JÄTEJAKEIDEN YMPÄRISTÖKELPOISUUS MAARAKENTAMISESSA RAMBOLL FINLAND OY 28.1.2016 marjo.ronkainen@ramboll.fi
UUSIOMATERIAALIT MAANRAKENNUKSESSA UUMA2-OHJELMA 2013-2017 Tavoite Tavoitteena on saada uusiomateriaalit hyötykäyttöön huomattavasti nykyistä laajemmin alueellisten yhteistyöhankkeiden avulla. Rambollin rooli Projektin koordinointi, verkottuminen, tiedonvälitys sekä tiedon tuottaminen ympäristölainsäädännön kehittämiseksi. Vaikutukset Materiaalitehokkuuden lisääntyminen, taloudellisempi rakennustapa sekä luonnonvarojen säästyminen.
VNA (591/2006, 403/2009) ERÄIDEN JÄTTEIDEN HYÖDYNTÄMISESTÄ MAARAKENTAMISESSA (MARA) Muuttumassa v. 2016 Nykyisin koskee betonimursketta sekä kivihiilen, turpeen ja puuperäisen polton lentotuhkia ja pohjatuhkia Korvaa ympäristölupamenettelyn ilmoitusmenettelyllä asetuksessa määritellyin edellytyksin. Näitä edellytyksiä ovat mm. tiettyjen haitta-aineiden pitoisuus- ja liukoisuusraja-arvot perustutkimuksen ja laadunvalvonnan osalta. Peittetylle ( soratie ) ja päällystetylle ( asfalttitie ) rakenteelle eri raja-arvot Soveltamisalaan kuuluvat: 1) Yleiset tiet, kadut, pyörätiet, jalkakäytävät sekä niihin liittyvät alueet pois lukien meluesteet 2) Pysäköintialueet 3) Urheilukentät ja -reitit 4) Ratapihat sekä teollisuus-, jätteenkäsittely- ja lentoliikenteen alueiden kentät ja tiet Ei koske pohjavesialueita
MASA-ASETUS VALMISTELUSSA (YLIJÄÄMÄMAAT) RAKENTAMISEN MAA-AINESJÄTTEIDEN HYÖDYNTÄMISTÄ KOSKEVA VALTIONEUVOSTON ASETUS Maa-ainekset, joita asetus koskee (alustava luettelo):
UUMA2 WWW-SIVUT
PROJEKTI 2014-2015 ENERGIA- JA METSÄTEOLLISUUDEN TUHKIEN YMPÄRISTÖKELPOISUUS Lisätietoja:noora.lindroos@ramboll.fi
ENERGIA- JA METSÄTEOLLISUUDEN TUHKIEN YMPÄRISTÖKELPOISUUS Ympäristöministeriö (Vihreä talous rahoitus) Metsäteollisuus ry Energiateollisuus ry Helen Oy Helsingin kaupunki Ramboll Finland Oy
TUTKIMUKSEN SISÄLTÖ Tuhkan ikäännyttämisen vaikutukset liukoisuuksiin Eri maarakennussovellusten liukoisuudet: Tuhkamassiivirakenteiden liukoisuudet Tuhkaseosrakenteiden liukoisuudet (RPT; kuitusavi) Tuhkasideaineilla tehtävien massa- ja kerrosstabilointisovellusten liukoisuudet 10-15 vuotta vanhojen sivutuoterakenteiden tutkiminen Eri liukoisuustestimenetelmien vertailu
TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Arvioida, miten tuhkan jalostaminen/ikäännyttäminen vaikuttaa liukoisuuksiin Arvioida, voidaanko liukoisuudet tutkia jalostetusta materiaalista tuoreen tuhkan sijaan Arvioida, voidaanko tuhkasideaineilla tehtävät stabilointisovellukset ottaa mukaan Mara-asetukseen Arvioida, mitkä haitta-aineet ovat kriittisiä nykyisten liukoisuusraja-arvojen ylittymisen kannalta Liukoisuustestimenetelmien vertailu ja soveltuvuuden arviointi eri materiaaleille ja käyttösovelluksiin
TUHKIEN REAKTIIVISUUS Nro Polttoainetietoja LT1 puu turve kivihiili REF LT2 Bio (55 %) Turve (35 %) REF (10 %) LT3 turve (n. 90%) puu (n. 10 %) LT4 metsäbio (n.48 %) turve (n. 13 %) teollisuuden sivutuotteita (n. 39 %) LT5 kivihiili (100 %) LT6 kivihiili, puupelletti (n. 10 %) LT7 kuori, liete, puujäte LT8 turve (10 %), kuori (70 %), puu (kanto, risu, hake) (20 %) LT9 puu (55 %) turve (35 %)
