Tutkimus

Sementtiteollisuus tuottaa 8 % maailman hiilidioksidipäästöistä ja hiekka uhkaa loppua. Me tutkimme, miten hiekka korvataan ja miljoonat teollisuuden jätetonnit muutetaan raaka-aineiksi.

Rikastushiekka

Kun malmista poistetaan sivukivi, syntyy jätteenä rikastushiekkaa, jota säilötään isoissa patoaltaissa. On kuitenkin muita, turvallisempia teknologioita säilöä sitä. Rikastushiekasta voitaisiin myös valmistaa uusia tuotteita. Nyt yli 71 % kaivosten kokonaisnostosta päätyy kaatopaikalle ja kaivannaisjäte muodostaa noin 76 % kaikesta maassamme syntyvästä jätteestä.

Vesi

Vesi on kriittistä kaivos- ja rikastustoiminnassa. Erityisesti runsassateisilla alueilla vesitaseen hallinta on tärkeää, jotta vältetään patoallasmurtumat. Erilaiset vedenkäsittelytekniikat tarjoavat tähän uusia työkaluja. Niillä varmistetaan päästövesien puhtaus.

Hiilidioksidi

Kaivostoiminnan suorat hiilidioksidipäästöt ovat verrattain alhaiset. Alalla tehdään paljon töitä niiden edelleen alentamiseksi sähköistämällä kaivoskalustoa ja luopumalla koksin käytöstä. Kaivostoiminta vaikuttaa positiivisesti ilmastoon tuottamalla akkumetalleja, joita tarvitaan sähköistymisessä.

Me ratkaisemme globaaleja ongelmia

Xplorerin koti on LUT-yliopiston School of Engineering Science. Xplorer tuo kaivostekniikan UNESCO-verkostoon vahvaa erotustekniikan, jätteidenkäsittelyn ja kiertotalouden osaamista. Tutkimuksemme painopiste verkostossa ovat rikastushiekat ja kaivosvedet. Tavoitteena on, että rikastushiekat voidaan hyödyntää raaka-aineena ja luopua kipsisakka-altaista. Kaivosvedet pyrimme saamaan suljettuun kiertoon niin, että mitään ei lasketa vesistöön. Ratkaisut kestävään kaivosteollisuuteen löytyvät, kun niitä aktiivisesti etsitään.

Me teimme uuden, ekologisen rakennusmateriaalin

Professori Häkkisen johtamassa Urban Infra Revolution -hankkeessa kehitettiin betonia korvaavaa materiaalia. Sen raaka-aineena käytettiin teollisuuden jätteitä ja sivuvirtoja, muuan muassa rakennusjätettä, kaivosteollisuuden rikastushiekkoja ja metsäteollisuuden tuhkia.

Hankkeessa onnistuttiin tuottamaan uusi, 3D-tulostettava raaka-aine, joka on lähes täysin (99,6 %) tehty teollisuuden sivuvirroista ja ilman sidoskemikaaleja. Hankkeessa kokeiltiin erilaisia valmistusreseptejä, ja parhaimmillaan hiilidioksidipäästöt olivat 98 prosenttia pienemmät kuin perinteisen betonin valmistuksessa. Lisäksi materiaalia voi muotoilla vapaasti. Uutta materiaalia testataan nyt sata metriä pitkässä meluaidassa, joka on pystytetty lappeenrantalaisen koulun ja rautatien väliin. Potentiaalinen ekologinen rakennusmateriaali on syntynyt.

Kuva: FIMATEC

Mitä me tutkimme?

Kehitin väitöstyössäni menetelmää, jolla kaivosvesiä voidaan puhdistaa ja käyttää uudelleen. Silloin on mahdollista noudattaa tiukkoja päästörajoituksia. Vedet on mahdollista puhdistaa ilman kemikaaleja poistamalla vedestä sähkökoagulaatiolla samanaikaisesti useita liuenneita epäpuhtauksia kuten sulfaatti, nitraatti, syanidi, ammonium ja haitalliset metallit. Saamieni tulosten perusteella voimme jatkaa kehitystyötä niin, että menetelmää voi käyttää teollisuudessa.

Maria Mamelkina

Tutkin kriittisten materiaalien saatavuusongelmia ja miten kierrättämisellä ehkäistään raaka-ainepulaa. Arvioin myös kierrätyksen kestävyyttä ympäristön kannalta tutkimalla energiankäyttöä ja hiilidioksidipäästöjä. Nykyihmiset ovat riippuvaisia kriittisistä raaka-aineista. Niitä käytetään kaikessa – ruoassa, elektroniikassa, akuissa, puhelimissa, lääkkeissä, tietokoneissa.

Saeed Rahimpour Golroudbary

Toimin nuorempana tutkijana teollisen hydrometallurgian tutkimusryhmässä ja tutkin metallien talteenottoa kierrätysraaka-aineista reaktiivisella neste-nesteuutolla. Esimerkiksi litium-ioniakkujen kierrätyksessä akkujen sisältämät metallit liuotetaan happoon, josta uutolla pystytään epäpuhtauksien seasta erottamaan vaikkapa kobolttia, mangaania ja nikkeliä. Menetelmä auttaa parantamaan kaivosteollisuuden resurssitehokkuutta, sillä hydrometallurgiset menetelmät ovat käyttökelpoisia heikkolaatuisillekin raaka-aineille.

Niklas Jantunen

Tutkimuksesta vastaava

Monien teollisuudeanalojen tulevaisuus riippuu siitä, miten hyvin ne pystyvät siirtymään kiertotalouteen. Xplorer on aktiivisesti mukana muutostyössä. Me kehitämme yhdessä kumppaneidemme kanssa innovatiivisia ratkaisuja kestävää tulevaisuutta varten.

teollisuusprofessori Jutta Nuortila-Jokinen