTOS Chiras Environmental Science.

18 ILMASTONMUUTOS 18 Ilmastonmuutosta simuloidaan ilmastomalleilla Mallit pohjautuvat kasvihuonekaasuskenaarioihin, joiden avulla ennustetaan päästöjen kehitystä Esim. RCP4.5: Ilmastopolitiikan osittainen onnistuminen. CO 2 päästöt kasvavat aluksi hieman mutta kääntyvät laskuun v tienoilla. Vuosisadan loppupuolella pitoisuuden kasvu taittuu n. 2 kertaa teollistumista edeltävälle tasolle. Ilmatieteenlaitos 2013

19 KASVIHUONEKAASUT Kasvihuonekaasuja vesihöyry, hiilidioksidi (CO 2 ), metaani (CH 4 ), typpioksiduuli (N 2 O), alailmakehän otsoni (O 3 ), halogenoidut hiilivedyt (lähinnä CFC- ja HCFC-yhdisteet sekä F-kaasut eli HFC- ja PFC-yhdisteet ja rikkiheksafluoridi (SF 6 ) Yhdisteiden vaikutus vs. päästömäärä: GWP Energiantuotanto keskeisessä roolissa! KASVIHUONEKAASUPÄÄSTÖT SUOMESSA v Tilastokeskus 2014

20 KASVIHUONEKAASUT 20 KASVIHUONEKAASUPÄÄSTÖT SUOMESSA YLE 2013 Tilastokeskus 2014

21 HAPPAMOITUMINEN Happamoittavan kuormituksen kasvaessa maaperän tai vesistöjen kyky neutralisoida ilmasta tulevaa hapanta laskeumaa heikentyy Ekosysteemi menettää puskurikyvyn, jos hapan laskeuma liian suuri; kriittinen kuormitus Maaperän happamoituessa raskasmetallihuuhtouma kasvaa (alumiini) Aluksi kasvien kasvu parantuu, mutta myöhemmin negatiivinen vaikutus (puuston kuoleminen happosateen seurauksena) Vesistöjen happamoituminen: kallioisten ylänköalueiden pikkujärvet Kaukokulkeuma merkittävä Märkälaskeuma (vesi, lumi) tai kuivalaskeuma (hiukkaset, kaasut). Rikkiyhdisteet + H 2 O H 2 SO 4 Typen oksidit + H 2 O HNO 3 Rikin ja typen laskeuma suurin Etelä-Suomessa Keski- ja Itä-Euroopasta tuleva kaukokulkeuma sekä Suomen omien päästöjen vaikutus suurin Laskeuma pienenee pohjoista kohden mentäessä, kun etäisyys suurimpiin päästöalueisiin kasvaa Kulkeutuu ilmakehässä 2-5 vrk

22 HAPPAMOITUMINEN Nitraattitypen laskeuma Suomessa Chiras Environmental Science. Suomen ympäristökeskus, 2005.

23 HAPPAMOITTAVAT YHDISTEET Energiantuotannon SO 2 - ja NO x -päästöt, maatalouden NH 3 -päästöt ja liikenteen NO x -päästöt sekä luonnon lähteet (tulivuoret, metsäpalot, hajoaminen) Ammoniakki ei itsessään ole hapan yhdiste, mutta hapettuu herkästi nitriiteiksi (NO 2 ) tai nitraateiksi (NO 3 ) ja muuttuu sitä kautta happamaksi Suurin osa SO x -päästöistä peräisin luonnosta (biologinen hajoaminen, vulkaaniset purkaukset) Ihmisperäiset päästöt rikkipitoisten polttoaineiden poltosta ja malmien jalostuksesta Rikkiä runsaimmin rusko- ja kivihiilessä ja raskasöljyssä; rikitön bensiini; maakaasu Päästöjä myös sellutehtaista ja öljynjalostamoista NO x -päästöjä merkittävimmin liikenteestä ja energiantuotannosta NO x ja SO x aiheuttavat happamoitumisen lisäksi mm.: Ihmisille hengitysteiden infektioita, astmakohtauksia ja keuhkojen vajaatoimintaa, yskää, nuhaa ja kurkkukipua Materiaalien syöpymistä Energiantuotanto ja liikenne!

