Rakennus- ja purkujätteen lajittelussa syntyvästä mujusta tehtiin pilot-tuotteita koekäyttöön

Rakennus- ja purkujätteen mekaanisessa käsittelyssä noin kolmannes materiaalista jauhautuu mujuksi ja päätyy sekaisin seulan pohjalle alitteeseen, jolle ei aiemmin löytynyt käyttöä. RAPA-hankkeessa tutkittiin seula-alitteen hyödyntämistä raaka-aineena pilot-mittakaavan valutuotteissa.

Kirjoittaja: Ville Puhakka

EU:n jätedirektiivi vaati, että rakennus- ja purkujätteistä on kierrätettävä 70 prosenttia jo vuoden 2020 alusta (Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2008/98/EY 2016). Suomella on ollut vaikeuksia päästä vaadittuun tavoitteeseen. Kierrätyksen kannalta haastavimmiksi jakeiksi ovat osoittautuneet varsinkin kipsipitoiset sekä orgaaniset jakeet.

Sekalainen rakennus- ja purkujäte käsitellään kierrätyspolttoaineen tuottamiseksi ja arvokkaiden jakeiden, kuten metallien talteenottamiseksi. Jae murskataan, jonka jälkeen se käy läpi monivaiheisen mekaanisen käsittelyprosessin, jossa erotellaan kierrätettävät ja poltettavat jakeet hyötykäyttöön. Prosessissa noin 20–40 % syötteestä jauhautuu hienoksi ja kerääntyy lajittelussa käytettävän seulan pohjalle (Laine-Ylijoki ym. 2018; Nasrullah ym. 2014).

Esimerkiksi hienoksi jauhautunut kipsi on vaikea erottaa jätevirrasta. Se aiheuttaa sulfaattipäästöjä ympäristöön sekä polton yhteydessä, että kaatopaikalle sijoitettuna. Orgaaninen jae puolestaan koostuu puusta, muovista, pahvista ja muusta biohajoavasta materiaalista, ja sen osuus rakennusjätteestä (yli 10%) estää jakeen kaatopaikkasijoittamisen. Suomen rakennusteollisuus käyttää merkittävästi enemmän puuta kuin Euroopassa keskimäärin, mikä näkyy myös jätejakeissa. Rakennus- ja purkupuu hyödynnetään pääasiassa energiana. (Frolova 2021). Orgaaninen jae aiheuttaa haasteita myös jätteen mekaanisessa lajittelussa syntyvän alitteen hyödyntämisessä. Noin 20–40 % rakennus- ja purkujätteestä päätyy alitteeksi esimerkiksi seulan pohjalle (Laine-Ylijoki ym. 2018; Nasrullah ym. 2014).

Mujun hyödyntäminen betonituotteissa kiviaineksen korvikkeena

RAPA-hankkeessa tutkittiin sekalaisen rakennus- ja purkujätteen käsittelystä syntyvän alitteen ominaisuuksia ja selvitettiin sen potentiaalia kierrätettynä raaka-aineena valutuotteisiin (LAB 2022). LUT-yliopiston kuitukomposiittilaboriossa valmistettiin pilot-tuotteita alueen rakennus- ja purkujätettä käsittelevillä laitoksilla seulan pohjalle kertyvästä sekalaisesta rakennusjätteestä jauhautuneesta alitteesta. Valmistuksessa kokeiltiin erilaisia reseptejä, joista lopullisissa valutuotteissa hyödynnetty versio on esitetty taulukossa 1.

Raaka-aine	Tilavuusosaa
Sementti	1
Sekalainen alite	5
Vesi	0.65

Taulukko 1. Rakennus- ja purkujätteen mekaanisessa lajittelussa jauhautuneesta mujusta, alitteesta, valmistetuissa valutuotteissa käytetty resepti.

Tuotteiden lujuutta pyrittiin parantamaan erilaisilla lisäaineilla. Hankkeessa kokeiltiin neljän erilaisen kaupallisen lisäaineen vaikutusta kokeellisten valutuotteiden lujuuteen. Tutkittuja lisäaineita olivat kaupallisista tuotteista Ecofax ja Surfactant, aluminaattisementti sekä masuunikuona. Parhaimmillaan puristuslujuudeksi saatiin yli yhdeksän megapascalia, kun se kaupallisella betonilla on 30 MPa. Näissä kappaleissa käytettiin lisäaineina 5 p-% osuudella Ecofaxia tai 80 p-% osuudella masuunikuonaa.

