261 Helena Dahlbo, Timo Jouttijärvi, Sirkka Koskela ja Matti Melanen Paperituotteiden jätehuoltojärjestelmät elinkaaritutkimuksissa Kirjallisuuskatsaus Helsinki 2002 SUOMEN YMPÄRISTÖKESKUS
ISBN 952-11-1240-9 (nid.) ISBN 952-11-1241-7 (PDF) ISSN 1455-0792 Painopaikka: Edita Prima Oy Helsinki 2002
ALKUSANAT 3 Tutkimushanke Elinkaarinäkökulma jätehuollon kestävyyteen tapaustarkasteluna sanomalehti (LCA-WASTE) kuuluu Tekesin (Teknologian kehittämiskeskus) teknologiaohjelmaan STREAMS - Yhdyskuntien jätevirroista liiketoimintaa sekä Suomen Akatemian tutkimusohjelmaan SUNARE - Luonnonvarojen kestävä käyttö. Tutkimus toteutetaan vuosina 2001-2004 ja sen rahoittaa Tekes. Hankkeen projektiryhmään kuuluu tutkijoita Suomen ympäristökeskuksen ympäristöteknologian tutkimusohjelmasta sekä Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan taloustieteen laitokselta. Hankkeen vastuullisena johtajana Suomen ympäristökeskuksessa toimii tutkimusprofessori Matti Melanen. Hanketta ohjaa johtoryhmä, johon kuuluvat edustajat tutkimuksen yhteistyökumppaneista: UPM-Kymmene Oyj, YTV Jätehuolto sekä Paperinkeräys Oy. Johtoryhmässä ovat lisäksi edustettuina Tekes, Stora-Enso Oyj, Itä-Uudenmaan Jätehuolto Oy, ympäristöministeriö sekä Suomen ympäristökeskus. Tässä julkaisussa luodaan lyhyesti katsaus LCA-WASTE-hankkeessa tutkittavaan tuotejärjestelmään, joka koostuu sanomalehtipaperin ja sanomalehden valmistuksesta ja kierrätyksestä sekä yhdyskuntajätehuollosta. Katsauksen painopisteenä on kuitenkin kansallinen ja kansainvälinen tutkimus, jota LCA-WASTE-hankkeen aihepiiristä, (paperin) jätehuoltovaihtoehtojen vertailusta elinkaaritutkimuksissa, on tehty pääasiassa 1990-luvun loppupuolella. Tekijät kiittävät projektin rahoittajaa sekä johtoryhmää työn ohjauksesta. Helsingissä syyskuussa 2002 Tekijät
4
SISÄLLYS 5 ALKUSANAT... 3 1 JOHDANTO... 7 2 TAUSTAA SANOMALEHDEN TUOTANNOSTA JA KIERRÄTYKSESTÄ... 8 2.1 Sanomalehden valmistus... 8 2.1.1 Yleistä... 8 2.1.2 Sanomalehtipaperituoteryhmä... 8 2.1.3 Sanomalehtipaperin kierrätettävyys... 9 2.1.4 Sanomalehtipaperin tuotanto... 10 2.1.5 Valmistusprosessi... 11 2.1.6 Kierrätyksen vaikutus sanomalehtipaperiin... 12 2.1.7 Sanomalehden painaminen... 12 2.2 Yhdyskuntajätehuolto ja paperin kierrätys Suomessa... 14 2.3 Kierrätysjärjestelmä... 18 2.4 Tavoitteet paperin kierrätykselle ja jätehuollolle... 22 2.5 Kierrätystä rajoittavat tekijät... 22 2.6 Kierrätyksen tehostamismahdollisuudet... 25 2.7 Kierrätyksen tehostamiseen liittyviä tutkimus- ja kehittämistarpeita... 25 3 ELINKAARITUTKIMUKSET JÄTEHUOLLOSTA... 27 3.1 Yleistä jätehuollon elinkaaritutkimuksista... 27 3.2 Elinkaariarvioinnin pääpiirteet... 27 3.3 Tarkasteltavan systeemin rajaaminen... 29 3.4 Toiminnallinen yksikkö... 31 3.5 Tarkasteltavat muuttujat ja tiedon laatu... 32 3.6 Vaikutusarvioinneissa käsitellyt vaikutusluokat... 32 3.7 Skenaariot... 34 4 PAPERITUOTTEIDEN JÄTEHUOLTOVAIHTOEHTOJA KÄSITTELEVIEN TUTKIMUSTEN TULOKSET JA NIIHIN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT... 37 4.1 Mikä jätehuoltovaihtoehto on ympäristön kannalta paras?... 37 4.2 Järjestelmän rajaukset... 38 4.3 Kierrätykseen liittyvät kohdentamis- eli allokointiongelmat... 39 4.4 Korvattavat/korvaavat polttoaineet... 41 4.5 Jätteen polton hyötysuhde... 44 4.6 Kaatopaikan päästöjen tarkastelu... 44 4.7 Tutkittavan keräysalueen ominaisuudet... 45 4.8 Kierrätyskuidun käytöllä säästettävä kuitupuu ja sen käyttö... 47 4.9 Jätteen määrän väheneminen... 48 4.10 Yhteiskunnalliset kytkennät... 49 5 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET LCA-WASTE-HANKKEEN KANNALTA... 50 Kirjallisuus... 53 Kuvailulehti... 59 Presentationsblad... 60 Documentation page... 61
6
1 JOHDANTO 7 Tämä katsaus on koottu tutkimushankkeen Elinkaarinäkökulma jätehuollon kestävyyteen tapaustarkasteluna sanomalehti (LCA-WASTE) tausta-aineistoksi. LCA-WASTEtutkimuksen tavoitteina on 1. kehittää lähestymistapa, jonka avulla voidaan arvioida vaihtoehtoisten jätehuoltoratkaisujen vaikutusta tuotteen tai materiaalin koko elinkaaren ekologiseen ja taloudelliseen kestävyyteen, ja 2. tuottaa tietoa Suomen nykyisen paperia koskevan jätepolitiikan kestävyydestä. Lisäksi tutkimuksessa saatavaa tietoa voidaan käyttää parantamaan metsien kestävää käyttöä koskevaa päätöksentekoa. LCA-WASTE-tutkimuksessa yhdistetään integroidun yhdyskuntajätehuollon mallintaminen tuotteen elinkaariarviointiin. Tutkittava tuotejärjestelmä (sanomalehden elinkaari) koostuu kahdesta osasta: 1) sanomalehden valmistukseen liittyvistä elinkaarivaiheista ja 2) yhdyskuntajätehuoltojärjestelmästä. Tässä katsauksessa tarkastellaan jätehuollosta (erityisesti paperin jätehuollosta) sekä sanomalehdestä tehtyjä elinkaaritutkimuksia, niissä käytettyjä menetelmiä ja rajauksia, saatuja tuloksia ja tuloksiin vaikuttavia tekijöitä. Elinkaariarviointimenetelmä on kehittynyt nykyiseen, standardisoituun muotoonsa 1990- luvun kuluessa. Erityisesti elinkaariarviointiin kuuluvassa vaikutusarvioinnissa on tapahtunut paljon menetelmällistä kehitystä vielä viime vuosinakin. Ennen vuotta 1995 pohjoismaissa tehdyt elinkaaritutkimukset rajoittuivat lähinnä inventaariovaiheeseen, ja vain muutamaan tutkimukseen sisältyi kolmivaiheinen vaikutusarviointi. Vuoden 1995 jälkeen tehdyissä elinkaaritutkimuksissa kuitenkin on lähes poikkeuksetta sekä inventaariovaihe että kolmivaiheinen vaikutusarviointi (Hanssen 1999). 1990-luvun alkupuolella jätehuolto (ja erityisesti jätteiden kaatopaikkasijoitus) oli puutteellisesti mukana elinkaariarvioinneissa. Kaatopaikoille sijoitetut jätteet dokumentoitiin tutkittavasta systeemistä poistuvina massavirtoina ryhmiteltynä jätetyypin mukaan muutamaan eri ryhmään. 1990-luvun puolivälissä mm. ruotsalaiset tutkijat (Finnveden ym. 1995; Finnveden 1996) ryhtyivät kehittämään jätteidenkäsittelyn tarkastelutapoja ja viime vuosina niistä on kirjoitettu myös ohjeistusta (Sundqvist 1999; Clift ym. 2000; Ekvall ja Finnveden 2000). Edellä esitetystä johtuen tämän katsauksen pääpaino on ajallisesti 1990-luvun loppupuolella. 1990-luvun alkupuolella tehtyjä tutkimuksia on kuitenkin jossain määrin käsitelty myös 1990-luvun lopun julkaisuissa, joita tässä referoidaan.
