Metsäteollisuuden energiatuotannossa syntyvän tuhkan hyötykäyttö: haitallisten asineiden kulkeutuminen

Suomen metsäteollisuuden energiantuotannossa syntyy vuosittain noin 350 000 tonnia maa- ja ympäristörakentamisessa hyödyntämiskelpoista lentotuhkaa. Lähitulevaisuudessa logistiikka- ja varastokustannukset tulevat kasvamaan edelleen ympäristölainsäädännön kiristyessä. Tuhkan uusiokäyttöastetta pitäisi kasvattaa edelleen, jotta kulut pysyisivät alhaalla. Suurin hyötykäyttöpotentiaali tuhkalle muodostuu sen käytöstä luonnon kiviainesta korvaavana materiaalina erilaisissa rakennuskohteissa. Metsäteollisuus ry:n koordinoimassa hankkeessa tutkittiin tierakenteen sisällä käytetyn lentotuhkan ympäristövaikutuksia. Tuhkasta liukenee veteen aineita kuten fluoridia, kloridia, molybdeenia, seleeniä ja sulfaattia. Aineet kulkeutuvat veden mukana ympäristöön nostaen maa- ja pohjaveden pitoisuuksia. Suurina pitoisuuksina monet tuhkan aineista ovat terveysriski lähiseudun ihmisille ja eläimille. Aineiden kulkeutumista tierakenteista ympäristöön tutkittiin työtä varten ohjelmoiduilla numeerisilla laskentamalleilla. Laskentamallien avulla työssä voitiin tutkia moninkertainen määrä tilanteita empiiriseen mittaamiseen verrattuna ja seuloa tuloksista kulkeutumiseen vaikuttavat päätekijät. Vesien virtausta kuvattiin Richardsin yhtälöön perustuvalla ratkaisulla. Aineiden kulkeutumismallissa otettiin huomioon advektio, dispersio sekä aineiden pidättyminen maahan. Aineiden kulkeutumista tutkittiin tierakenneprototyypeillä, joihin sijoitettiin tutkittavat tuhkamäärät. Teiden päällysteitä simuloitiin imeynnän määrän avulla. Päällystetyn asfalttitien läpi imeytyvä vesimäärä oli kaksi tai kolme kertaa pienempi kuin peitetyn eli pintastabiloidun hiekkatien. Pitoisuuksia seurattiin tierakenteen vieressä olevassa kaltevassa rinteessä ja niitä verrattiin Sosiaali- ja terveysministeriön asetukseen talousveden laatuvaatimuksista. Tuhkasta liukenevaan ainemäärään vaikutti tutkitun tierakenteen leveys, tuhkarakenteen paksuus, liukenevan aineen määrä tuhkassa ja tiepäällysteen läpi imeytyvä vesimäärä. Pitoisuusrintaman etenemiseen maassa vaikuttivat imeyntämäärän lisäksi maan vedenjohtavuus, rinteen kaltevuus, vettä johtavan maaprofiilin paksuus ja aineen kemialliset ominaisuudet. Suurimmat pitoisuudet suhteessa aineiden raja-arvoihin syntyivät sulfaatista ja fluoridista. Päällystetyillä rakenteilla pitoisuusrajat ylitettiin suurimmilla tuhkamäärillä ja rinteen kaltevuuksilla. Peitetyillä rakenteilla pitoisuusrajat ylitettiin kaikilla suurimmilla tuhkarakenteilla kaltevuusarvosta riippumatta