LUT kemian tutkija Jarno Kohonen tutkii stabiloidusta sedimentistä lienneita ravinteita ionikromatografilla.
Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa on syntymässä uudenlainen ratkaisu satama-altaiden siivoamiseen: pohjaan kertyneiden myrkkyjen sitominen sementillä. Turvallisiksi sementoidut maa-ainekset voidaan hyötykäyttää maarakentamisessa.
Lappeenrannan teknillisen yliopiston kemiantekniikan laboratoriossa kehitetään sementtiseosta, joka voitaisiin sekoittaa suoraan merenpohjan pilaantuneeseen sedimenttiin eli maa-ainekerrokseen.
Stabiloinniksi kutsutussa prosessissa sedimenttiin kertyneet haitalliset aineet sidotaan sementtiin ja muutetaan samalla sedimentin rakenne sellaiseksi, että myrkyt eivät pääse liukenemaan siitä pois.
Stabiloituna sedimentti myös kovettuu ja muodostaa erittäin kestävän rakenteen. ”Tarkoituksena on, että näin stabiloitua, ympäristöllisesti käyttökelpoista sedimenttiä hyödynnetään erilaisissa maarakennuskohteissa niin maalla kuin meressäkin”, kertoo LUT Kemian professori Heli Sirén.
Sementtiseokselle haetaan oikeaa koostumusta selvittämällä, kuinka haitta-aineet sitoutuvat eri vaihtoehtoihin, ja kartoittamalla erilaisia sideaineita, kuten lentotuhkaa. Sementtinäytteet tutkitaan muun muassa alkuaineanalysaattorilla ja ionikromatografilaitteistolla ja pinnan kiderakenne elektronimikroskoopilla.
Yhteistyössä Ramboll Finland Oy:n kanssa laboratorio selvittää myös erilaisten fysikaalisten ja kemiallisten olosuhteiden, kuten lämpötilan, ja sedimentin orgaanisen aineen vaikutusta stabiloidun massan kosteudensietokykyyn ja liukenemisominaisuuksiin. Massojen suunniteltu hyötykäyttö asettaa omat vaatimuksensa aineen lujittumisen ja geoteknisen kantavuuden osalta.
Kun sopiva sementti saadaan aikaan, sillä stabiloitu sedimentti voidaan käyttää esimerkiksi satamien ja laivaväylien pohjissa sekä satamarakenteissa. Jos satamien rakentamisessa tarvittavista suurista maa- ja kiviainesmääristä osakin voidaan korvata stabiloiduilla sedimenteillä, säästetään merkittävästi uusiutumattomia kiviainesluonnonvaroja.
Kun merenpohjan muoto ja virtaukset kasaavat raskasmetallit tiettyihin kohtiin, sedimentin stabilointikäsittely on mahdollista tehdä juuri siellä, missä raskasmetallit ovat rikastuneet. Pilaantunut merenpohja voidaan periaatteessa suojata myös sementtikuorella, joka jää paikalle pysyvästi.
Se on kuitenkin keino, johon turvaaminen vaatii harkintaa.
”Jos pohja päällystetään sementillä, se tarkoittaa, että siltä kohtaa eliöstö kuolee. Elämän elpymiseen meren pohjalla kuluu monta vuotta”, Sirén muistuttaa.
Pohjaan valettavat kuoret soveltuvatkin hänen mukaansa vain erityistapauksiin.
Työkaluja kaikille Itämeren maille
Lappeenrannassa selvitetään parhaillaan laajemminkin erilaisten menetelmien, esimerkiksi massastabiloinnin ja prosessistabiloinnin, sekä ruoppauksen soveltuvuutta sedimenttien käsittelyyn.
LUT Kemian vetämä tutkimuskokonaisuus on osa EU:n rahoittamaa kolmivuotista hanketta, jossa kehitetään ja testataan moderneja ratkaisuja Itämeren pilaantuneiden sedimenttien käsittelyyn ja hyödyntämiseen erityisesti satamaympäristössä. Samalla on määrä syntyä unionitason yhtenäinen ohjeistus asiasta. Sellaista ei tätä nykyä ole, vaan sedimenttien käsittelyä säätelevät pelkästään kansalliset lait.
SMOCS-projektissa (Sustainable Management of Contaminated Sediments in the Baltic Sea) ovat Suomen lisäksi mukana Ruotsi, Puola, Liettua ja Saksa.
LUT Kemialla on aiempaakin kokemusta samantyyppisestä stabiloinnista, jota se nyt tutkii. Vuosina 2006–2008 toteutetuissa Suomen ja Venäjän yhteishankkeissa rakennettiin teitä, joiden kantavissa kerroksissa käytettiin lentotuhkan ja sementin seosta.
Yhä jatkuvassa seurantatutkimuksessa selvitetään, miten routiminen ja muut ilmasto-olosuhteet vaikuttavat teihin. Se tiedetään jo, että stabiloitu massakerros kykenee imemään vettä haurastumatta tai lohkeilematta.
Massastabilointi on kehitetty maalla olevia pehmeitä maakerroksia varten, mutta sitä on kokeiltu myös satama-altaisiin sijoitettujen ruoppaussedimenttien käsittelyyn.
”Satamissa ympäristöllisesti ja ehkä myös taloudellisesti parempi vaihtoehto on kuitenkin prosessistabilointi, jossa ruoppausmassa käsitellään siinä vaiheessa, kun sitä siirretään proomusta altaaseen”, Heli Sirén sanoo.
Eri menetelmiä testataan kenttäkokeissa, jotka tehdään Kokkolan, Gävlen, Klaipeidan ja Gdynian satamissa. Samalla selvitetään muun muassa erilaisten ruoppaustapojen vaikutusta veden samentuman leviämiseen ja hallintaan. Ympäristönäkökohtien lisäksi tutkitaan myös kustannukset.
Teksti: Anna-Liisa Pirhonen
Kuva: Timo Mikkola
Teksti on julkaistu Kemia-lehdessä 7/2010