8 2 TAUSTAA SANOMALEHDEN TUOTANNOSTA JA KIERRÄTYKSESTÄ 2.1 Sanomalehden valmistus 2.1.1 Yleistä Paino- ja kirjoituspapereiden osuus maailman paperi- ja kartonkimarkkinoista on noin 30 prosenttia ja kokonaiskysyntä noin 100 miljoonaa tonnia vuodessa (Paulapuro 2000a). Mekaanisten paino- ja kirjoituspapereiden, joihin sanomalehtipaperi kuuluu, kysyntä on kasvanut hitaammin kuin sellupohjaisten papereiden. Jaakko Pöyry Consultingin (1999) mukaan odotettu keskimääräinen kysynnän kasvu välillä 1996 2005 on sanomalehdelle 1,8 prosenttia, kun esimerkiksi päällystetyille hienopapereille se on 4,7 prosenttia. Sanomalehtipaperin kysyntä ja tuotantokapasiteetti jakautuvat tasaisesti eri maanosien kesken. Sitä vastoin muiden mekaanisten papereiden ja hienopapereiden jakaumissa on selkeitä maanosakohtaisia, etenkin raaka-aineen saatavuuteen perustuvia eroja. Mekaanisten papereiden tuotanto ja kulutus on voimakkainta läntisessä Euroopassa, hienopapereiden Aasiassa. Sanomalehden suurin tuotantoalue on Pohjois-Amerikka (Kanada), mutta tuotannon kapasiteettirakenne (eli sanomalehtipaperia valmistavien koneiden tuotantokapasiteetti kokonaistuotantoon nähden) on Euroopassa ja varsinkin Skandinaviassa merkittävästi vahvempi (Diesen 1998). Euroopan sanomalehtipaperivirtaan Suomi ja Ruotsi tuottavat enemmän tuoretta kuitua kun taas Keski- Euroopan suuremmalla kulutusalueella kiertokuidun hyödyntämisaste tuotannossa on korkeampi. Sanomalehtipaperia koskeva raportointi EU:ssa perustuu tullikoodiin (CN, Combined Nomenclature). CN on EU:n sovellutus kansainvälisen tullijärjestön (WCO, World Customs Organization) hallinnoimasta järjestelmästä (HS, Harmonized System), joka on 159 maan ratifioima tulli- ja tilastokoodi. Tullinimikkeistössä (CN/HS) sanomalehteä määritellään perustuen muun muassa kuitureseptiin, pinnan karheuteen, pintakäsittelyyn, neliöpainoon, tuhkapitoisuuteen jne. Terminä "sanomalehtipaperi" on tietyt kriteerit täyttävä paperilaji, jota ei kuitenkaan välttämättä tarvitse käyttää sanomalehden valmistukseen. Määritelmää on sittemmin muutettu muun muassa kiertokuidun käytön kasvun ja neliöpainoalueen lajirunsautta lisäävän vaikutuksen myötä. Kiertokuidun käytön lisääntyminen saattaa myös kasvattaa kemiallisen kuidun osuuden suuremmaksi kuin mitä määritelmä sallii. 2.1.2 Sanomalehtipaperituoteryhmä Sanomalehtipaperia käytetään moniin tuotteisiin. Jokapäiväisiin sanomalehtiin käytettävän standardilaadun lisäksi valmistetaan erikoissanomalehtipapereita, joita käytetään esimerkiksi luetteloihin, mainoksiin, sanomalehtien viikkoliitteisiin, taskukirjoihin, sarjakuviin, lasten värityskirjoihin jne. Euroopassa noin 95% standardilaaduista käytetään painettuihin sa-
9 nomalehtiin ja loput erikoistuotteisiin (Paulapuro 2000a). Standardisanomalehtipaperi Standardilaadun yleisimmät neliöpainot ovat 40, 42.5, 45, ja 48.8 g/m2. Kustannusten alentamiseksi neliöpainoa pyritään vähentämään, mutta kiertokuidun lisääntyvä käyttö estää osaltaan tätä kehitystä. Standardilaadun tärkeimmät ominaisuudet ovat hyvä ajettavuus, tiheys, vaaleus ja väri, pinnan karheus, öljyn absorptio, lujuusominaisuudet (veto ja repäisy) ja ajettavuus painokoneella. Tuotteen laatu vaihtelee tuotantoalueittain ja varsinkin käytetyn raaka-aineen (mekaaninen massa tai kiertokuitu) mukaan. Kiertokuitumäärä kuitureseptissä voi vaihdella välillä 0-100 prosenttia. Kemiallista sellua käytetään pääasiassa Euroopan ulkopuolella, jossa sen osuus voi olla jopa 30 prosenttia kuidun määrästä. Nykyiset standardilaatua ajavat koneet ovat erittäin nopeita ja moderneja. Tärkeimmät painomenetelmät ovat coldset offset, flexo ja letterpress. Erikoissanomalehtipaperit Paranneltua sanomalehtipaperia (improved news) käytetään esimerkiksi viikkoliitteisiin, sarjakuviin ja kirjoihin ja sitä valmistetaan laajalla neliöpainoalueella. Yleisesti ottaen laatu on raskaampaa ja vaaleampaa kuin standardilaatu, kemiallisen massan osuus on suurempi ja mekaaninen massa usein valkaistu korkeaan vaaleuteen. Kiertokuidun osuus vaihtelee välillä 40-50 prosenttia ja täyteainepitoisuus välillä 0-8 prosenttia. Tuote valmistetaan usein vanhemmilla koneilla, jotka eivät ole enää kilpailukykyisiä standardilaadun valmistuksessa. Konekanta, raaka-ainetilanne ja markkinapotentiaali määräävät pitkälti lopputuotteen luonteen. Luettelopaperit (TD) ovat keveitä laatuja, joita käytetään puhelinluetteloihin, aikatauluihin jne., ja jotka tuotetaan yleensä asiakkaan erityisvaatimusten mukaan. Raaka-aineena on useimmiten tuore kuitu. Konekanta on usein vanhoista standardilaadun koneista modernisoitua. Värilliset paperit (colored newsprint) ovat muilta ominaisuuksiltaan lähinnä standardilaatuja. Värillisyyden vuoksi niiden kierrätettävyys on jossain määrin ongelmallista riippuen käytetystä väriaineesta. MFS -paperit (Machine Finished Specialities) muodostavat laajan ryhmän mekaanisia papereita useisiin eri tarkoituksiin. Pääkäyttökohde on kuitenkin sanomalehtipaperituotteet. Bulkkituotteena sitä käytetään myös sarjakuviin ja taskukirjoihin. Vaaleutensa ansiosta se soveltuu myös neliväripainatuksiin. Myös MFS paperit valmistetaan usein vanhemmilla koneilla, jotka eivät ole kilpailukykyisiä tuottamaan standardilaatuja. 2.1.3 Sanomalehtipaperin kierrätettävyys Sanomalehtipaperien kierrätettävyys on hyvä ja lajikohtainen kierrätys- ja hyödyntämisaste korkea. Hyödyntämisaste Euroopassa oli 65,9% vuonna 2000 (CEPI 2001a) ja sen odotetaan nousevan lähelle 70%:n tasoa vuoteen 2005 mennessä perustuen muun muassa kiertokuitupohjaisen kapasiteetin lisäykseen yhteensä lähes miljoonalla tonnilla (Hyvärinen
10 2002). Rajoittavana tekijänä Euroopassa nähdään etenkin väistämätön siirtyminen pienempiin ja hajanaisempiin keräyspaperin lähteisiin, mikä lisää siistaus- ja kuitujätteen määrää, heikentää kuidun laatua ja nostaa hintaa. Selkeästi suurin osa siistatusta kiertokuidusta käytetään tavallisen sanomalehtipaperin valmistukseen. Erikoissanomalehtipapereilta vaaditaan usein ominaisuuksia, jotka edellyttävät runsaampaa kemiallisen sellun sekä täyteaineiden ja pigmenttien käyttöä. Resepti suunnitellaan käyttötarkoituksen mukaan, joka käytännössä määrittelee myös sanomalehtipaperin elinkaaren pituuden. Jokapäiväisen sanomalehden tai mainoslehtisen elinkaari on hyvin lyhyt, kun taas luettelopapereilla se on jo huomattavasti pidempi. 2.1.4 Sanomalehtipaperin tuotanto Maailmanlaajuisesti sanomalehtipaperia tuotettiin vuonna 2000 noin 39 miljoonaa tonnia. 