Lentotuhkat rakentamiseen

Lentotuhkien hyötykäyttöön on jo nyt paljon hyviä työkaluja, mutta niiden tehokasta hyödyntämistä hidastavat tuhkan laadunvaihtelu, sopivien standardien puute, lainsäädäntö sekä asenteet.

Katja Ohenoja

Globaali betoniteollisuus tuottaa tällä hetkellä kahdeksan prosenttia ihmisen aiheuttamista CO2-päästöistä. Luvun on arvioitu nousevan 25 prosenttiin seuraavan kymmenen vuoden aikana, jos mitään muutoksia ei tehdä. Yksi merkittävä keino päästöjen vähentämiseen on korvata nykyinen, runsaspäästöinen Portland-sementti vähempipäästöisillä ratkaisuilla ja kiertotalouden materiaaleilla. Nykyisin näitä potentiaalisia uusiomateriaaleja sijoitetaan vielä paljon kaatopaikoille.

Suomessa on tutkittu biomassan polton lentotuhkien hyötykäyttöä 1970-luvulta lähtien. Puhtaan biomassan ja turpeen polton tuhkia hyödynnetään lainsäädännön mukaisesti metsä- ja peltolannoitteena sekä maarakennuksessa. Esimerkiksi Pohjois-Suomessa Rovaniemellä ja Oulussa syntyvä biotuhka rakeistetaan ja myydään metsänomistajille lannoiterakeina.

Näiden mahdollisuuksien lisäksi biotuhkan on huomattu soveltuvan sementin osittaiseksi korvaajaksi betonissa. Aino Heikkinen on saanut jo vuonna 1989 kauppa- ja teollisuusministeriön myöntämän tunnustuspalkinnon turvetuhkan hyötykäytöstä betonissa. Vaikka lupaavia tuloksia on saatu, turvetuhka ei kuitenkaan ole ollut laajemmalti rakennusteollisuuden käytössä. Isoimmat hyödyntämistä rajoittavat tekijät ovat olleet riittävän tutkimustiedon puute sekä huoli tuhkan laadun vaihtelusta ja sen vaikutuksesta betonin ominaisuuksiin.

Yhä enemmän jätteenpolton tuhkia

2000-luvulla jätteenpoltosta on tullut koko ajan merkittävämpi tuhkantuottaja. Erilaisia jätteitä, kuten teollisuuden lietteitä, kierrätysmuovia, -kartonkia ja -puuta, poltetaan biomassan seassa, mikä vaikuttaa usein heikentävästi tuhkien laatuun ja estää niiden hyödyntämisen lannoitteena ja maarakennuksessa.

Tällaisille tuhkille täytyy etsiä vaihtoehtoisia hyödyntämismahdollisuuksia. Todella lupaava hyödyntämistapa on tuhkien käyttö rakennusmateriaaleina: Joko Portland-sementin korvaaminen tuhkilla kokonaan tai osittain sovelluskohteesta riippuen, tai tuhkien hyödyntäminen niin kutsutuissa geopolymeereissä. Tuhkien sisältämä pii ja alumiini saadaan reagoimaan alkalin kanssa ja lopputuotteena on betonia muistuttava luja rakenne. Tuhkia voidaan käyttää joko sementin kaltaisena hienona jakeena, tai esimerkiksi rakeistettuna Leca-soran kaltaisena kiviaineksena.

Standardi uupuu

Lupaavista tuloksista huolimatta ainakaan vielä ei ole standardia, jonka mukaan biomassan ja jätteenpolton tuhkia voitaisiin hyötykäyttää rakennusmateriaaleina. Nykyiset Amerikan ja Euroopan standardit lentotuhkan käytöstä betonissa kattavat ainoastaan kivihiilen pölypoltossa syntyvän lentotuhkan.

Kivihiilen pölypoltosta pyritään Suomessa eroon vuoteen 2030 mennessä, joten sen jälkeen Suomessa ei enää syntyisi standardoiduksi rakennusmateriaaliksi soveltuvaa lentotuhkaa lainkaan. Voidaankin olettaa, että tulevaisuudessa standardit kattavat myös muunlaiset tuhkat. Toisaalta jo tänä päivänä biomassan ja jätteenpolton tuhkia voitaisiin hyödyntää muissa, ei-standardeja vaativissa kohteissa.

Tuhkan laatuun voi vaikuttaa

Haastavaksi tilanteen tekevät tuhkien suuret laatuvaihtelut samankin laitoksen sisällä. Tähän voitaisiin kuitenkin helposti vaikuttaa jo polttolaitoksella: Pienillä polttokattilaan lisättävillä mineraaliannoksilla voidaan vaikuttaa huomattavasti tuhkaan laatuun, jopa muuttaa se täysin erilaiseksi. Toinen merkittävä tekijä on kattilan savukaasujen puhdistuksessa käytettyjen sähkösuotimien hyödyntäminen luokittelussa ja siten tuhkan laadun parantamisessa.

Tuhkien prosessointi on jossain tapauksessa tarpeen, mikäli laatua halutaan parantaa ja mikäli tuhkaa ei sellaisenaan voi säädösten ja standardien mukaan hyödyntää. Tuhkista voidaan esimerkiksi luokitella 5 – 30% hienoainesta pois (jo sähkösuotimilla tai jälkeen päin erillislaitoksessa). Tällöin hyödynnettävän fraktion haitta-ainepitoisuus on matalampi, koska haitta-aineet rikastuvat hienoon jakeeseen. Toisaalta tuhkia voidaan jauhaa, jolloin niiden kyky toimia sementin korvaajana kasvaa. Näiden keinojen lisäksi isompia tuhkaeriä voidaan sekoittaa laadun tasaamiseksi.

Tutkimusta tuhkien parissa täytyy jatkaa edelleen. Tällä hetkellä tutkimme Oulun yliopistolla muun muassa tuhkien pitkäaikaisvaikutuksia ja tuhkia sisältävän betonin pakkasenkestävyyttä. Lisäksi tarvitaan vielä tietoa tuhkan laadun turvallisista vaihteluväleistä, joilla se vielä toimisi betoni-standardin vaatimalla tavalla.

Tavoiteltujen rakentamiseen liittyvien ympäristökuormitusten vähentäminen vaatii toki yrityksiltä sopivaa tahtotilaa: energialaitoksilta prosessimuutoksia ja betoniyrityksiltä uusien raaka-aineiden käyttöönottoa. Investoinnit luokittelu- tai jauhatuslaitteistoon sekä tuhkankäsittelylaitokseen ovat tarpeen, mutta ennen sitä tärkeimmän on oltava kunnossa: asenteiden.

Viime vuosien aikana olemme saaneet huomata, että kiertotalouden materiaalien käyttö kiinnostaa huomattavasti aikaisempaa enemmän, joten tilanne näyttää lupaavalta niin tuhkien kuin muiden hyödyntämättömien sivuvirtojen osalta.

Kuvat: Studio PSV ja Tero Luukkonen. Kirjoittaja Katja Ohenoja on dosentti, TkT ja kiertotalouden tutkija Oulun yliopistossa. Ekobetonin raaka-aineina voi käyttää tuhkaa, kiviainesta ja vettä.