YLEISIMMÄT MARA-ASETUKSEN LIUKOISUUDET YLITTÄVÄT HAITTA-AINEET TUOREESSA TUHKASSA Puuaineksen ja turpeen polton tuoreet tuhkat (5 kpl) Kloridi, fluoridi, sulfaatti, kromi, molybdeeni, seleeni, lyijy, barium Puuaineksen polton tuoreet tuhkat (1 kpl) Kloridi, sulfaatti, fluoridi, kromi, lyijy, molybdeeni, seleeni Kivihiilenpolton tuoreet tuhkat (2 kpl) Fluoridi, sulfaatti, kromi, molybdeeni, seleeni Turpeen (n.90 %) polton tuoreet tuhkat (1 kpl) Sulfaatti, fluoridi, antimoni, kadmium, molybdeeni, arseeni, seleeni
TUHKAN IKÄÄNNYTTÄMISEN VAIKUTUS Ikäännytyksen vaikutukset haittaaineiden liukoisuuksiin tuhkakohtaisia Ikäännytetystä tuhkista on määritetty alhaisempia liukoisuuksia sulfaatin, kromin, molybdeenin ja seleenin osalta
MASSIIVITUHKASOVELLUKSET Tuhkan tiivistämisen vaikutusta tutkittu ravistelutestillä ja pintaliukenemistestillä Sideainelisäyksen vaikutusta tiivistettyyn tuhkaan tutkittu ravistelutestillä ja pintaliukenemistestillä Myös vedenläpäisevyyttä tutkittu
TUHKASIDEAINEIDEN HYÖTYKÄYTTÖ KERROSSTABILOINNISSA Runkoaineena kalliomurske Sideaineena 3 % Plussementtiä ja 10 % tuhkaa Lisäksi testattu 3 % Plussementtiä ja 10 % tuhka-rpt:n seosta Liukoisuuksia tutkittu ravistelutestillä ja pintaliukenemistestillä Kerrosstabilointimateriaalit alittavat päällystetyn rakenteen rajaarvot Pintaliukenemistesteissä diffuusio on vallitseva liukoisuusmekanismi sulfaatilla, Sb, As, Ba, Cr, Mo, Zn, V
TUHKASIDEAINEIDEN HYÖTYKÄYTTÖ MASSASTABILOINNISSA Runkoaine vaikuttaa vedenläpäisevyyteen Puristuslujuus korreloi tuhkan reaktiivisuuden kanssa Läpivirtaustestissä ja ravistelutestissä liukoisuudet hyvin samaa tasoa => kaikissa tuhkasideaineilla stabiloiduissa näytteissä haitta-aineiden liukoisuudet alittavat päällystetyn rakenteen raja-arvot
POLTTOAINEEN VAIKUTUS LIUKOISUUKSIIN ERI SOVELLUKSISSA Turpeen polton tuhka Ei-reaktiivinen tuhka eli ei itselujittumisreaktiota (alhainen CaO-pitoisuus) Ikäännyttämisessä tasapaino-ph saavutetaan emäksisempiä tuhkia nopeammin (n. 1 kk), muutokset liukoisuuksiin pieniä (fluoridi, seleeni pienentyneet), Ei kelpaa ikäännytyksen jälkeen MARA-tuhkaksi (As, Se ylittävät päällystetyn tuhkan raja-arvot) Tiivistämisen vaikutus massiivituhkasovelluksessa (fluoridi ja seleeni pienentyneet), muilla haitta-aineilla ei vaikutuksia, Ei kelpaa tiivistyksen jälkeen MARA-tuhkaksi (As, Se, Mo ylittävät päällystetyn tuhkan raja-arvot) Sideainelisäyksen vaikutus tiivistetyssä massiivituhkasovelluksessa (fluoridi, sulfaatti, Se, As, Sb pienentyneet), muilla haitta-aineilla ei vaikutuksia, kelpaa sideainelisäyksen jälkeen päällystettyyn rakenteeseen Massastabiloinnin vaikutus: Mo, Se ylittää peitetyn rakenteen raja-arvon, kelpaa päällystettyyn rakenteeseen Kerrosstabilointi, ei testattu
POLTTOAINEEN VAIKUTUS LIUKOISUUKSIIN ERI SOVELLUKSISSA Puun polton tuhkat Reaktiivisia tuhkia eli tapahtuu itselujittumisreaktiota ilman sementtiäkin (CaO-pitoisuus) Ikäännyttämisessä tasapaino-ph saavutetaan hitaasti (useita kk), emäksisiä tuhkia, kloridin, sulfaatin, kromin, molybdeenin ja seleenin liukoisuudet pienentyneet, tuhkasta riippuen saattaa kelvata päällystettyyn rakenteeseen Tiivistämisen vaikutus massiivituhkasovelluksessa (fluoridi, sulfaatti, Cr, Pb, Mo, Se pienentyneet), osin tuhkakohtaista, testatut tuhkat eivät kelvanneet