41% tuotannosta sijaitsee Pohjois-Amerikassa, 33 % Euroopassa, ja 21% Aasiassa ja loput 5% Latinalaisessa Amerikassa, Afrikan maissa ja Australiassa (CEPI 2001b) Sanomalehtipaperin kulutus CEPIn alueella (EU + Tshekki, Unkari, Norja, Slovakia ja Sveitsi) oli 10,9 miljoonaa tonnia vuonna 2000 ja vastaavasti tuotanto noin 10,6 miljoonaa tonnia. Kulutus on viime aikoina kasvanut hieman tuotantoa nopeammin. Tuotannosta EU:n alueen osuus oli noin 9,3 miljoonaan tonnia ja Suomen osuus 1,4 miljoonaa tonnia, minkä perusteella Suomi on Ruotsin (2,5 milj. t) ja Saksan (1,8 milj. t) jälkeen Euroopan kolmanneksi suurin sanomalehtipaperin valmistaja. Seuraavana tulevat Englanti (1,1) ja Ranska (n. 1 milj. t) vuonna 2000 (CEPI 2001b). Tuotanto Suomessa Sanomalehtipaperia tuotettiin vuonna 2001 kuudessa paperitehtaassa 12 koneella yhteensä 1,394 miljoonaa tonnia (Metsäteollisuus ry 2002), mikä on noin 10 % Suomen koko paperin ja kartongin tuotannosta. Sanomalehtipaperin kotimaiset toimitukset ovat noin 17 % tuotannosta suurimman osan mennessä vientiin. Sanomalehtipaperia tuotiin vuonna 2000 noin 50 000 tonnia lähinnä Venäjältä. Tuonnista suurin osa palautuu Venäjälle painettuna sanomalehtenä. Suomessa valmistetaan tavallista sanomalehtipaperia ja paranneltuja laatuja, joita kutsutaan kotimaassa erikoissanomalehtipapereiksi ja vientikaupassa nimellä Improved News. Lajikirjon laajentaminen MF-koneilta (MF = Machine Finished) peräisin oleviin lajeihin (mekaaniset kirjapaperit, luettelopaperit jne.) ovat tuoneet mukaan muitakin kuin määritelmän mukaisesti "sanomalehtipaperiin" luokiteltavia lajeja. Tuotanto tapahtuu ns. swing koneilla, mikä tarkoittaa, että samalla koneella voidaan valmistaa muitakin lajeja vallitsevan kysynnän mukaan. Tämä selittää sen, miksi tuotannon kone- ja lajikapasiteetit poikkeavat toisistaan huomattavan paljon (Aarnio 2002). Pääraaka-aine Suomessa on kuusi, josta valmistetaan mekaanista massaa (hioke ja kuumahierre). Erikoispapereihin käytetään myös jonkin verran kemiallista sulfaattisellua. Osa sanomalehtipapereista on kevyesti täyteainepitoista ja mukana on myös värillisiä ja pigmentoituja laatuja. Kiertokuitua käytetään kolmella tehtaalla, joista kahdella on oma siistaamo.
11 Kaksi tehtaista valmistaa kiertokuitupitoista standardisanomalehtipaperia ja yksi käyttää kiertokuitua luettelopaperiin. Kiertokuidun / keräyspaperin hyödyntämisaste raaka-aineena ei koko tuotantoon nähden ole kovin korkea. 2.1.5 Valmistusprosessi Tyypillinen, osittain kiertokuitua käyttävä moderni standardisanomalehtipaperin valmistuslinja koostuu kuumahierre-, eli TMP (Thermo Mechanical Pulp) -laitoksesta, keräyspaperin käsittelylaitoksesta (puhdistus, siistaus), valkaisusta (optio) ja paperikoneesta. Hiokkeen osuus kuitureseptissä lisääntyy siirryttäessä standardisanomalehdestä korkeampiin, SC ja MFS laatuihin. Käytännössä lopputuote määrää massojen seossuhteet sekä mahdollisen kemiallisen kuidun ja täyteaineiden tarpeen. Kuumahierremassan valmistuksessa haketettu puu esikäsitellään paineistetulla höyryllä, jonka jälkeen se jauhetaan kahden levymäisen terän välissä. Hiontaprosessissa kuidutus tapahtuu painamalla puupölkkyjä pyörivää kiveä vasten, jolloin syntyy hioketta. Hionta voi olla myös paineistettu. Varsinaisen kuidutuksen jälkeen massoja jauhetaan tavoitellun jauhautuneisuustason (freeness) saavuttamiseksi. Mekaanisten massojen käyttö antaa paperille korkean opasiteetin (= läpinäkymättömyys) ja pehmeän pinnan. Sanomalehtipaperin ajettavuuden kannalta tärkeimmät mekaaniseen massaan kohdistuvat vaatimukset ovat suhteellisen hyvä lujuus, alhainen tikkupitoisuus sekä painettavuutta ajatellen myös vähäinen pölyäminen (Paulapuro 2000b). Kiertokuituun perustuvassa prosessissa keräyspaperista valmistettu massa korvaa mekaanisen massan joko kokonaan tai osittain. Sanomalehtipaperin valmistukseen soveltuvan massan aikaansaamiseksi keräyspaperi on lajiteltava (tehtaalla tai erillisellä laitoksella), puhdistettava roskista, kuidutettava ja siistattava. Siistattu massa on vielä lajiteltava ylimääräisen hienoaineen poistamiseksi sekä mahdollisesti valkaistava lopputuotteen vaatimaan vaaleuteen. Erilaisten roskien (hiekka, metallit, narut jne.) poisto tapahtuu tavallisesti mekaanisin (lajittelu, suodatus, sentrifugointi) menetelmin. Siistaus eli musteen poisto voi tapahtua pesun tai flotaation avulla tai näiden yhdistelmällä. Jos raaka-aineena on pelkästään sanomalehteä, on pesu riittävä musteenpoistoprosessi, mutta sekakeräyspaperi vaatii yleensä flotaation sisältämiensä täyteaineiden vuoksi. Laserprintit ovat vaikeita siistattavia ja vaativat yleensä kaksivaiheisen flotaation tai pesu flotaatio yhdistelmän. Myös musteen partikkelikoko vaikuttaa prosessin valintaan. Polymeerien ja pienten muovipartikkeleiden poisto vaatii yleensä dispersiovaiheen siistausprosessiin. Paperin ajettavuutta vaikeuttavien ja laatua pilaavien tahma-aineiden (stickies) poisto tapahtuu parhaiten kuumadispersion avulla (Göttsching ja Pakarinen 2000). Tavallinen sanomalehtipaperi on yksikerroksinen, lyhyen elinkaaren omaava paperituote, jota valmistetaan nopeilla ja leveillä koneilla. Valmistuksen kokonaistehokkuus on kasvanut merkittävästi viime vuosikymmeninä. Modernin koneen suunnittelunopeus on noin 1800-2000 m/min. Korkea nopeus ja taloudellisuusvaatimukset (materiaalitehokkuus, energian kulutus, veden kulutus) ohjaavat sanomalehtipaperikoneen kehitystä. Koneiden nopeuteen vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa neliömassa ja kuivatuskapasiteetti. Nykyaikai-
12 nen sanomalehtipaperikone kuluttaa energiaa sähkönä noin 700 kwh/ t paperia ja lämpönä 3,5 GJ/t paperia (Paulapuro 2000b). Viimeaikainen kehitys sanomalehtipaperin valmistuksessa on keskittynyt erityisesti massan lajittelutehokkuuden lisäämiseen, massan- ja paperinvalmistuksen vesijärjestelmien erottamiseen sekä kuidun ominaisuuksien jatkuvatoimiseen tarkkailuun. Vesijärjestelmien erottamisella estetään orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden ja kemikaalien siirtyminen massan valmistuksesta ja siistausprosessista paperikoneelle. Myös kuidun talteenottoon ja lämmön talteenottoon / sekundäärihöyryn käyttöön on kiinnitetty paljon huomiota. 2.1.6 Kierrätyksen vaikutus sanomalehtipaperiin Keräyspaperista valmistettavan uusiomassan käyttö sanomalehtipaperin valmistuksessa on hyvin vakiintunutta. Siistaus- ja paperitekniikan kehitys on pääsääntöisesti poistanut ajettavuuteen ja paperin ulkonäköön liittyvät ongelmat. Esimerkiksi tahma-aineet ja näkyvät mustepisteet voidaan poistaa kuumadispersion avulla ja sekundääristen tahmojen muodostuminen paperikoneella voidaan estää paperikoneen märän pään kemian avulla. (Göttsching ja Pakarinen 2000) Kemiallisen massan osuus ja täyteainepitoisuus sanomalehtipaperissa kasvavat kierrätysasteen kasvaessa. Kierrätetyn kemiallisen kuidun selkein vaikutus on kuituverkon tiivistyminen TMP-pohjaiseen paperiin verrattuna, mikä aiheuttaa sen, että paperista tulee taipuisaa. Kierrätetty kemiallinen kuitu ei siis lisää lujuutta samalla tavalla kuin tuore kemiallinen kuitu. Toisaalta kiertokuitumassan mukana tulevat täyteaineet ja pigmentit saattavat tiettyyn rajaan asti parantaa sanomalehtipaperin optisia ominaisuuksia (opasiteetti, valonsironta, vaaleus). Siistauskemialla on myös oma vaikutuksensa sanomalehden paperiteknisiin ominaisuuksiin. Alkaalisen prosessin lipofiilisia uuteaineita liuottava vaikutus aiheuttaa sen, että kiertokuitupohjainen sanomalehtipaperi vettyy TMP-pohjaista helpommin (Hoppe ja Baumgarten 1997). Paperikoneella kiertokuitupohjainen sanomalehtipaperi on toisaalta helpommin kalanteroitavissa ja yleisintä sanomalehtipaperin painatusmenetelmää (coldset offset) ajatellen, sen pinta tarjoaa painomusteelle hyvän tartuntapinnan (Göttsching ja Pakarinen 2000). 2.1.7 Sanomalehden painaminen Painotalon tuotantoprosesseihin kuuluvat sivunsiirto (ripping), filmin ja laatan valmistus, painatus, viimeistely ja jakelu. Sanomalehtipainossa sovellettavan painatustekniikan avulla koko tuote voidaan painaa yhdellä ajolla. Käytetyt painomenetelmät letterpress, newsprint offset ja newsprint flexo kuuluvat mekaanisiin menetelmiin. Mekaaniset menetelmät kuuluvat edelleen iskupainomenetelmiin, mutta erottuvat omaksi ryhmäkseen sikäli, että niissä käytetään erillistä iskupintaa painolaattaa joka työhön. Termillä "mekaaninen" tarkoitetaan, että painamiseen käytetty energia painovaiheessa on paine. Varsinaiset painovaiheet sisältävät painovärin siirron laatalle ja edelleen vastaanottavalle alustalle tai paperille ja kuivatuksen(oittinen ja Saarelma 1998).
