Jätevesilietteestä ja biohiilestä ratkaisu suljettujen kaivosalueiden ympäristöhaasteisiin

Kaivostoiminnasta syntyvien jätteiden läjitysalueet ovat usein maisemahaitta, ja ne kertovat myös kaivostoiminnan ympäristöhaasteista. On sekä toimijoiden imagon että alueen läheisyydessä asuvien kannalta tärkeää, että päättyneen kaivostoiminnan jälkihoidosta huolehditaan. Luonnonvarakeskuksen (Luke), Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) ja Oulun yliopiston kaivannaisalan yksikön (OMS) Biopeitto-hankkeessa kaivannaisjätteiden jälkihoitoon ja maisemointiin kehitettiin lupaavia biohiilipohjaisia ratkaisuja.

Biohiilen hyödyntäminen kaivannaisjätteiden peittomateriaaleissa ja viherrakentamisessa – Biopeitto -hankkeessa testattiin biohiilipohjaisia sulkemisratkaisuja kaivannaisjätteiden peittämiseen. Tavoitteena oli löytää peittomateriaaleista yhdistelmiä, jotka parantavat kuivapeiton pitkäaikaisominaisuuksia, vedenpidätyskykyä sekä hiili- ja ravinnetasapainoa.

Biohiili helpottaa läjitysalueiden vihertämistä

Kun happea sisältäviä sade- tai sulamisvesiä valuu sulfidipitoisten kaivannaisjätteiden läpi, syntyy happamia ja metallipitoisia suotovesiä, jotka voivat päätyä luonnonvesiin. Siksi kaivannaisjätteet peitetään yleensä paksulla moreenikerroksella. Tutkimuksessa kompostoitua jätevesilietettä ja biohiiltä lisättiin moreenipeittoon orgaaniseksi kerrokseksi kasvihuonekokeissa ja Kolarin Rautuvaaran rikastushiekka-altaan alueella.

Orgaaninen aines pidättää vettä ja auttaa peittorakennetta varastoimaan sitä. Se on välttämätön kasvien menestymiselle erityisesti kuivina kausina. Lukessa selvitettiin erityisesti sitä, miten orgaaninen aines vaikuttaa kasvien menestymiseen.

Rautuvaaran koealueelle kylvettiin heinä-apilaseos sekä istutettiin männyntaimia ja pajupistokkaita. Noin 10 prosentin kompostilisäyksellä heinämäinen kasvillisuus muodosti nopeasti peittävän kasvuston. Myös 10 prosentin biohiililisäyksestä oli apua: kyllästyttyään vedellä biohiili luovutti kosteutta kasveille kuivina jaksoina.

Biohiiltä sisältävissä kasvualustaruuduissa suotovesikeräimiin kertyi vähemmän vettä ja kasvipeite kehittyi nopeammin kuin pelkkää moreenia tai moreenin lisäksi vain kompostia sisältäneissä koeruuduissa. Biohiilen sitoma ja kasvien haihduttama vesi selittää ainakin osan eroista suotovesien määrässä.

– Kasvualustan juurikerroksen lämpötilaa seurattiin, ja mittaukset osoittivat, että biohiilellä aikaansaatu tiheä kasvipeite säilyttää maaperän lämpötilan tasaisempana ja korkeampana. Sekin edistää kasvien kasvua, kertoo Luken tutkija Kari Mäkitalo.

Biohiili lisäsi myös kasvualustan ja suotovesien pH-arvoa, jolloin ravinteet ovat helpommin kasvien saatavilla ja ne pystyvät kohdentamaan enemmän resursseja maanpäälliseen kasvuunsa. Lisäksi biohiili vähensi liukoisten metallien määrää kasvualustassa ja kasveissa. Kasvit näyttivät varastoivan monet metallit juuristoonsa. Tämä muutos kasvien kasvutavassa on suuri etu kaivosalueiden peittoratkaisuissa siellä, missä juuret eivät saa rikkoa vettä läpäisemättömiä kerroksia.

Biohiili on biomassasta keinotekoisesti tuotettua hiiltä. Sitä saadaan aikaan pyrolyysillä eli kuivatislauksella, jossa biomassasta kaasutetaan haihtuvat ainesosat hapettomissa tai happiköyhissä oloissa muutamien satojen asteiden lämpötilassa

Kaupallisia niittykasviseoksia kaivosalueille

Monet kuivuutta sietävät heinälajit kasvavat nopeasti tuottaen tehokkaasti maanpäällistä biomassaa. Samalla ne kasvattavat laajan juuriston. Ruohovartiset typensitojat (Rautuvaaran kokeissa valkoapila) ovat hyviä lajeja seosheinän joukossa, koska ne eivät vaadi typpilannoitusta ja jättävät runsaasti typpeä maahan muidenkin kasvien käyttöön.

– Ainakin pohjoisessa lajiseoksiin kannattaisi valita paikallisia alkuperiä, joiden kasvurytmi on sopeutunut alueen ilmastoon. Seoksissa voisi olla myös kukkivia mesikasveja, sillä ne ruokkivat paikallisia luonnonpölyttäjiä. Tällaisille pohjoisille niittykasviseoksille olisi kysyntää myös laskettelurinteiden maisemoinnissa, toteaa tutkija Marja Uusitalo Lukesta.

Kaivostalous kiertotaloutta edistämään?

Hankkeessa toteutettiin kysely Suomen ja Ruotsin kaivannaisalalla työskenteleville. Kyselyn perusteella alalla kaivataan muun muassa tietoa peittoratkaisujen pitkäaikaisvaikutuksista ja kestävyydestä. Lokakuussa 2020 käynnistyneessä Kierroksia biopeittoon -hankkeessa jatketaan biohiilen pitkäaikaisvaikutusten seurantaa. Lisäksi selvitetään, voidaanko kaivosalueiden jälkihoitoa parantaa käyttämällä jätevesilietekompostia sekä purkupuu- ja lietepohjaista biohiiltä ja tuhkaa sisältävää biopeittoa.

– Aiomme kehittää kiertotaloutta pilotoimalla alueellisia arvoketjuja, joissa jalostetaan lappilaisesta purkupuusta ja jätevesilietteestä biopeiton raaka-aineita sekä maisemoidaan kaivannaisjätteiden läjitysalueita, Kierroksia biopeittoon -hankkeen projektipäällikkö Marleena Hagner kertoo.

Molempia hankkeita rahoitetaan EU:n rakennerahastosta. Biopeitto-hanketta hallinnoi GTK ja Kierroksia biopeittoon -hanketta Luke.

Raportti
Hankkeen kotisivu
Kirjallisuusselvitys