Yhdyskunta- ja radioaktiivisten jätteiden loppusijoituksen hyvät pahat mikrobit ja niiden hallinta ympäristön hyväksi

Nykyisin yhä vähemmän jätteitä päätyy kaatopaikoille, sillä kaatopaikoilla muodostuvat kasvihuonekaasupäästöt ovat ilmasto-ongelma. Materiaalit myös pyritään hyödyntämään raaka-aineina kiertotalouden tavoitteiden mukaisesti. Suomessa ja muualla maailmassa on kuitenkin runsaasti vanhoja suljettuja kaatopaikkoja, joiden uumenissa hajottajamikrobit tekevät yhä työtään ja kasvihuonekaasuja syntyy. Siksi sellaisten kaatopaikojen jälkihuolto on tärkeää.

Yhdyskunnissa erilaisten jätteiden loppusijoitus on pyritty ja pyritään tulevaisuudessakin toteuttamaan siten, että siitä ei koituisi vahinkoa ihmisille tai ympäristölle pitkälläkään aikavälillä. Sen vuoksi kaatopaikoilla syntyvien kasvihuonekaasujen, erityisesti metaanin, vapautuminen ilmakehään pyritään estämään erilaisin keinoin. Matalien metaanipitoisuuksien tuhoamisessa voidaan käyttää hyväksi metaania hapettavia bakteereita, joita elää luonnostaan maaperässä ja kaatopaikkojen pintarakenteissa.

– Kaatopaikkojen pintarakenteet voidaan suunnitella siten, että ne tukevat metaania hapettavien bakteereiden kasvua, mutta esimerkiksi suljettujen vanhojen kaatopaikkojen maisemointikerrokset eivät ole optimoitu sitä varten ja saattavat läpäistä metaania bakteereiden kasvaessa heikosti. Tutkin erilaisia tapoja, joilla bakteereiden olosuhteita tällaisissa rakenteissa voitaisiin parantaa ja metaanipäästöjä torjua käytännössä, Susanna Maanoja kertoo.

Tietyt mikrobit voivat lisätä käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen ympäristövaikutuksia

Käytetyn ydinpolttoaineen käsittelemiseksi on rakenteilla uusia geologisia loppusijoitustiloja, esimerkiksi Suomessa Olkiluodossa, sillä se on tämänhetkisen tiedon mukaan paras tapa eristää korkea-aktiivinen käytetty ydinpolttoaine ihmisten elinympäristöstä. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksessa tiettyjen mikrobien aktiivisuus voi kuitenkin lisätä loppusijoituksen ympäristövaikutuksia. Maaperässä elävät sulfaattia pelkistävät mikrobit tuottavat sulfidia, joka voi hapettaa kuparista valmistettuja loppusijoituskapseleita ja siten johtaa radioaktiivisten aineiden vapautumiseen ympäristöön, joskin hyvin pitkällä aikavälillä. Sulfaattia pelkistävien mikrobien kasvaminen kapselien läheisyydessä minimoidaan hautaamalla kapselit tiheään ja paisuvaan bentoniittisaveen, joka lienee usealle tutumpi materiaali kissanhiekkojen raaka-aineena.

– Bentoniitin mukana loppusijoitustiloihin voi kuitenkin kulkeutua orgaanista ainesta, jota maaperän mikrobit voivat käyttää ravintonaan. Toinen tutkimustavoitteeni oli selvittää, kuinka paljon eri bentoniittimateriaalit sisältävät orgaanista ainesta ja olisiko mahdollista, että ne ruokkisivat sulfaattia pelkistäviä mikrobeita ja sitä kautta lisäisivät sulfidin muodostusta loppusijoitustiloissa, Susanna Maanoja kertoo.

– Kaikkien mahdollisten sulfidin muodostukseen liittyvien prosessien selvittäminen ja huomioonottaminen on tärkeää käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuden takaamiseksi, hän jatkaa.

Susanna Maanoja työskentelee tällä hetkellä tutkimus- ja kehitysinsinöörinä Eurajoella Posiva Oy:ssä, joka on maailman johtava loppusijoittaja. Posiva Oy aloittaa käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen 2020-luvulla.

Filosofian maisteri Susanna Maanoja ympäristötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Control of Microbial Activity by Engineered Barriers in Subterranean Waste Disposal tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 27.8.2021 kello 9.00 Festia-rakennuksen salissa FA133 Pieni Sali 2 (Korkeakoulunkatu 8, 33720 Tampere). Vastaväittäjinä toimivat filosofian tohtori, yksityinen konsultti Simcha Stroes-Gascoyne ja professori Jurate Kumpiene Luleån teknillisestä yliopistosta. Kustoksena toimii professori Jukka Rintala tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.

Väitöstilaisuuteen on kutsuttu rajallinen määrä osallistujia koronarajoitusten vuoksi. Yleisön on mahdollista seurata väitöstä Zoom-etäyhteyden kautta.

Väitöksen teknisenä tukihenkilönä toimii tohtorikoulutettava Veera Koskue, joka vastaanottaa yleisön kysymyksiä väitöksen aikana (kysymykset esitetään väitöstilaisuuden lopuksi): veera.koskue@tuni.fi

Tiedekunnan opintohallinto toimittaa pyydettäessä pdf-version koko väitöskirjasta. Lähetä viesti osoitteeseen: ens.doc.tau@tuni.fi