13 Mekaanisissa painomenetelmissä käytetään rotaatioperiaatetta, jossa painoväri siirtyy paperille kahden sylinterin välisessä puristuskohdassa. Yleisimmässä sanomalehden painomenetelmässä (coldset offset) painoväri siirtyy painolaatasta paperille erillisen siirtosylinterin (offset sylinteri) välityksellä ja sen kuivatukseen käytetään coldset kuivatustekniikkaa. Offset menetelmällä voidaan painaa samanaikaisesti paperin molemmille puolille (Oittinen ja Saarelma 1998). Hyvä ajettavuus ja painettavuus painokoneella ovat painotalon tehokkuuden kannalta tärkeitä sanomalehtipaperilta vaadittavia ominaisuuksia. Kostutusveden käyttö offset menetelmässä vaatii paperilta hyvää pintalujuutta, mikä yleensä edellyttää joko kemiallisen massan käyttöä tai pintaliimausta. Kostutusveden ja painovärin välisen "väri / vesitasapainon" saavuttaminen ja ylläpitäminen on painatuksen onnistumisen kannalta tärkeä tehtävä. Merkittävä painettavuuteen vaikuttava tekijä on pölyäminen. Kuidun ja pigmenttien pinnasta irtoavat hiukkaset kerääntyvät painolaattaan ja vesijärjestelmiin aiheuttaen lisääntyvää puhdistustarvetta, painojäljen huononemista ja tuotannon menetyksiä. Pölyämisongelmaa ilmenee erityisesti pintaliimaamattoman sanomalehtipaperin kohdalla. Kierrätyskuidun määrä paperissa ei suoranaisesti vaikuta painatuksen perusprosessiin (Oittinen ja Saarelma 1998, Tattari 2002). Painatuksessa käytetty painoväri koostuu pigmenteistä, sideaineista, liuottimista ja apuaineista. Tärkein ja kallein komponentti on värin synnyttävä pigmentti, joka vaikuttaa myös painovärin fysikaalisiin ominaisuuksiin. Eniten käytetty väri on painovärinoki eli hiilimusta. Pigmentit kiinnittyvät painettavaan materiaaliin sideaineella, joka vaikuttaa painettavuuteen ja painojäljen kestävyyteen. Painovärien viskositeetti ja kuivumisnopeus säädetään liuottimilla, joista yleisesti käytettyjä ovat kasviöljy, mineraaliöljy, alkoholi ja vesi. Painovärien ominaisuuksia hienosäädetään apuaineilla, jotka parantavat pigmentin kiinnitystä sideaineeseen, lisäävät värin hankauskestoa ja nopeuttavat kuivumista (Söderström 2002). Painovärit voidaan jakaa nestemäisiin, vesipitoisiin ja öljypohjaisiin tai liimapainoväreihin. Näistä nestemäisiä ja vesipitoisia painovärejä käytetään flexo- menetelmässä ja öljypohjaisia tai liimapainovärejä käytetään offset- ja letterpress -menetelmissä. (Oittinen ja Saarelma 1998). Painotalossa pääraaka-aine on paperi. Painovärin ja sideaineiden osuus on noin sadasosa paperin määrästä, mutta yksikkökustannus kymmenkertainen paperiin verrattuna. Painovärin kustannus painotaloille on siis noin 10 % paperin kustannuksista (Oittinen ja Saarelma 1998). Filmin kehitys ja usein myös painolaatan tekeminen edellyttävät kemikaalien käyttöä. Myös painoprosessit ovat kehittymässä vähemmän materiaalia käyttävään suuntaan ja suurin osa materiaaleista voidaan kierrättää tai hävittää polttamalla käytön jälkeen. Painotalossa syntyvän paperijätteen osuus vaihtelee tuotteesta riippuen välillä 6-12 % kulutetusta paperimäärästä. (Tattari 2002). Ennen painatusta syntyvä paperijäte (rullien kääreet ja päätylaput, hylsyt) kierrätetään pääosin takaisin hylsykartongin ja paperin valmistukseen. Painettu paperihylky käytetään muun muassa selluvillan valmistukseen. Energiajätteeksi ohjataan ainoastaan esimerkiksi kierrätyksen kannalta liikaa muovia tai muita vierasaineita sisältävä paperi.
