7.5.2020
En enorm mängd slaggprodukter från industrin och byggen dumpas som avfall. Som jämförelse utgör det kommunala hushållsavfallet bara tre procent av totalavfallet. Åbo Akademi är med i ett projekt där man försöker komma åt slaggprodukterna och hitta sätt att ta tillvara materialet som annars dumpas.
CircVol är ett projekt finansierat av Europeiska Unionen (Europeiska regionala utvecklingsfonden (ERUF), Egentliga Finlands förbund, Hävkraft från EU 2014–2020) med fokus på cirkulär ekonomi och miljötänkande. Den specifika inriktningen är att identifiera sidoströmmar, det vill säga avfall som till exempel slaggprodukter, askor och jordmaterial, som kommer från industrin och från infrastrukturbyggen. För vissa sidoströmmar finns det bra återanvändningsmöjligheter idag, men en stor del av sidoströmmarna dumpas.
CircVol-projektet vill utveckla ett ekosystem för omhändertagandet av dessa sidoströmmar där de annars problematiska materialen kan komma till nytta.
– Projektet började 2018 och fortsätter ännu detta år, säger Oskar Karlström, akademiforskare i oorganisk kemi vid Åbo Akademi.
– I Finland är förutom Åbo Akademi också städerna Helsingfors och Uleåborg involverade, tillsammans med en mängd andra samarbetspartners.
Inom EU kommer mer än 90 procent av det sammanlagda avfallet från tillverkningsindustrin. Särskilt från skogs-, metall-, och gruvindustrin samt energisektorn. Kommunernas hushållsavfall är å sin sida bara tre procent av totalavfallet.
Trots det finns det redan flera projekt som koncentrerar sig på att göra något av kommunernas avfall, medan vissa av industrins sidoströmmar hittills inte ägnats någon större uppmärksamhet – även om de existerande återanvändnings- och raffineringsteknologierna redan är långt utvecklade och kunde sättas i arbete. Oorganisk kemi har senaste 40 åren forskat i användandet av industriella sidoströmmar.
– Nyligen forskade vi till exempel i hur man bättre kan använda giftiga restprodukter som bildas när man i industriell skala återvinner bilar, säger Karlström.
– För Åbos del studerar vi i detta projekt vad man bättre kunde göra med bland annat muddringsmassan från Aura å, istället för att dumpa. Det är nämligen inte tillåtet att dumpa muddringsmassorna i fjärden Erstan utanför Åbo mera. Samtidigt studerar vi bland annat vad man kunde göra med leran från torgparkeringen.
– Vi har så här långt fått en del lovande resultat. Bland annat har vi utrett att muddringsmassa kan blandas med aska från Nådendals biomassa-förbränningsanläggning. Vi har även identifierat och karakteriserat sidoströmmar från några andra industrier i Åboregionen och vi har också tillgång till cement som vi använder som tillägg för att få ett kemiskt stabilt ämne som kan användas som fyllnadsmaterial vid nybyggen. Muddringsmassorna kan alltså användas som grund för bostadsområden förutsatt att massorna prepareras, annars är materialet för mjukt. Ett av målen för muddringsmassorna är de planerade nybyggena vid Färjstranden på Hirvensalo. Marken vid Färjstranden kräver stabila tilläggsmaterial för att det inte går att bygga direkt på den.
Mindre cement
En prioritet nationellt och också globalt är att begränsa användningen av cement och hitta ersättande material. I Åbo är det här prioriterat både på grund av behovet att kunna göra något av muddringsmassorna, för att man helt enkelt måste placera dem annanstans än i havet, och för att reducera koldioxidutsläppen som hör ihop med tillverkningen av cement.
Den som följer med internationella nyheter kan erinra sig om att det finns en poäng i ersättande material för cement då även en global sandbrist hotar.
Ett sätt är som sagt att blanda muddringsmassan med industriella sidoströmmar som aska och kalkdamm. Kraftverket i Nådendal producerar kontinuerligt stora mängder aska – en produkt som är tillgänglig och bekant för processkemisterna vid Åbo Akademi tack vare de goda kontakterna med industrin. Vid laboratoriet för oorganisk kemi har man jobbat mycket med keramik, vilket visar sig vara användbar kunskap även när man ska experimentera fram recept på fyllnadsmaterial.
– Eftersom vi kan keramik förstår vi oss på lera. Vi kan lerans egenskaper, hur den bör behandlas för att få den att bete sig på specifika sätt, säger Leena Hupa, professor i oorganisk kemi vid Åbo Akademi.
– Och utgående från den kemiska förståelsen vet vi vilka material som går att använda för att åstadkomma en stabiliserande effekt, säger Thomas Kronberg, doktorand i oorganisk kemi vid Åbo Akademi.
En annan aspekt, som inte är så vanlig för forskare som är vana med att jobba i labb är att man i projekt som detta behöver komma ut och göra storskaliga experiment i terrängen.
– Det är stor skillnad på att utomhus göra experiment på ett område på säg 50 kvadratmeter och på att göra småskaliga labbexperiment. Det är skillnad på vad som syns. Det vi försöker uppnå är en form av stabilitet på materialet som fortfarande tillåter att det går att gräva i slutprodukten. Materialet får alltså varken bli för hårt eller löst, säger Jan-Erik Eriksson, projektingenjör i forskningsgruppen.