24 Lähde: Lontoo

25 HAPPAMOITTAVAT YHDISTEET

26 HAPPAMOITTAVAT YHDISTEET 26

27 RASKASMETALLIT Luonnostaan kallioperässä, maaperässä, kasveissa ja eläimissä Mineraaleina, veteen liuenneina ioneina, suoloina tai kaasuina Voivat myös sitoutua orgaanisiin tai epäorgaanisiin molekyyleihin Kiinnittyvät hiukkasiin! Pieninä pitoisuuksina monet tärkeitä hivenravinteita (Cu, Zn, Fe), mutta joidenkin metallien tietyt muodot myrkyllisiä (jopa pieninä määrinä) Myrkyllisiä raskasmetalleja: kadmium (Cd), kromi (Cr), kupari (Cu), elohopea (Hg), vanadiini (V), nikkeli (Ni), lyijy (Pb), sinkki (Zn) Alkuaineita eivät häviä, voivat vain muuttaa muotoaan kerääntyvät ravintoketjuihin sedimentoituvat maaperään ja vesistöihin uudelleen kiertoon olosuhteiden muututtua Raskasmetallipäästöt ilmakehään ja vesistöön: Ihmisen toiminnan seurauksena pääasiassa: Metallien valmistuksesta ja muokkauksesta Metalleja sisältävistä tuotteista Fossiilisten polttoaineiden poltosta Jätteiden poltosta Jäteveden puhdistuksesta (lietteet) Luonnossa tapahtuvista prosesseista Ravintoketjuun kertyneet raskasmetallit erityinen riski ihmisten terveydelle

28 RASKASMETALLIT Pb-pitoisuus metsäsammalissa Suomessa Metla 2013 Pb Lyijyllisen bensiinin myynti lopetettiin v. 1994

29 RASKASMETALLIT Cr-pitoisuus metsäsammalissa Suomessa Metla 2013

30 HIUKKASPÄÄSTÖT Hiukkasten jaottelu: (PM) Suuret hiukkaset >10 μm (likaantuminen viihtyvyyshaitta) Hengitettävät hiukkaset <10 μm Karkeat hiukkaset 2,5-10 μm Pienhiukkaset <2,5 μm (terveyden kannalta merkittävin ilmansaaste) Ultrapienet hiukkaset <0,1 μm Pienten hiukkasten terveysvaikutukset merkittävimpiä Kuljettavat mukanaan mm. raskasmetalleja ja muita karsinogeeneja syvälle keuhkoihin WHO: Pienhiukkaset yhdistetty lisääntyneeseen sydän- ja verisuonitautikuolleisuuteen, keuhkosyöpäkuolleisuuteen, hengitystieoireisiin, krooniseen keuhkoputken tulehdukseen, heikentyneeseen keuhkojen toimintaan Lähde: Hiukkasia ilmassa-opas

31 HIUKKASPÄÄSTÖT Aiheutuvat teollisuuden toiminnasta, energiantuotannosta, liikenteestä Polttoprosessien pienhiukkaset haitallisimpia Hiilihiukkasiin sitoutunut hiilivetyjä ja raskasmetalleja Puun pienpoltto paikallinen ongelma Lisäksi kaukokulkeutumana rajojen ulkopuolelta (Baltia, Venäjä, Keski- Eurooppa) Taajamissa liikenne merkittävin leijuvan pölyn aiheuttaja Liikenne tuottaa hiukkasia ja nostaa ilmaan kadulla olevaa pölyä (hiekoitushiekka keväällä, asfalttipöly); ongelma erityisesti keväällä Tilastokeskus 2013 Oulun kaupunki 2013 Ilmanlaatuportaali 2014

32 VOC-YHDISTEET Haihtuvat orgaaniset yhdisteet eli VOC -yhdisteet ilman laadun kannalta merkittäviä: Otsonin kautta aiheuttamiensa kasvillisuus- ja terveyshaittojensa vuoksi Joidenkin VOC-yhdisteiden suorien terveys- ja viihtyvyyshaittojen vuoksi.

33 POP-YHDISTEET POP-yhdisteet (Persistent Organic Pollutant) biologisesti huonosti hajoavia, haitallisia aineita Ns. klassisia ympäristömyrkkyjä Ominaisuudet: pysyvyys, biokertyvyys, myrkyllisyys POP-yhdisteitä: Teollisuus- ja kuluttajakemikaalit Esim. PCB, HCB, bromattuja palonestoaineita, muovien ja hartsien lisäaineita Torjunta-aineita Esim. DDT, lindaani, klordaani Prosessiperäisiä (polttoprosessit) Esim. dioksiinit, PAH-yhdisteet Käyttöä rajoitettu Tukholman yleissopimuksella Voimaan v. 2004; yhdisteiden listaa laajennettu useamman kerran

