Popis: |
Tiivistelmä. Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli tutkia typen ja fosfori talteen ottamista biokaasulaitoksilla syntyvistä nestemäisistä jätevirroista, joita kutsutaan rejektivesiksi. Ravinteet voidaan ottaa talteen saostamalla ne kiinteään muotoon struviitiksi, joka on magnesiumista, typestä ja fosforista koostuva mineraali. Rejektiveden sisältämän suuren typpipitoisuuden ansiosta se on sopiva raaka-aine struviitin saostamiseen, jolloin saadaan samaan aikaan sekä puhdistettua jätevettä että tuotettua arvokasta lannoitteeksi kelpaavaa tuotetta eli struviittia. Ravinteiden hyödyntäminen erilaisista jätevirroista on kestävän kehityksen kannalta oleellinen aihe, koska esimerkiksi teollisesti valmistettujen lannoitteiden tuottaminen kuluttaa hyvin paljon energiaa sekä tuottaa runsaasti hiilidioksidipäästöjä. Struviittin erityisominaisuus tavanomaisiin mineraalilannoitteisiin verrattuna on sen niukkaliukoinen luonne, jonka ansiosta se vapauttaa ravinteita hitaasti kasvien käyttöön estäen ylimääräisten ravinteiden huuhtoutumisen, joka on usein todellisuus nopeasti liukenevien mineraalilannoitteiden kohdalla. Rejektivesien sisältämä typpi on nestemäisessä rejektivedessä valmiiksi reaktiivisessa muodossa ammoniakkina, jolloin sen sitominen erilaisiin mineraaleihin, kuten struviittiin ei kuluta yhtä paljon energiaa kuin teollisten lannoitteiden valmistaminen. Esimerkiksi typpilannoitteiden valmistusprosessissa ilman sisältämästä epäreaktiivisesta typpikaasusta valmistetaan ensin ammoniakkia, josta lannoitejalostus jatkuu edelleen. Epäreaktiivisen lähtöaineen, kuten typpikaasun jalostaminen kuluttaa paljon energiaa ja luo huomattavia päästöjä maailmanlaajuisesti. Vastaavasti fosforilannoitteiden tuottamiseen ei kulu yhtä paljon energiaa, mutta ne valmistetaan fossiilisista fosfaattimineraaleista, joiden saatavuus on rajattu. Fosfaattiesiintymät myös jakautuvat hyvin epätasaisesti maailmassa ja suurin osa niistä onkin sijoittunut vain muutaman eri maan alueelle. Fosforin epätasainen jakautuminen tekee siitä kriittisen raaka-aineen lannoiteteollisuudelle ja on siten yhteydessä koko maailman ruokaturvallisuuteen. Rejektivedet sisältävät runsaasti typpeä, mutta fosforia ja magnesiumia niissä ei ole yhtä paljon. Prosessiin täytyy lisätä magnesiumia ja fosforia, jotta rejektiveden sisältämät ravinteet saadaan otettua talteen ja kierrätettyä mahdollisimman tehokkaasti. Struviitin saostumisreaktio vaatii alkaliset olosuhteet, joten myös emäksen lisäys on välttämätöntä. Struviitin saostaminen erilaisista jätevirroista on ollut tunnettu ilmiö jo vuosikymmeniä ja täyden mittakaavan prosesseja on käytössä myös Euroopassa. Teknologian laajempaa käyttöönottoa ja tunnettavuutta rajoittaa kuitenkin prosessin vaatimat kemikaalimäärät, jotka luovat suurimman osan prosessin kustannuksista. Magnesium- ja fosforikemikaalien sekä emäksen korvaaminen kustannustehokkailla ja runsaasti saatavilla olevilla aineilla on edelleen monien tutkimusten kohteena ja erityisesti kierrätyslähteistä peräisin olevien magnesiumkemikaalien esikäsittelyyn tarvitaan lisätutkimusta. Kustannustehokkaiden kemikaalien avulla struviitin saostuksesta voi tulla tunnetumpi ja käytetympi menetelmä, jonka avulla voidaan ottaa talteen jätevirtojen sisältämät arvokkaat ravinteet ja helpotetaan jäteveden jatkokäsittelyä. |