Tuotteiden säänkestoa tutkittiin standardin SFS-EN 1338 mukaisella suolapakkaskokeella. Tuloksena mitattiin jäädytyssyklien aikana kappaleen pinnalta hilseilleen materiaalin kokonaismassa pinta-alaa kohti. Huomattavan suuri massahävikki havaittiin Ecofax-lisäaineella käsitellyillä kappaleilla, noin 11 kg/m2. Vähäisintä hävikki oli käsittelemättömillä tuotteilla, noin 0,2 kg/m2. Koska kokeissa havaittiin lisäaineiden lisäävän tuotteiden rapautumista, kompromissi puristuslujuuden ja rapautumisen välillä tulee etsiä käyttökohteen perusteella. Alhaisemman lujuuden tuotteille sopivia käyttökohteita kannattaakin miettiä rakennusteollisuuden ulkopuolelta. Tutkitun perusteella materiaalia voisi hyvinkin hyödyntää erilaisessa liikuteltavissa valutuotteissa kuten betoniporsaat ja liikennemerkkien jalustat. Tuotteiden kevyempi rakenne olisi etu ja lujuusominaisuudet riittäviä tällaiseen tarkoitukseen.

Rakennus-legoja ja värikkäitä betoniporsaita

Hankkeessa tehtiin pilot-mittakaavan koetuotteina rakennus-lego sekä maalattuja liikenne-esteitä (artikkelin pääkuva ja kuva 1). Pilot-kappaleet ovat olleet talven yli hankkeen ohjausryhmän yrityksillä koekäytössä. Rakennus-lego lähetettiin Kuusakoskelle Heinolaan ja ajo-esteet Kreatelle Mäntsälään ulkokohteisiin. Kokeen aikana on tarkoitus seurata kulumista normaalissa käytössä talvisissa olosuhteissa. Käytännössä siis tutkitaan säänkeston lisäksi sitä, miten kappaleet kestävät käytön yhteydessä tapahtuvaan siirtelyä, nostelua ja kolhimista.

Kuva 1 RAPA-hankkeessa rakennus- ja purkujätteen lajittelussa syntyvästä mujusta, alitteesta, valmistettu rakennus-lego (Kuva Timo Kärki)

Alitepohjaisten liikenne-esteiden etuna on merkittävästi kevyempi rakenne verrattuna perinteisiin betonituotteisiin. Alitetuotteiden tiheys on noin 1 500 kg/m3 kun betonin tiheys on 2400 kg/m3, mikä helpottaa tuotteiden siirtelyä. Oletuksena laboratoriokokeiden perusteella on, että tuotteet kestävät suunniteltua käyttöä hyvin. RAPA-hankkeelle suunnitellaan jatkohanketta, jossa keskitytään toimivien pilot-ratkaisujen tuotteistamiseen, ominaisuuksien optimointiin ja taloudelliseen tarkasteluun. Samalla tuotekehitystä tulisi miettiä jo teollisen mittakaavan valmistuksen näkökulmasta. Raaka-ainetta on tarjolla Päijät-Hämeenkin alueella jo kymmeniä tuhansia kilotonneja (Puhakka 2022). Vaikka hankkeessa kehitetyt pilot-tuotteet lopulta osoittautuisivat kokonaistaloudellisesti toimivaksi ratkaisuksi alitteen käyttöhaasteisiin, myös vaihtoehtoisia käyttökohteita tulisi kehittää niiden rinnalle.

Lähteet

Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2008/98/EY. EUR-Lex. Viitattu 17.2.2022. Saatavissa https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FI/ALL/?uri=CELEX:32008L0098

Frolova, Y. 2021. Puun kierrätyksen mahdollisuuksia: RAPUPUU-hanke. AMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, puutekniikka. Viitattu 17.2.2022. Saatavissa https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021061015575

LAB-ammattikorkeakoulu. 2022. RAPA – rakennus- ja purkujätealitteen vähähiiliset tuotteet. Viitattu 15.2.2022. Saatavissa https://lab.fi/fi/projekti/rapa-rakennus-ja-purkujatealitteen-vahahiiliset-tuotteet

Laine-Ylijoki, J., Castell-Rüdenhausen, M., Kaartinen, T., Kärki, J., Pellikka, T., Punkkinen, H., Saastamoinen, H., Wahlström, M., ja Pohjakallio, M. 2018. Selvitys eräiden jätteiden ja rejektien käsittelykapasiteetin sekä muutaman jäteperäisen materiaalin markkinan tilanteesta Suomessa. Helsinki: Ympäristöministeriö. Ympäristöministeriön raportteja 21/2018. Viitattu 17.2.2022. Saatavissa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-11-4812-5

Nasrullah, M., Vainikka, P., Hannula, J., Hurme, M., Kärki, J., 2014. Mass, energy and material balances of SRF production process. Part 2: SRF produced from construction and demolition waste. Waste Managment. Vol 34 (11), 2163–2170. Viitattu 17.2.2022. Saatavissa https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.06.009

Puhakka, V. 2022. Rakennus- ja purkujätteen mekaanisen käsittelyn rejektit Päijät-Hämeen alueella. LAB RDI Journal. Viitattu 17.2.2022. Saatavissa https://www.labopen.fi/lab-rdi-journal/rakennus-ja-purkujatteen-mekaanisen-kasittelyn-rejektit-paijat-hameen-alueella/