34 POP-YHDISTEET Perinteinen esimerkki DDT dikloridifenyylitrikloorietaani Otettiin käyttöön II maailmansodan alkupuolella hyönteismyrkkynä Aluksi tehokas malarian torjunnassa, mutta pian hyönteiset vastustuskykyisiä Väritön aine, joka liukenee herkästi rasvoihin, huonosti veteen Rikastuu ravintoketjuun Ei akuutisti tappava, vaikuttaa hitaasti hormonitoimintaan ja kertyy maksaan ja munuaisiin Havaittiin vaikutuksia lintujen lisääntymisessä Nykyisin käyttö kielletty useimmissa maissa (poikkeus kehitysmaat) The U.S. Fish and Wildlife Service 2013 Valtion ympäristöhallinto 2013

35 Lähde: Bernes, 1998: Persistent Organic Pollutants: A Swedish View of an International Problem. Naturvårdsverket.

36 POP-YHDISTEET 36 Ympäristömyrkkyjen pitoisuudet vähentyneet 1960-luvun huippuvuosista; suomalaisten suurin altistus kalaravinnon kautta. Haitallisten aineiden pitoisuuksien vähenemä Itämeren silakoissa Lähde: THL 2009

37 RADIOAKTIIVISET AINEET Radioaktiivisia aineita päässyt ilmakehään ydinasekokeissa 1940-luvulta lähtien ja mm. Tsernobylin reaktorionnettomuudessa v Suomalaisen keskimääräinen säteilyannos noin 3,7 millisievertiä / a n. 50 % sisäilman radon n. 30 % luonnon taustasäteily n. 15 % säteilyn käyttö terveydenhuollossa alle 1 % Tsernobylin laskeuma Luonnon omat radioaktiiviset aineet mm. radon lisäävät radioaktiivisuuden määrää ilmakehässä Radioaktiivisten aineiden päästöt aiheuttavat pääasiassa kansanterveydellisiä ongelmia

38 HYDRÖSFÄÄRI Maapallon vesikehä eli hydrosfääri muodostuu joista, järvistä ja meristä Vesi kiertää maapallon uloimman kivikuoren eli litosfäärin ja ilmakehän välissä kaikissa olomuodoissa. Valtaosa vedestä hydrosfäärissä (95 % merivettä) IHMISEN VAIKUTUS VEDEN KIERTOKULKUUN JA VEDEN LAATUUN Laukkanen T. 2005

39 JÄTEVEDET Yhdyskuntien ja teollisuuden käyttämä vesi alkuperältään pinta- tai pohjavettä, joka pumpataan vesilaitoksen kautta verkostoon Myös vedenotolla vaikutuksia ympäristöön Raakaveden käsittely riippuen raakaveden laadusta Veden käyttö runsasta teollisuudessa: mm. siirtää tehokkaasti lämpöenergiaa; myrkytöntä, ei syty palamaan; hyvä raakaaine; runsaasti saatavilla ja edullista Prosessien sisäisillä ja prosessien välisillä kierroilla pyritään vähentämään vedenkulutusta VESITASE! N. 50 % Suomen vedenkulutuksesta teollisuudessa Käytöstä poistettu vesi aina puhdistettava jätevedenpuhdistamolla, jotta ympäristövaikutukset minimoituisivat Ympäristölupa sanelee rajat jätevesikuormitukselle Puhdistettu jätevesi johdetaan purkuvesistöön TUOTTEEN KOKO ELINKAARI: prosessissa valmistetun tuotteen käytöstä voi aiheutua merkittävämpi vesistökuormitus kuin itse tuotteen valmistuksesta (esim. lannoitteet)

40 JÄTEVEDET Teollisuuden ala vaikuttaa suoraan jäteveden koostumukseen ja siten tarvittavaan puhdistustekniikkaan Jätevesien vaikutukset riippuvaisia jäteveden määrästä ja laadusta sekä säätilanteesta Teollisuusjätevesien merkittävimpiä kuormitusparametreja: Lämpökuorma Happivaje, erityisesti arvokalakannat kärsivät Veden samentuminen/värjääntyminen Esteettisiä haittoja Kiintoainekuormitus Orgaaninen kuormitus(bod, BHK7) Jätevesissä suuri joukko erilaisia orgaanisia aineita Kokonaisuutta tarkasteltaessa huomioitava myös vedenoton ympäristövaikutukset Orgaaninen aines syö hajotessaan happea happikato vesistössä Ravinteet (P,N) Rehevöityminen Taudinaiheuttajat, myrkylliset aineet Erot purkuvesistön kyvyssä vastaanottaa päästöjä: joki/järvi