14 2.2 Yhdyskuntajätehuolto ja paperin kierrätys Suomessa Suomessa syntyi vuonna 1999 yhteensä noin 84,5 miljoonaa tonnia jätettä. Luku sisältää kaikki jätemateriaalit lukuun ottamatta metsään jääviä puunkorjuutähteitä, maatalouden olkijätteitä sekä maa- ja vesirakentamisen ylijäämämaita. 58 prosenttia jätteiden kokonaismäärästä syntyi teollisessa toiminnassa (sisältää kaivostoiminnan, teollisuuden ja energiahuollon), 24 prosenttia maaseutuelinkeinoissa, 14 prosenttia talonrakentamisessa ja noin 3 prosenttia yhdyskunnissa. (Suomen ympäristökeskus 2002.) Vuonna 1999 syntyneestä 2,36 miljoonasta tonnista yhdyskuntajätettä hyödynnettiin materiaalina 30,5 prosenttia (0,72 miljoonaa tonnia) ja energiana 8 prosenttia (0,196 miljoonaa tonnia). Jätteet, joita ei hyödynnetä sijoitetaan pääosin kaatopaikoille, joita oli vuonna 1997 toiminnassa Suomessa 327 kappaletta. Vallitsevan jätepolitiikan mukaan jätteiden kaatopaikkasijoitusta vähennetään nykyisestä ratkaisevasti. Ehdotuksessa tarkistetuksi valtakunnalliseksi jätesuunnitelmaksi vuoteen 2005 esitetään orgaanisen jätteen kaatopaikkasijoittamisen kieltoa vuodesta 2010 alkaen (Ympäristöministeriön projektityöryhmä 2001). Myös EU:n kaatopaikkadirektiivissä (1999/31/EY) asetetaan tavoitteet biohajoavan jätteen kaatopaikkasijoituksen asteittaiseksi vähentämiseksi alkaen vuodesta 2006. Jätteiden hyödyntämistä sekä materiaalina että energiana puolestaan lisätään voimakkaasti. Ehdotuksessa tarkistetuksi valtakunnalliseksi jätesuunnitelmaksi vuoteen 2005 asetetaan yhdyskuntajätteen hyödyntämisasteelle tavoitteeksi 70 prosenttia vuonna 2005 (Ympäristöministeriön projektityöryhmä 2001). Yhdyskuntajätteen energiahyödyntämisen lisääminen on noussut voimakkaasti esiin keskusteltaessa valtakunnallisessa jätesuunnitelmassa asetettujen jätteiden hyödyntämistavoitteiden toteutusmahdollisuuksista. Polttokelpoista jätettä kertyy Suomessa 4-6 miljoonaa tonnia vuodessa. Eri jätetyyppien osuudet kertymästä ovat (Hietanen 2002): kaupan ja teollisuuden pakkausjäte sekä pienteollisuuden prosessijäte, 1-1,5 milj. tonnia, kotitalouksien kuivajäte, 0,8 milj. tonnia, rakennusjätteet yms. polttokelpoinen osa, 0,5 milj. tonnia, toimistot yms. 0,2 milj. tonnia, sekä teollisuuden polttokelpoinen prosessijäte, 2-3 milj. tonnia (ei sisällä metsäteollisuuden puuperäistä jätettä eikä lietteitä). Jätteitä poltetaan Suomessa nykyisellään noin 20 laitoksessa. Lajittelematonta yhdyskuntajätettä poltetaan vain yhdessä laitoksessa (ns. massapoltto) ja lajiteltua jätettä (energiajäte, polttokelpoinen jäte, palava jae) muun polttoaineen kanssa rinnakkaispolttona muutamissa energiantuotantolaitoksissa (21 laitosta vuonna 1997) (Jätehuolto Suomessa 2001, Suomen ympäristökeskus 2002.). Yhdyskuntajätteen palavaan jakeeseen kuuluu mm. puu, paperi, pahvi, muovi, kumi ja tekstiilit. Yhdyskuntajätteestä lajiteltu polttoaine voi olla
15 REFiä (recovered tai recycled fuel), kierrätyspolttoainetta, joka on valmistettu yhdyskuntien ja yritysten polttokelpoisista, kuivista, kiinteistä ja syntypaikoilla lajitelluista jätteistä mekaanisella käsittelyprosessilla, tai RDF:ää (refuse derived fuel), lajittelemattomasta yhdyskuntajätteestä mekaanisella käsittelyprosessilla valmistettua polttoainetta (Lohiniva ym. 2002, SFS 5875). Lajittelussa jätteestä on poistettava kaikki palamattomat materiaalit kuten metallit, biojäte, hiekka, kivet, lasi, betoni ja keramiikka. Suomessa rinnakkaispolttolaitoksissa käytettävä jäteperäinen polttoaine on pääsääntöisesti REFiä, jonka laatuun vaikuttavat mm. (Juvonen 2002) sen valmistukseen käytetyn jätteen syntypaikka (esim. rakennustoiminta, kotitaloudet, teollisuus, kaupat, toimistot, jne.) ja sitä myötä jätteen laatu, syntypaikkalajittelu, jolla voidaan vähentää polttokelpoisen jätteen epäpuhtauksia (biojäte, lasi, metalli, ongelmajätteet), sekä REFin valmistusprosessi, jossa epäpuhtauksia voidaan vielä vähentää erilaisilla seuloilla ja erottimilla. Poltossa haitallisten alkuaineiden pitoisuuksien pienentämiseen käytössä olevalla REFin valmistustekniikalla on kuitenkin hyvin rajalliset mahdollisuudet. Mitä huonompilaatuista REF on sitä vähemmän sitä voidaan käyttää kattilan polttoaineseoksessa. Kierrätyspolttoaineen laatuvaatimuksista on laadittu standardi (SFS 5875), jossa asetetaan REFin laatuluokille I - III mm. kloorin, rikin, typen, kaliumin, natriumin, alumiinin (metallisen), elohopean ja kadmiumin maksimipitoisuudet. REF I on laadultaan kaikkein parasta ja sisältää vähiten haitta-aineita. Kotitalouksissa syntyvästä jätteestä valmistettu REF sijoittuu luokkaan III ja on laadultaan kaikkein huonointa. REFin suurin ongelma on yleensä sen sisältämä kloori, joka on peräisin lähinnä PVC-muovista. REFin käytettävyys paranisi huomattavasti, jos sen klooripitoisuutta voitaisiin laskea (Hietanen 2002). REFin käyttö aloitettiin Suomessa rinnakkaispolttona olemassa olevissa voima- ja lämpölaitoksissa muiden kiinteiden polttoaineiden, kuten turpeen ja puun seassa. Viime vuosien aikana on tapahtunut kehitystä kattilatekniikassa ja REFin käyttöön soveltuvia leijukerroskattiloita sekä kaasuttimia on rakennettu monissa maissa Euroopassa (Juvonen 2002). Suomessa toimii toistaiseksi yksi REFiä kaasuttava laitos, Lahden lämpövoima Oy:n Kymijärven voimalaitos. Kymijärven voimala käyttää polttoaineenaan REFin lisäksi erilaisia puuperäisiä jätteitä (puru, kuori jne.), purkupuuta, rengasmursketta, muovimursketta ja turvetta. Voimalaitoksella Päijät-Hämeen Jätehuolto Oy:n keräämä energiajäte lajitellaan ja käsitellään REFiksi, joka kaasutetaan ja kaasu poltetaan energian tuottamiseksi. Kymijärven voimalaitos käyttää vain REF I -laatuluokan kierrätyspolttoainetta. YTV:n alueelle on suunniteltu kaasutuslaitosta, jossa REFistä valmistettu kaasu myös puhdistettaisiin ennen polttoa (Vesanto 2002). EU:n uusi jätteenpolttodirektiivi astui voimaan vuonna 2000 ja se on pantava täytäntöön jäsenmaissa vuoden 2002 loppuun mennessä. Direktiivi koskee kaikkea jätteen polttoa (lukuun ottamatta tiettyjä, direktiivissä erikseen mainittuja jätelajeja, jotka on rajattu sen ulkopuolelle) ja asettaa vaatimukset sekä jätteenpolton tekniselle toteutukselle ja polttoolosuhteille että päästöjen määrälle, laadulle ja tarkkailulle. Suomessa ei tällä hetkellä ole toiminnassa yhtään jätteenpolttolaitosta, joka sellaisenaan täyttäisi direktiivin vaatimukset.
16 Toistaiseksi on epäselvää koskisivatko direktiivin vaatimukset myös REFistä kaasuttamalla tehtyä ja puhdistettua kaasua polttavaa laitosta. Yhdyskuntajätteeseen kuuluvista jakeista paperin materiaalihyödyntämisellä on Suomessa pitkät ja toimivat perinteet. Teollisesti kierrätettävistä materiaaleista paperi on ensimmäinen uusiutuvaan luonnonvaraan pohjautuva, laajassa mittakaavassa kierrätettävä tuote, joka omaa myös korkean energiapotentiaalin. Kehitykseen ovat johtaneet muun muassa tarve ekotehokkuuden lisäämiseen tuotannossa, lainsäädäntö, ympäristötietoisuuden lisääntyminen ja kierrätettyjen tuotteiden hyväksyminen sekä, osittain näiden tekijöiden vauhdittamana, keräyspaperin käsittelyn ja sitä käyttävän massan valmistus ja paperiprosessin tekninen kehitys. Kiertokuitupohjaisten tuotteiden yleistyessä ovat laajan mittakaavan kierrätysprosessit tulleet myös taloudellisesti houkutteleviksi. Kierrätetty paperi on nykyisin Euroopan kemiallisen metsäteollisuuden pääraaka-aine edustaen lähes 40% kokonaisraaka-aineesta ja 46,5% teollisuuden käyttämästä kuituraakaaineesta vuonna 2000 (CEPI 2001a). Paperin kierrätysaste Euroopassa kasvoi 1990 luvulla yli 65% saavuttaen tason 49,8% vuonna 2000. Euroopan paperiteollisuusyhdistys (CEPI, Confederation of European Paper Industries) ja kierrätyspaperiyhdistys (ERPA, European Recovered Paper Association) antoivat vuonna 2000 julkilausuman, jonka yleisenä tavoitteena on nostaa kierrätysastetta Euroopassa siten, että vuonna 2005 kierrätetään 56% kaikesta kulutetusta paperista. Suomessa keräyspaperin kierrätysaste (62,8% vuonna 2000 ja 69% vuonna 2001) on Euroopan korkeimpia (kuva 1), mutta toisaalta kiertokuidun hyödyntämisaste (5,1% vuonna 2000 ja 5,6% vuonna 2001) on pienin johtuen paperiteollisuuden tuotantorakenteesta ja siitä, että yli 90% Suomessa tuotetuista paperituotteista menee vientiin (Paperinkeräys Oy 2002). Suomesta viedään pieniä keräyspaperieriä (vuonna 2000 yhteensä 113 000 tonnia), joille ei ole löytynyt sopivaa käyttäjää kotimaassa. Lisäksi Suomeen tuotiin 82 000 tonnia keräyspaperia vuonna 2000. Lajikohtaisesti keräyspaperin hyödyntäminen on lisääntynyt useimpien paperi- ja kartonkilajien valmistuksessa. Pakkaussektori on suurin keräyspaperin käyttäjä Euroopassa. Lähes kaksi kolmannesta keräyspaperista käytetään laatikkomateriaalien, käärepapereiden, taivekartongin ja muun kuitupohjaisen pakkausmateriaalin valmistukseen. Pakkaussektorilla on myös korkein keräyspaperin hyödyntämisaste, keskimäärin 73,4%. Sanomalehti- ja pehmopapereilla hyödyntämisaste on noin 65%. Sitä vastoin muilla graafisilla papereilla (paino- ja kirjoituspaperit) keräyspaperin hyödyntämisaste jää alle 10%:n, vaikka niiden tuotanto on lähes 40% paperin kokonaistuotannosta Euroopassa (kuva 2). Toisaalta juuri nämä lajit tuottavat paperikierrolle tärkeätä tuoretta kuitua (CEPI 2001a).