– Resultat från experimenten med muddringsmassorna och askan från kraftverket i Nådendal kunde användas då man börjar stabilisera marken i Färjstranden. Ett krav är förstås att allt vi använder ska vara ”rent”. Och att till exempel inga tungmetaller frigörs ur massorna under en överskådlig tid.
Söka tillstånd är ett nytt inslag
Att få ett grepp om alla material som finns att tillgå som just nu försvinner som avfall är en nationell angelägenhet som hör ihop med ett effektivare och miljövänligare Finland.
– Men ännu har ingen en totalkoll på alla de sidoströmmar som finns ens här i Åboregionen. Vi jobbar intensivt med att identifiera nya sidoströmmar tillsammans med våra industrikontakter, säger Oskar Karlström.
– Vi utvecklar nya recept för att göra något med de material som finns att tillgå lokalt. Det har visat sig vara en komplicerad process att få tillstånd att göra experiment i större skala, och vi väntar oss ett positivt beslut inom de närmaste veckorna för experiment vid Nådendals bostadsmässa, säger Thomas Kronberg.
Det är också en av de nya aspekterna för forskarna i oorganisk kemi när de jobbat inom CircVol. Hittills har man främst samarbetat med andra universitet, högskolor och industrier, men nu samarbetar man med kommuner och städer. Att arbeta med städer innebär bland annat att man behöver söka miljötillstånd som är ett moment som man inte är van att göra.
– Som forskare är några av huvuduppgifterna att lära sig förstå fenomen bättre, att förstå hur något ämne beter sig under specifika omständigheter, hur en sak hänger ihop med en annan, hur något passar in i ett större mönster. Det är en del av vad grundforskning vanligtvis går ut på. I ett sådant här projekt handlar det att hitta sätt att implementera kunskap så att den gör nytta ute i samhället, säger Karlström.
11 miljoner toalettstolar
Materialet som finns att tillgå genom sidoströmmarna är omfattande. För att illustrera: ur det lermaterial som man sprängt och grävt upp ur torgparkeringen – som även om det är ett förhållandevis stort bygge ändå bara är ett bygge – kunde man tillverka 11 miljoner toalettstolar eller 350 miljoner tegelstenar.
– Det finns enkla versioner av vad man kan göra med material som lera, sedan finns det mera avancerade saker som kan göras, men ofta måste man använda mycket energi vid tillverkningen. Detta är alltså både en fråga om energieffektivitet och kostnad, säger Leena Hupa.
– I framtiden kommer juridiken i EU sannolikt att ta i beaktande flera produkter och material än idag, där tillverkarna av en produkt är ansvariga för produkten hela vägen från tillverkning till kassering, säger Kronberg.
Circvol
Den övergripande tanken för Åbo, och de andra städerna som är involverade, är att hitta användning för storskaliga industriella sidoströmmar och jordmassor som kommer från utbyggnaden av infrastruktur. Vettiga sätt att angripa problemet förväntas leda till både betydande ekonomiska besparingar och minskade koldioxidutsläpp.
Som exempel: det är numera förbjudet att dumpa lera från muddringen av Åbo hamn och Aura å i Erstan. Tanken är att istället hitta sätt att använda muddringsmassorna i byggnationer på land.
För forskarna i oorganisk kemi vid Åbo Akademin är en uppgift att utveckla en metod för att stabilisera muddringsleran så att den går att bygga på. Ett sätt som utreds är att blanda aska och andra industriella sidoströmmar med leran. Då kan också mängden bindande material, som cement reduceras vilket i sin tur betyder mindre koldioxidutsläpp som uppstår vid produktionen av cement.
Städerna som är involverade har olika utmaningar:
- Åbo ska ta hand om muddringsmassor och hitta sätt att använda lerjordar.
- Tammerfors ska ta upp fiberrester ur sjövattnet i närheten av staden – rester som kommer från utsläpp från cellulosaindustrin för flera decennier sedan.
- Uleåborg ska hitta sätt att ta tillvara sidoströmmar som en del av vattenskyddet, experimentera med nonfood-odling, och hyperspektrafotografering.
- Samtliga städer studerar olika digitala lösningar.
- Både Åbo och Uleåborg ska använda metan som bränsle i trafiken.
Projektet i Finland koordineras av Turku Science Park Oy. Partner i projektet är Helsingfors stad, Uleåborgs stad, Egentliga Finlands förbund, Åbo yrkeshögskola, Åbo Akademi, Tammerfors universitet, Geologiska forskningscentralen, Forum Virium, Finlands miljöcentral och Uleåborgs yrkeshögskola.
CircVol-projektet är ett projekt som omspänner hela Europeiska Unionen. Enligt utredningar finns 2,8 miljoner kontaminerade områden inom EU som bör åtgärdas. 30 procent av de kontaminerade områdena är förorenade med tungmetaller. Att förbättra kvaliteten på jordmånen i de kontaminerade områdena beräknas kosta 20 miljarder euro under de följande 20 åren.