päällystettyyn rakenteeseen Sideainelisäyksen vaikutus tiivistetyssä massiivituhkasovelluksessa (kloridi, fluoridi, sulfaatti, Cr, Pb, Mo, Se pienentyneet), osin tuhkakohtaista, puolet testatuista tuhkista alittaa päällystetyn rakenteen raja-arvot (kloridi ongelma) Kerrosstabiloinnin vaikutus Mo ylittää peitetyn rakenteen raja-arvon, kelpaa päällystettyyn rakenteeseen Massastabiloinnin vaikutus Mo ylittää peitetyn rakenteen raja-arvon (yksittäisessä tuhkassa kloridi, Sb, V), kelpaa päällystettyyn rakenteeseen
POLTTOAINEEN VAIKUTUS LIUKOISUUKSIIN ERI SOVELLUKSISSA Kivihiilen polton tuhka Heikosti reaktiivinen tuhka eli ei tapahdu merkittävästi itselujittumisreaktiota (alhainen CaOpitoisuus) (huom. tuhkien laatuun vaikuttaa merkittävästi polttoaineen lisäksi polttotekniikka ja lämpötila) Tuore kivihiilen polton tuhka alittaa päällystetyn rakenteen liukoisuusrajat (fluoridi, sulfaatti, Cr, Mo, Se ylittävät peitetyn rakenteen raja-arvot) Ikäännyttämisen vaikutusta ei testattu Tiivistämisen vaikutusta ei testattu Sideainelisäyksen vaikutus tiivistetyssä massiivituhkasovelluksessa fluoridi, sulfaatti, seleeni pienentyneet alle peitetyn rakenteen raja-arvojen (Cr, Mo eivät), ei kelpaa päällystettyyn rakenteeseen (Mo) Kerrosstabiloinnin vaikutus Mo, Cr, Ba ylittävät peitetyn rakenteen raja-arvon, kelpaa päällystettyyn rakenteeseen Massastabiloinnin vaikutus Mo, Se, V ylittää peitetyn rakenteen raja-arvon, kelpaa päällystettyyn rakenteeseen
ERI SOVELLUKSET Massiivisovelluksissa ongelmalliset haitta-aineet päällystetyn rakenteen osalta kloridi, As, Ba, Cr, Se, Mo Massiivisovelluksiin kelpasi päällystettyyn rakenteeseen puolet tuhkista; peitetyn rakenteen ylityksiä kloridi, sulfaatti, Sb, Cr, Mo, Se Massastabilointi, tuhkat kelpaavat päällystettyyn rakenteeseen; peitetyn rakenteen ylityksiä Mo ja yksittäisiä ylityksiä Sb, V, kloridi Kerrosstabilointi, tuhkat kelpaavat päällystettyyn rakenteeseen; peitetyn rakenteen ylityksiä Mo (yksittäisiä ylityksiä Ba, Cr)
JOHTOPÄÄTÖKSET Liukoisuustestit: Ravistelutesti ja läpivirtaustesti tehdään < 4 mm murskatuille näytteille Läpivirtaustesti soveltuu huonosti reaktiivisille tuhkille tai stabiloiduille saville (kolonni tukkeutuu helposti) Rakennustuotteille tarkoitettu pintaliukenemistesti on kestoltaan pitkä eikä raja-arvoja ole määritelty, mutta soveltuu muuten stabiloiduille materiaaleille
JOHTOPÄÄTÖKSET Tuhkan ikäännyttäminen: ei ratkaise puunpolton lentotuhkien osalta soveltuvuutta MARA-asetuksen liukoisuusraja-arvoihin sellaisiin teknisiin sovelluksiin, joissa tuhkan reaktiivisuutta tarvitaan ja varastointiaika lyhyt (1-3 kk) Tiivistetyt ja stabiloidut massiivituhkasovellukset: osa puupolton tuhkista täyttää päällystetyn rakenteen raja-arvot (lähtökohtaisesti korkea kloridiliukoisuus ongelma!) Kerrosstabilointisovellukset: kaikki testatuista puunpolton tuhkista täyttivät päällystetyn rakenteen raja-arvot Massastabilointisovellukset: kaikki testatuista puunpolton tuhkista täyttivät päällystetyn rakenteen raja-arvot Peitetyn rakenteen liukoisuusraja-arvot eli pysyvän jätteen liukoisuusraja-arvot ovat tavanomaiseksi jätteeksi luokiteltaville puupolton tuhkille saavuttamattomissa
KIITOS http://www.uusiomaarakentaminen.fi/