17 Kuva 1. Paperin keräys- ja hyödyntämisasteet Euroopan maissa vuonna 1999 (CEPI 2002).
18 Kuva 2. Keräyspaperin hyödyntämisaste tuotantosektoreittain Euroopan metsäteollisuudessa vuonna 1999 (CEPI 2002). 2.3 Kierrätysjärjestelmä Eurooppalainen lista keräyspaperin ja kartongin standardilajeista (EN 643 The European List of Standard Grades of Recovered Paper and Board, Dec 2001) on tarkoitettu ohjaamaan Euroopan keräyspaperimarkkinoita ja käytettäväksi myös kansallisella tasolla kaikessa paperin keräykseen, lajitteluun ja käyttöön raaka-aineena liittyvässä toiminnassa. Standardoimalla keräyspaperilajit pyritään myös varmentamaan raaka-aineena käytettävän kierrätyskuidun laatu. Paperituotteet voidaan kierrätysraaka-aineen käytön mukaan jakaa karkeasti kolmeen ryhmään (Virtanen ja Nilsson 1993): Graafiset tuotteet (sanomalehtipaperi, paino- ja kirjoituspaperit, mainokset jne.) Pakkauspaperit (laatikkomateriaalit, taivekartonki, käärepaperit ja muut pakkauspaperit) Pehmo- ja erikoispaperit Alaryhmät muodostuvat erilaisten tuotevaatimusten, kuten neliöpaino ja painatusominaisuudet mukaisesti.
19 Keräyspaperin päälähteitä ovat kauppa- ja teollisuus, kotitaloudet ja toimistot (kuva 3). Liike-elämän tuottama korkealaatuinen kierrätyskelpoinen paperi hyödynnetään jo erittäin tehokkaasti, ja kierrätysasteen edelleen nostaminen edellyttää keräysjärjestelmän tehostamista sekä siirtymistä pienempiin ja monilukuisempiin lähteisiin, jolloin yksikkökustannukset yleensä kasvavat ja kierrätetyn kuidun laatu saattaa heiketä. Keräyspaperi- ja pahvilajeina erotellaan Suomessa ainakin kotikeräyspaperi, johon katsotaan kuuluvaksi kaikki postiluukusta tuleva paperi (mm. lehdet ja mainokset), vaalea toimistopaperi sekä aaltopahvi ja ruskea kartonki. Paperia ja kartonkia kerätään sekä kiinteistökohtaisiin että alueellisiin keräyspisteisiin. Viimeksi mainittuja ovat esim. kauppojen yhteydessä sijaitsevat Kiertolaari-säiliöt, joihin voi viedä lajiteltua kartonkia, mutta myös esim. metallia, lasia ja muovia. (Paperinkeräys Oy 2002.) Keräysliikkeet, joita on Suomessa noin 200, tyhjentävät kiinteistöjen keräysastiat ja myyvät valtaosan paperista ja kartongista Paperinkeräys Oy:lle. Paperinkeräys Oy on keräyspaperin tukkukauppa, jonka omistavat maamme suurimmat metsäteollisuusyritykset Stora Enso Oyj, UPM-Kymmene Oyj, M-real Oyj, Ahlström Oyj, Myllykoski Oyj ja Georgia-Pacific Finland Oy. (Paperinkeräys Oy 2002.) Kiinteistöiltä noudettu keräyspaperi ja pahvi viedään joko Paperinkeräys Oy:n lajittelulaitoksille, joita on Suomessa 11 kpl, tai keräysliikkeen omalle laitokselle puhdistettavaksi, lajiteltavaksi ja paalattavaksi. Laitoksilta se toimitetaan tehtaille. (Paperinkeräys Oy 2002.) Suomessa toimii neljä siistauslaitosta, joista Karhulassa sijaitseva Keräyskuitu Oy on erillinen siistausmassaa valmistava ja myyvä yksikkö. Kolme muuta siistauslaitosta, UPM- Kymmene Oyj:n laitos Jämsän Kaipolassa, Georgia-Pacific Finland Oy:n laitos Nokialla ja Metsä Tissue Oyj Mäntässä toimivat paperitehtaiden yhteydessä. Muita suurimpia keräyspaperin käyttäjiä ovat Corenso United Oy Ltd Varkaudessa ja Porissa, Ahlström Cores Oy Kotkassa, Stora Enso Pankakoski Oy Pankakoskella sekä M-real Savon Sellu Kuopiossa. (Paperinkeräys Oy 2002.) Eri paperilajien "paperiresepteissä" (fiber furnish) pystytään hyödyntämään vaihtelevasti erilaisia keräyspaperilajeja (kuva 4 ja taulukko 1). Lopputuotteelta vaadittavat ominaisuudet ja tuotteen ajettavuus paperikoneella määräävät pitkälti, mitä lajeja voidaan käyttää. Käytännössä alempilaatuisissa paperilajeissa pystytään hyödyntämään useampia kuitulähteitä, eikä kaikille lajeille vaadita musteenpoistoa. Useimmat lajit tarvitsevat reseptiinsä myös tietyn määrän lisäaineita ja etenkin tuoretta kuitua, jota ilman kiertokuitupohjaisen paperin laatu laskisi voimakkaasti. Keräyspaperista ja -pahvista käytetään Suomessa (Paperinkeräys Oy 2002) 35 prosenttia sanomalehtipaperin valmistukseen, 41 prosenttia kartonkeihin (joista tärkein on hylsykartonki), 20 prosenttia pehmopaperituotteisiin, 3 prosenttia lämmöneristeisiin sekä 1 prosentti muihin tuotteisiin, kuten aikakauslehtipaperiin, kirjekuoripaperiin ja munakennoihin.
Kuva 3. Puukuidun virtakaavio Euroopassa vuonna 1999 (CEPI 2002). 20
21 Kuva 4. Keräyspaperin käyttö tuotantosektoreittain Euroopassa vuonna 1999 (CEPI 2002). Taulukko 1. Keräyspaperilajien käyttö eri paperituotteiden valmistukseen vuonna 1999 Euroopassa (CEPI 2002).