41 YLE 2012 & 2013, Kainuun Sanomat 2013 Suomen luonto 2013

42 JÄTEVEDET Teollisuuden jätevesipäästöt Suomessa v Tilastokeskus 2013

43 JÄTEVEDET Teollisuuden jätevesikuormitus Suomessa Tilastokeskus 2013

44 REHEVÖITYMINEN Eliöillä elämisen perusedellytyksenä tietyt perusravinteet Minimiravinnetta vähiten saatavilla ja se rajoittaa kasvua Yleensä fosfori ja typpi rajoittavat kasvi- ja levämassojen kasvua vesistöissä Jätevesien N- ja P-yhdisteet kiihdyttävät perustuotantoa Rehevöityminen Happikato Muutokset kalastossa, haitat vesistön hyöty- ja virkistyskäytölle, haitat ihmisten ja eläinten terveydelle Laukkanen T. 2005

45 JÄTTEET Teollisuus tuottaa moninkertaisesti jätettä yhdyskuntiin verrattuna Kotitaloudet vaikuttavat kuitenkin siihen mitä teollisuuden tuotteita kulutetaan ja sitä kautta millaisia jätteitä syntyy (sustainable production & consumption) Kiristyvän verotuksen vuoksi jätetuotannon määrällä suuri merkitys yrityksen kilpailukyvylle Tilastokeskus 2013

46 JÄTTEET Tuotantoprosessissa syntyy jätettä, kun prosessin raaka-aineesta tai prosessin lisäaineesta osa jää hyödyntämättä, tai jos prosessissa muodostuu sivutuotteena aineita, joita ei voida hyödyntää Teollisuuden jätteiden määrissä on suuria eroja toimialakohtaisesti Tilastokeskus 2013

47 JÄTTEET 47 Tavoitteena teollisuudessa 1) jätetuotannon minimointi, 2) jätteen kierrättäminen, 3) hyötykäyttöön kelpaamattoman jätteen turvallinen hävitys tai sijoitus kaatopaikalle TUOTTEEN KOKO ELINKAARI 2012 Tilastokeskus 2014

48 MAAPERÄN PILAANTUMINEN Mikäli maaperään pääsee valumaan haitallisia aineita, maaperä pilaantuu ja se vaatii kunnostustoimenpiteitä Jätteiden sijoittaminen maaperään, öljysäiliön vuoto tai ylitäyttö, kemikaalionnettomuus, kemikaalien ja jätteiden käsittely ja varastointi tehtaalla Maaperän pilaantuminen yleensä tapahtunut vuosikymmeniä sitten johtuen heikommasta valvonnasta Yhdisteet yleensä hitaasti hajoavia niukkaliukoisia aineita Esim. Vanhat saha- ja kyllästämöalueet & puunsuoja-aineet Haitalliset yhdisteet voivat valua pohjaveteen ja sitä kautta talousveteen Rakentamisen yhteydessä saasteet voivat ajautua myös ilmaan Asuntorakentaminen pilaantuneelle maaperälle: myrkylliset kaasut asuntoihin Lukuisia esimerkkejä maailmanlaajuisesti, esim. Helsingin Myllypuro 48

49 HAJUT JA MELU 49 Haisevia yhdisteitä tuottavia teollisuusprosesseja esim. sulfaattisellun keitto, öljynjalostus, elintarviketeollisuus Hajupäästöjä syntyy myös käsiteltäessä mätänemistilassa olevaa eloperäistä ainesta ja voimakkaasti haisevia kemikaaleja Hajupäästöjä voidaan vähentää sulkemalla ja tiivistämällä prosesseja; maankäytön suunnittelu Haisevia kaasuvirtoja voidaan käsitellä mm. polttamalla, pesemällä, biologisella käsittelyllä ja adsorptiolla Melu = tietyn yksilön ja ympäristön kannalta epämielekäs ja häiritsevä ääni, joka rasittaa tai vahingoittaa elimistöä fyysisesti tai psyykkisesti Melu yksi yleisimpiä elinympäristön laatua heikentäviä tekijöitä Väestönkasvu, kaupungistuminen, teollistuminen, tekninen kehitys, lisääntynyt liikenne Melulle ominaista häiritsevyys mahdotonta määrittää yksistään mittaamalla Vaikuttaa: äänen voimakkuus, kuulijan herkkyys, asennoituminen äänilähdettä kohtaan ja aikaisemmat kokemukset

