Kaivosten prosessivesien puhdistukseen apua geelimäisestä nanoselluloosasta

– Sisävesien suolaantuminen on yksi vaikeimmin ratkaistavista kaivostoiminnan ja energiatuotannon aiheuttamista ympäristöongelmista, sanoo tutkija Salla Venäläinen Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisestä tiedekunnasta.

Salla Venäläinen kollegoineen on tutkinut puunjalostusteollisuuden valmistaman nanofibrilloidun selluloosan eli niin sanotun nanosellun soveltuvuutta teollisten prosessivesien sisältämien haitta-aineiden sitomiseen.

Tutkijat totesivat, että nanosellu sopisi erityisen hyvin laimentamattomien prosessivesien esikäsittelyyn. Laboratoriokokeissa kolmiportainen käsittely alensi happaman prosessiveden metalli- ja sulfaattipitoisuutta jopa lähes kolme neljäsosaa annostuksesta riippuen. Vastaavasti loppuneutraloidusta prosessivedestä saatiin poistetuksi enimmillään jopa hieman yli kaksi kolmasosaa natriumista ja neljä viidesosaa sulfaatista.  

Aineiden pidättyminen tehostui, kun geelistä tehtiin löysempää. Paras lopputulos saatiin käsittelemällä vesiä useammassa erässä.

– Pidätysteho on merkittävä, kun otetaan huomioon, että tutkittujen prosessivesien kokonaismetalli- ja sulfaattipitoisuudet olivat alkujaan hyvin korkeita ja tutkittavien nanosellugeelien massasta yli 98 prosenttia oli vettä, Salla Venäläinen toteaa.

Nanosellu on selluloosasta tuotettu orgaaninen biopolymeeri, joka muodostaa vedessä paksun geelin. Nanokuitujen kemiallisia ominaisuuksia voidaan muuttaa sen mukaan, millaisia aineita niiden halutaan sitovan. Ihannetapauksessa aineet voidaan vapauttaa ja kierrättää takaisin teollisiin tarpeisiin.

Nanofibrilloidun selluloosan käyttöä vesienkäsittelyssä on testattu Sotkamon Tuhkakylässä sijaitsevan Terrafame Oy:n monimetallikaivoksen prosessivesillä, joita ei päästetä ympäristöön sellaisenaan. Hankkeessa käytetyn UPM Biofibrils -nanosellun toimitti UPM-Kymmene Oyj.

______________

Kaivostoiminnan ja voimalaitosten kaltaiset teollisuuden alat tuottavat vuosittain suuria määriä prosessivesiä, jotka voivat olla erittäin happamia ja sisältää runsaasti liuenneita metalleja ja sulfaattia.

Happamuuden vähentämiseksi vedet käsitellään uusiutumattomista luonnonvaroista tuotetuilla kemikaaleilla. Niiden aiheuttama pH:n nousu saa prosessivesissä olevat raskasmetallit ja alumiinin saostumaan. Muodostuva sakka läjitetään jätteenä, jolloin arvokkaita metalleja poistuu lopullisesti kierrosta. 

Prosessiveden sisältämä natrium ei kuitenkaan saostu pH:ta nostamalla. Se ja suuri osa sulfaatista päätyvät teollisuuslaitosten ylijäämävesiä vastaanottaviin vesistöihin. Järvivettä tiheämpänä jätevesi voi kerrostua vesialtaan pohjalle esimerkiksi syvänteisiin, joissa vesimassa ei pääse sekoittumaan ja laimenemaan. Veden kerrostuminen voi estää järven normaalit vuosittaiset täyskierrot, joiden aikana vesistö saa elintärkeää happitäydennystä.