Jätteenpolton pohjakuonan hyödyntäminen maarakentamisessa, diplomityö Nina Keränen

Yhdyskuntajätteen poltossa syntyy pohjakuonaa, jonka hyödyntämismahdollisuuksia on pyritty tutkimaan laajalti. Tässä työssä tutkittiin Fortum Waste Solutions Oy:n käsittelemää pohjakuonaa ja sen soveltuvuutta sideaineeksi kantavaan kerrokseen. Tutkittavaa pohjakuonaa oli kahdessa eri raekokoluokassa, 0–1,7 mm ja 1,7–13 mm. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena sekä laboratoriokokeina.

Kirjallisuuskatsauksessa käytiin läpi pohjakuonien syntyminen sekä niiden yleiset ominaisuudet. Työssä selvitettiin myös kuonien lujittumisominaisuuksia sekä itsekseen että erilaisten aktivaattorien kanssa. Lisäksi selvitettiin kuonien käsittely- ja hyödyntämismahdollisuuksia.

Kokeellisessa osuudessa tutkittiin saadun pohjakuonan perusominaisuudet sekä lujuusominaisuuksia eri sideaineiden (kalsiumhydroksidi ja sementti) kanssa. Molemmista kuonajakeista tutkittiin partikkelikokojakauma, tiheys, hehkutushäviö, kemiallinen ja mineraloginen koostumus, liukoisuusominaisuudet sekä tehtiin termogravimetrinen analyysi. Lisäksi molemmille jakeille tehtiin puristuslujuuskokeet 10 %:n sementin ja kalsiumhydroksidin lisäyksellä. Näiden tulosten perusteella todettiin, että hieno (0–1,7 mm) pohjakuona on potentiaalisempi materiaali käytettäväksi sideaineena.

Hienolle pohjakuonalle suoritettiin lisäkokeita eri sideainemäärillä. Valmistetuille koekappaleille suoritettiin puristuslujuusmittauksia, laskettiin absorptioarvot sekä mitattiin kemiallinen ja mineraloginen koostumus että liukoisuusarvot. Tutkimusten perusteella koekappaleet eivät saavuttaneet haluttuja lujuusominaisuuksia, joten tutkittava kuona ei sovellu sellaisenaan käytettäväksi sideaineena kantavan kerroksen lujittamisessa. Yhtenä syynä toimimattomuudelle voi olla korkea orgaanisen aineen määrä, johon korkea hehkutushäviö ja liuenneen orgaanisen hiilen määrä viittaavat. Orgaanisen aineksen määrä voitaisiin vielä varmistaa TOC-analyysin avulla.

Kuonan ominaisuuksia voisi mahdollisesti parantaa kehittämällä poltto- tai käsittelyprosessia. Vaikka tutkittava kuona ei soveltunut sideaineeksi, alkuperäinen hienontamaton jae voisi mahdollisesti soveltua muuhun käyttöön, esimerkiksi korvaamaan luonnonkiviainesta tien jakaviin kerroksiin. Koska pohjakuonien ominaisuudet vaihtelevat jätteenpolttolaitoksen mukaan, tämän työn tuloksia ei voi yleistää koskemaan kaikkia jätteenpolttolaitosten kuonia.