50 HAJUT JA MELU Ihmisen asuin- ja työympäristössä esiintyvä melu: Liikennemelu, teollisuusmelu, rakennusmelu, muu ympäristömelu Melu terveydelliset vaikutukset Kuulon heikkeneminen Voimakkaalle melulle altistuminen tilapäinen kuulon heikkeneminen Toistuessaan pysyvä meluvamma Henkinen kuormittuminen, ärtymys, unihäiriöt ja suorituskyvyn heikkeneminen Meluntorjunnan keinot : melupäästöjen vähentäminen, melun etenemisen estäminen, melun vastaanoton estäminen, maankäytön suunnittelu

51 PÄÄSTÖJEN VÄHENTÄMINEN Kaasuvirrasta, jätevedestä tai pilaantuneesta maa-aineksesta voidaan haitallisia aineita poistaa hävittämällä tai erottamalla Hävitys: haitalliset aineet haitattomaan muotoon (esim. hajotus mikrobien avulla) Erotus: haitalliset aineet muodosta tai matriisista toiseen (esim. hiukkasten poisto savukaasusta -> kerrannaisjätteet) Mitä perusteellisemmin prosessista ulos tulevia kaasuja ja jätevesiä käsitellään, sitä enemmän tarvitaan panoksia (mm. puhdistuslaitteiden rakentaminen, puhdistukseen tarvittavat kemikaalit, energia) Tehokas puhdistustekniikka ei välttämättä ympäristön kannalta paras (kerrannaispäästöt)! Nollapäästöt talouden ja ympäristön kannalta optimaalinen lopputulos Ympäristönsuojelun optimoimiseksi tärkeää tarkastella ilmansuojelua, vesihuoltoa ja jäteasioita kokonaisuutena Päästöjen käsittelyä tutkitaan tarkemmin PYP II opintojaksolla.

52 YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET JA TULEVAISUUS Päästöjen määrää ja sitä kautta ympäristövaikutuksia vähennetty merkittävästi viime vuosikymmenien aikana, mutta menee vielä vuosikymmeniä ennen kuin kokonaisrasitus voi pienentyä Länsimaiden voimakas kulutus kehittyvien maiden kiivas teollistuminen ja kulutuksen kasvu väestönkasvu Puolet maailman väestönkasvusta kuudessa maassa: Intia (21 %), Kiina, Pakistan, Nigeria, Bangladesh ja Indonesia Ihminen muuttaa ympäristöään jatkuvasti tuntematta vaikutuksia Harmittomilta tuntuvat muutokset saattavat aiheuttaa vakavia ongelmia Ympäristöongelmien luonne muuttunut ihmisen tietoisuuden lisääntyessä Ongelmat vaikeammin ratkottavissa, ajoissa vaikeasti havaittavia, tieteellisesti haastavia Tarvitaan laaja-alaista osaamista, ei yksistään insinöörioppia Maailmanlaajuisia ympäristöuhkia: Kantokykyä koetteleva väestön ja kulutuksen kasvu Elintarvikehuoltoa vaarantava maaperän pilaantuminen ja tuottavuuden heikentyminen Makeiden vesien hupeneminen ja valtamerien saastuminen Ilmakehän kemiallisen koostumuksen muuttuminen Luonnon monimuotoisuuden nopea väheneminen Vaikutukset kaikkiin hyvinvoinnin osatekijöihin 52

53 TEHTÄVÄ Tutki tuotantoprosessia ja listaa kaikki tuotantoprosessista ulos tulevat puhdistamattomat päästöt, joilla on vaikutusta ympäristöön (esim. ilmapäästöt, jätevedet, jätteet). Mitä yhdisteitä päästöissä on? Kuvaile mitä paikallisia, alueellisia ja globaaleja ympäristövaikutuksia ko. päästöillä on. Ota vaikutusten tarkastelukohteiksi ilma, vesi, maaperä, luonnonvarat, kasvi- ja eläinkunta sekä ihmisten terveys. Mikä prosessin ympäristövaikutuksista on mielestäsi merkittävin? Perustele vastauksesi. Pohdi mitä huomattavia ympäristövaikutuksia tulee tarkastelun piiriin, jos otetaan huomioon prosessissa valmistettavan tuotteen koko elinkaari kehdosta hautaan. Merkitse käyttämäsi lähteet! Palauta tehtävä viimeistään to klo pdf-tiedostona osoitteeseen: Lisävinkkejä: Ma klo TF407.