22 2.4 Tavoitteet paperin kierrätykselle ja jätehuollolle Euroopan paperiteollisuusyhdistys (CEPI) ja kierrätyspaperiyhdistys (ERPA) antoivat vuonna 2000 julkilausuman, jonka yleisenä tavoitteena on nostaa kierrätysastetta Euroopassa siten, että vuonna 2005 kierrätetään 56 prosenttia kaikesta Euroopassa kulutetusta paperista. Suomen osalta valtioneuvoston päätöksessä 883/1998 keräyspaperin talteenotosta ja hyödyntämisestä asetetaan tavoitteeksi, että keräyspaperista otetaan talteen ja hyödynnetään vuonna 2000 vähintään 70 prosenttia ja vuonna 2005 vähintään 75 prosenttia. Keräyspaperilla tarkoitetaan tässä yhteydessä kotitaloudessa, toimistossa ja muussa vastaavassa paikassa käytöstä poistettua sanoma- ja aikakauslehteä, toimistopaperia, puhelinluetteloa, mainosta, kirjekuorta tai muuta niihin rinnastettavaa tuotetta. Tällaisten kotimaan markkinoille toimitettujen ns. keräyspaperituotteiden valmistuksen kokonaismäärä oli 703 700 tonnia vuonna 2000. Talteenottoaste keräyspaperille oli 75,5 prosenttia eli 335 600 tonnia. Talteenottoaste on laskettu VNp:n 883/1998 liitteessä annetun kaavan mukaan ja siinä on otettu huomioon mm. jalostushylyn osuus sekä kotitalouksissa energiana hyödynnetty paperi. Talteen otettu keräyspaperi hyödynnetään miltei sataprosenttisesti. (Metsäteollisuus ry 2001) Ehdotuksessa tarkistetuksi valtakunnalliseksi jätesuunnitelmaksi vuoteen 2005 asetetaan tavoitteet paperin ja pahvin sekä aaltopahvin hyödyntämiselle. Paperin ja pahvin hyödyntämistavoite on 80 prosenttia ja aaltopahvin 85 prosenttia vuodelle 2005. (Ympäristöministeriön projektityöryhmä 2001.) Paperin jätehuoltoa ohjaavat myös yleisemmät jätehuollon järjestämistä koskevat säädökset. EY:n kaatopaikkadirektiivissä asetetaan tavoitteet kaatopaikalle sijoitettavan biohajoavan yhdyskuntajätteen määrän vähentämisestä. Biohajoavaan jätteeseen kuuluvat mm. elintarvike- ja puutarhajäte sekä paperi ja kartonki. Direktiivin mukaan määrää on vähennettävä vuonna 1995 (tai viimeisimpänä sitä edeltävän vuonna, jonka osalta on käytettävissä standardoituja Eurostat-tietoja) tuotetun biohajoavan yhdyskuntajätteen kokonaismäärästä 75 prosenttiin vuoteen 2006 mennessä, 50 prosenttiin vuoteen 2009 mennessä ja 35 prosenttiin vuoteen 2016 mennessä. Valtakunnallisen jätesuunnitelman tarkistamisesta annetussa ehdotuksessa esitetään kieltoa orgaanisen yhdyskuntajätteen kaatopaikkasijoitukselle vuodesta 2010 alkaen (Ympäristöministeriön projektityöryhmä 2001). 2.5 Kierrätystä rajoittavat tekijät Vaikka kierrätystä eurooppalaisella tasolla pyritään edelleen tehostamaan, on puukuidun kiertäminen systeemissä kuitenkin rajattua. Merkittävimmät kierrätystä rajoittavat tekijät liittyvät itse kierrätysjärjestelmään, eri keräyspaperilajien käytettävyyteen lopputuotteissa, sekä kierrätetyn kuidun laatuun ja puhtauteen massan- ja paperin valmistuksen kannalta.
Kierrätysjärjestelmä 23 Sellun ja paperin tuotanto- ja kulutusalueiden maantieteellinen eroavaisuus johtaa helposti keräyspaperin ylitarjonta- ja toisaalta saatavuusongelmiin. Laaja kierrätys nykyisellä tuotantorakenteella johtaa pitkiin kuljetusetäisyyksiin, mikä korostaa kuljetusten ja kierrätyksen logistiikan merkitystä. Sillä voi olla merkittävä vaikutus myös Euroopan puukaupan tasapainoon. Kierrätystehokkuus vaihtelee maittain liittyen eroavaisuuksiin markkinoissa, teollisuuden rakenteessa, asukastiheydessä, kuljetusetäisyyksissä ja kierrätykseen liittyvässä tietotaidossa. Maakohtaisia eroavaisuuksia on tarkastellut muun muassa (Berglund ym. 2001). Monissa korkean kierrätysasteen maissa kierrätyksen edelleen tehostaminen taloudellisesti järkevällä tavalla alkaa olla jo haasteellista. Tiettyä osaa (15 20 %) kulutetusta paperista ei voida kerätä ja/tai kierrättää sen käytön luonteen vuoksi (CEPI 2001a). Ensikäytössä häviävät pehmopaperit, savukepaperit ja monet erikoispaperit muodostavat suurimman ryhmän. Toisen ryhmän muodostavat kestokäyttöiset tuotteet, kuten kirjat ja jatkuvaan käyttöön valmistetut laatikot, joiden elinkaari on hyvin pitkä. Osaa elintarvikepakkauksista ei niiden likaisuuden vuoksi voida kierrättää, jolloin ne poistetaan kierrosta jätehuoltojärjestelmän sisällä. Käytettävyys Paperiprosessin ajettavuus ja lopputuotteen laatuvaatimukset asettavat reunaehdot siistausja muun puhdistusprosessin tehokkuudelle ja näin ollen myös kustannuksille. Aallotuskartongin valmistus ei edellytä täydellistä painomusteen poistoa, sitä vastoin sanomalehden ja muun painopaperin valmistus edellyttää. Toisaalta painopapereissa (laadusta riippuen) sallitaan kierrätyskuidun mukana tulevia täyteaineita, kun taas pehmopapereissa niitä ei sallita. Osassa alemman jalostusasteen tuotteita voidaan sallia tiettyjä sekundäärisiä epäpuhtauksia, mutta esimerkiksi muovikalvot ja muut muovimateriaalit ovat poissuljettuja useimmista paperimassan valmistusprosesseista, jolloin esimerkiksi nestepakkauskartongit tulee käsitellä täysin omissa prosesseissaan, eikä niitä saa sekoittaa normaalin keräyspaperin joukkoon (Blanco ym. 1997). Raaka-aineen puhtaus Erittäin merkittävä tekijä on kierrätettävän kuituraaka-aineen puhtaus. Prosessin tai lopputuotteen kannalta haitallisten aineiden poiston tehokkuus on ensiarvoisen tärkeää koko paperiprosessin kannalta ja tärkeimpiä saantoon ja kokonaistalouteen vaikuttavia tekijöitä (Virtanen ja Nilsson 1993). Tärkeimpiä poistettavia aineita / yhdisteitä ovat: paperin lisäaineet, kuten täyte ja päällystysaineet sekä muut kemikaalit ja polymeerit jatkojalostuksen lisäaineet, kuten painomusteet ja muut kemikaalit, muovit, kalvot, tarrat ja niitit
24 kulutuksen ja jätehuollon yhteydessä tarttuneet vierasaineet kuten ruoan tähteet, mikro-organismit, narut, paalauslangat, hiekka, lasi, metalli ym. Pääsääntöisesti, mitä korkeampilaatuista paperituotetta kierrätetään, sitä enemmän siinä on prosessiperäistä (tuotanto ja jatkojalostus) kontaminaatiota kuten painomustetta, liimoja ja täyteaineita. Sekakeräyspaperi (kotikeräyspaperi) sisältää mekaanisesta ja kemiallisesta massasta ja niiden yhdistelmistä eri käyttötarkoituksiin valmistettuja paperilajeja, mikä hankaloittaa epäpuhtauksien poistoa. Osa haitta-aineista kulkeutuu siistausprosessista huolimatta systeemin läpi ja vaikuttaa näin ollen myös lopullisen tuotteen koostumukseen ja ominaisuuksiin. (lopputuotteen laatuvaatimukset). Osa aineista kuten metallit, lasi, hiekka ja muut kiinteät haitta-aineet on jo prosessin toimivuuden vuoksi poistettava ehdottoman tarkkaan kaikissa puhdistusprosesseissa. Yleinen ongelma kaikissa kierrätyspaperin käsittelyprosesseissa on muun muassa liimaperäisten tahma-aineiden (adhesives, stickies) läsnäolo, koska niiden joutuminen paperirainaan aiheuttaa laatuvirheitä, ratakatkoja ja ylimääräistä paperikoneen likaantumista ja pesua (Blanco ym. 1997, Virtanen ja Nilsson 1993, Göttsching ja Pakarinen 2000). Erityisen hankalia nämä yhdisteet ovat ajettaessa keveitä lajeja kuten pehmopaperia ja sanomalehtipaperia nopeilla koneilla. Kuitutekniset tekijät Mekaanisten ja kemiallisten kuitujen erilaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet vaikuttavat merkittävästi niiden kierrätettävyyteen. Kemialliset kuidut "sarveistuvat" toistuvassa kierrätyksessä, jolloin ne menettävät ratkaisevasti alkuperäisiä ominaisuuksiaan sitoutua kuituverkostoksi. Mekaanisille kuiduille kierrätys on ikään kuin lisäjauhatusta, jolloin niiden sidostenmuodostuskyky jopa lisääntyy. Mekaanisten kuitujen kierrätettävyys on siis merkittävästi parempi kuin kemiallisten (Göttsching ja Pakarinen 2000). Kuitujen ikääntyminen ei ole ongelma niin kauan kuin hyödyntämisaste on suhteellisen alhainen. Lajikohtaisen hyödyntämisasteen kasvaessa kuidut ovat kierrossa pidempään ja alkavat ikääntyä. Paperilajista ja kuitutyypistä riippuen kuitu voi ilman erikoiskäsittelyjä kiertää 3-5 kertaa, minkä jälkeen se joko pilkkoutumisen seurauksena tai muutoin menettää ominaisuutensa. Todellisuudessa kuidut harvoin kiertävät näin monesti suurillakaan (yli 65%) kierrätysasteilla (Huuhtanen ja Pento 1995). Teknisten ja fysikaalisten rajoitusten vuoksi yli-ikääntynyt kuitu on poistettava prosessista esikäsittelyssä (Virtanen ja Nilsson 1993). Kuidun ikääntymisen seurauksena tapahtuvaa lujuus- ja muiden ominaisuuksien menetystä voidaan kompensoida esimerkiksi nostamalla neliömassaa ja lisäämällä reseptiin tuoretta kuitua. Kiertokuituun perustuvien tuotteiden neliömassa on keskimäärin 5-15% suurempi kuin tuoreeseen kuituun perustuvan (Virtanen ja Nilsson 1993). Neliömassan nostaminen on kuitenkin ristiriidassa alalla vallitsevan teknisen kehityksen kanssa.
