Suolavedet kiven sisään Oulun yliopistossa kehitetyllä uudella menetelmällä

Useat vihreän ja digitaalisen siirtymän vaatimat teollisuuden alat, kuten akkumateriaalien tuotanto, kaivostoiminta tai tuhkien jalostaminen, tuottavat runsaasti suolapitoisia jätevesiä. Näissä jätevesissä pääkomponentteina ovat yleensä natrium, sulfaatti ja kloridi. Nämä suolat eivät ole varsinaisesti myrkyllisiä tai ympäristölle haitallisia – samoja suoloja on merivedessä. Ne voivat kuitenkin aiheuttaa ongelmia eliöstölle vähäsuolaisessa Itämeressä ja erityisesti sisävesistöissä. Esimerkiksi Talvivaaran kaivosonnettomuuden (2012) jälkeen havaittiin suoloilla saastuneissa järvissä pysyvää veden kerrostuneisuutta, mikä voi aiheuttaa pohjaan happikatoa.

Oulun yliopistossa  kehitetyssä uudessa käsittelymenetelmässä väkevät suolavedet voidaan stabiloida käyttäen niin sanottua alkaliaktivointia eli yhdistää suolavedet osaksi uutta materiaalia. Tutkija Sima Kamalin väitöskirjatyössä kehitetyssä menetelmässä kalsium-, pii- ja alumiinipitoista raaka-ainetta sekoitetaan suolaveden ja pienen määrän natriumhydroksidia kanssa. Lopputuloksena muodostuu massaa, jota voidaan käyttää betonin sideaineena, sillä se saavuttaa useisiin käyttötarkoituksiin riittävän lujuuden.

Menetelmää tarkasteltiin tuoreessa tutkimuksessa, jossa raaka-aineena käytettiin metalliteollisuuden kuonaa. Tutkimuksessa havaittiin, että väkevöidyn suolaveden pääkomponentit – natrium, sulfaatti ja kloridi – stabiloituvat uuteen, betonin kaltaiseen rakenteeseen erityisen hyvin, eivätkä enää liukene veteen. Lisäksi yllättävä tulos tutkimuksessa oli, että korkea suolapitoisuus paransi alkaliaktivoidun massan ominaisuuksia, esimerkiksi lujuutta. Rajoituksena kuitenkin on, että raudoituksia tämäntyyppisessä betonissa ei voida käyttää suolan aiheuttaman ruostumisriskin vuoksi.

”Kehitetty menetelmä voisi olla erityisen kiinnostava kaivosympäristöihin, missä stabilointimateriaalin raaka-aineena voitaisiin käyttää kaivoksen rikastushiekkaa”, ehdottaa Oulun yliopiston apulaisprofessori Tero Luukkonen. Rikastushiekka on kaivoksen jätemateriaali, joka jää jäljelle, kun arvokkaat malmit on otettu talteen. Rikastusjäte varastoidaan rikastushiekka-altaisiin. ”Usein rikastushiekat sisältävät suuria määriä juuri alkaliaktivoinnissa tarvittavia kalsiumia, piitä ja alumiinia”, Luukkonen kertoo.

”Uudella menetelmällä voitaisiin siis yhdistää kaksi haasteellista jätevirtaa: kaivosten suolavedet ja rikastushiekka, ja näin saada aikaan hyödyllistä materiaalia esimerkiksi kaivostäyttöihin. Tällä hetkellä kaivostäytöissä käytetään usein tavallista sementtiä, joka voitaisiin korvata alkaliaktivoidulla materiaalilla", summaa Oulun yliopiston yliopistotutkija Katja Kilpimaa.

Kiinnostus rikastushiekkojen hyödyntämiseen rakennus- ja betoniteollisuudessa kasvaa ja uusia materiaaleja tutkitaan Oulun yliopistossa monipuolisesti, samoin kaivosvesien puhdistamista. Aiemmin kaivosvesien hyödyntäminen raaka-aineena on kuitenkin jäänyt vähemmälle tarkastelulle.

Uudet tutkimustulokset tuotettiin osana Kaivosten passiivisen vedenkäsittelyn uudet materiaalit ja arvoaineiden talteenotto (KaiPa) -projektia , joka on Euroopan unionin osarahoittama (NextGenerationEU-ohjelmasta). Tulokset julkaistiin arvostetussa Desalination-tiedelehdessä 1.10.2024: Reverse osmosis reject water management by immobilization into alkali-activated materials.

Lue lisää

Ympäristötekniikan materiaalit -tutkimusryhmä