25 2.6 Kierrätyksen tehostamismahdollisuudet Vaikka kierrätyksen tehostamiselle on vielä sijaa on lopulta kyse ympäristövaikutusten ja taloudellisten tekijöiden kannalta optimaalisen tason löytämisestä. Kierrätysasteen nosto ei vähennä esimerkiksi jätteiden käsittelytarvetta, vaan enemmänkin asettaa jätehuoltojärjestelmälle lisää haasteita. Tehokkaan materiaalituotannon ja kierrätyksen tarkoitus on minimoida resurssien käyttöä ja päästöjä kaikissa tuotteen elinkaaren vaiheissa, jolloin ympäristön kannalta optimaalisten kierrätysvaihtoehtojen tunnistaminen on hankalaa. Parhaan ratkaisun löytämiseksi onkin tarkasteltava kierrätettävän materiaalin useita erilaisia käsittelyvaihtoehtoja, koska jossain saavutettu etu voi helposti hävitä toisaalla. Ongelmaan saattaa liittyä esimerkiksi seuraavanlaisia kysymyksiä: Vähentääkö kierrätyksen maksimointi ympäristövaikutuksia kaikkien paperilaatujen osalta? Voiko valikoivan kierrätysstrategian valinta johtaa pienempiin vaikutuksiin? Mikä on erilaisten paperin kierrätysstrategioiden vaikutus esimerkiksi metsänhoitoon ja metsän kasvuun? Ottaako nykyinen tuotantorakenne tehokkaamman kierrätyksen vastaan? Todennäköisesti parhaimmat hyötykäyttöasteet saavutetaan valikoivalla kierrätyksellä. Suuren mittakaavan kierrätys ei välttämättä ole kovin valikoivaa. Käytännössä sekakeräyspaperia käytetään myös korkealuokkaisten lopputuotteiden valmistukseen, jolloin prosessin saanto huononee ja vierasaineiden poistotarve kasvaa 2.7 Kierrätyksen tehostamiseen liittyviä tutkimus- ja kehittämistarpeita On ilmeistä, että keräyspaperin syntypaikkalajittelua ja luokittelua sekä prosessien laadunhallintaa tehtailla tulee edelleen kehittää, jotta kiertokuidun laatua ja käytettävyyttä voidaan parantaa ja näin varmistaa kierrätyksen kannattavuus myös pitkällä tähtäimellä. Seuraavassa tärkeimpiä, lähinnä teollisuuden tarpeista esiin tulleita tutkimus- ja kehitystarpeita sekä kierrätyksen tehostamiseen liittyviä toimenpiteitä (CEPI 2001c, Blanco ym. 1997): Keräys ja jätehuolto keräyksen tehostaminen yhdessä paperikerääjien kanssa jätemäärän vähentäminen kierrätystä tehostamalla Paperin ja kiertokuidun laatu kierrätykseen soveltuvien musteiden, täyteaineiden ym. kehittäminen menetelmiä uusista lähteistä tulevien kuitujen karakterisontiin kiertokuidusta elintarvikelaadun täyttävää lopputuotetta Siistaus- ja paperiprosessi musteenpoistotekniikoiden kehittäminen puhtauden ja vaaleuden tehostaminen
26 raaka- ja apuaineiden käytön tehostaminen kiertokuitujen upgrading esimerkiksi lämpökäsittelyllä paperiprosessin mukauttaminen soveltuvaksi paremmin kiertokuidun ajamiseen, jolloin voidaan ajaa myös uusista lähteistä saatavia alempia laatuja Valistus ja taloudellinen tuki alan tutkimuksen ja kehityksen tukeminen kuluttajien paperin kierrätykseen liittyvän tietoisuuden lisääminen tiedottamalla kuluttajien roolista paperin kierrossa
27 3 ELINKAARITUTKIMUKSET JÄTEHUOLLOSTA 3.1 Yleistä jätehuollon elinkaaritutkimuksista Jätehuollon elinkaaritutkimuksissa voidaan erottaa ainakin kahden tyyppisiä tutkimuksia: 1. Tutkimukset, joissa verrataan yhdyskuntajätehuoltojärjestelmän erilaisia järjestelmävaihtoehtoja ja niiden ympäristövaikutuksia (mm. McDougall ja White 1998; Schwing ja Jager 1999; Sundqvist ym. 1999; Vrancken ym. 2001). Näissä tarkastellaan jätteen elinkaarta, eikä yleensä oteta huomioon jätteeksi päätyvän tuotteen valmistuksessa syntyviä päästöjä. 2. Tutkimukset, joissa verrataan tietylle jätejakeelle mahdollisia jätehuoltovaihtoehtoja ja niiden ympäristövaikutuksia (mm. Lundie ja Peters 2001; Finnveden ym. 1994; Rydberg ym. 1995; Kärnä ym. 1994; Tukker 1999b;Vrancken ym. 2001; Rydh ja Karlström 2002). Näissä tarkastelu ulottuu myös jätteeksi päätyvän tuotteen valmistukseen ja siinä muodostuviin päästöihin. Jätehuoltoa koskevien elinkaariarviointien tarkasteltutapa on useimmiten tulevaisuusorientoitunut (prospective) (mm. Baumann ym. 1993; Finnveden ym. 1994; Finnveden ym. 2000). Tulevaisuus-orientoituneessa tarkastelussa analysoidaan tietyn valinnan tai vaihtoehdon vaikutuksia koko tarkasteltavan järjestelmän edullisuuteen ja käytettävän tietoaineiston tulee kuvata tapahtuvia muutoksia. Vastakohtana tulevaisuusorientoituneelle tarkastelulle on retrospektiivinen eli kuvaileva tarkastelu, joka muistuttaa lähinnä ympäristöraportointia. Siinä käytettävän tietoaineiston tulee kertoa järjestelmässä tapahtuneista muutoksista. (Clift ym. 2000; Weidema ym. 1999). LCA-WASTE-hankkeessa käytettävä tarkastelutapa on tulevaisuusorientoitunut, koska tarkoituksena on arvioida erilaisten valintojen tai tekijöiden vaikutuksia jätehuoltojärjestelmän ekologiseen kestävyyteen. Seuraavassa tarkastellaan lähemmin vain sellaisia jätehuoltoa käsitteleviä elinkaaritutkimuksia, joissa on verrattu tietylle jätejakeelle soveltuvia jätehuoltovaihtoehtoja ja niiden ympäristövaikutuksia. 3.2 Elinkaariarvioinnin pääpiirteet Elinkaariarviointi (LCA, life cycle assessment) on menetelmä, jolla tuotteen elinkaaren aikaisia ympäristönäkökohtia ja potentiaalisia ympäristövaikutuksia voidaan selvittää ja arvioida. Elinkaariarvioinnissa tarkastellaan tuotejärjestelmää, joka koostuu kaikista materiaalisesti, energeettisesti ja logistisesti toisiinsa kytkeytyvistä toiminnoista, yksikköprosesseista, jotka tarvitaan tuottamaan tietty tuote tai toiminto. Elinkaariarvioinnissa tehdään inventaario tuotejärjestelmän olennaisista syötteistä ja tuotoksista, arvioidaan näiden vaikutukset ympäristöön ja tulkitaan inventaarioanalyysin ja vaikutusarvioinnin tuloksia tavoitteiden suhteen. (SFS-EN ISO 14040, 1997; Loikkanen ym. 1999) Elinkaariarviointi käsittää pääsääntöisesti seuraavat neljä vaihetta (SFS-EN ISO 14040, 1997):