Uusia ratkaisuja rakennus- ja purkujätteen kierrätykseen

Teksti: Margareta Wahlström ja Henna Punkkinen

Rakennus- ja purkujätteitä syntyy rakennusten, teiden ja siltojen rakennus-, korjaus-, ja purkutoiminnan yhteydessä. Kestävän rakennustoiminnan kannalta näiden materiaalien kierrätys on ensiarvoisen tärkeää, sillä kierrätyksen avulla voidaan vähentää materiaalituotannon ympäristövaikutuksia, saada raaka-aineita uusiin tuotteisiin, säästää tilaa kaatopaikoilla sekä vähentää jätteenpolttoa.

HISER* on vuonna 2015 käynnistynyt, EU:n Horisontti 2020 -ohjelmaan kuuluva hanke, jonka tavoitteena on kehittää ja demonstroida uusia kustannustehokkaita kokonaisratkaisuja rakennus- ja purkutoiminnassa syntyvien raaka-aineiden ottamiseksi talteen. Kiertotalouden periaatteet huomioidaan koko rakentamisen arvoketjun osalta.

Suomessa rakennus- ja purkutyömailla syntyy erityisen paljon puujätettä. Tähän mennessä rakennuspuujätettä on hyödynnetty pääosin energiana, mutta EU:n jätedirektiivin tavoitten mukaan 70 prosenttia rakennus- ja puujätteestä pitäisi kierrättää tai käyttää muuten materiaalina hyödyksi vuoteen 2020 mennessä.
Suomessa rakennus- ja purkutyömailla syntyy erityisen paljon puujätettä. Tähän mennessä rakennuspuujätettä on hyödynnetty pääosin energiana, mutta EU:n jätedirektiivin tavoitten mukaan 70 prosenttia rakennus- ja puujätteestä pitäisi kierrättää tai käyttää muuten materiaalina hyödyksi vuoteen 2020 mennessä.

Hanke kattaa rakennus- ja purkujätteen käsittelyn kaikki vaiheet. Hankkeessa etsitään innovatiivisia ratkaisuja lajittelevaan purkuun sekä kehitetään uusia konsepteja erilaisten rakennusjätteiden – betonin, keramiikan, tiilen, kiviaineksen, kipsin, puun ja villaeristeiden kierrätykseen. Uusia toimintamalleja purkutoimintaan haetaan rakennuksen tietomalliin (Building Information Model, BIM) kehitettävien uusien työkalujen kautta. Lisäksi tapaustarkasteluiden avulla demonstroidaan uusia teknologia- ja tuoteratkaisuja. Hankkeessa kehitettyjen ratkaisujen ympäristö- ja talousvaikutukset tullaan myös arvioimaan.

Hanketta koordinoi espanjalainen Tecnalia ja siihen osallistuu yhteensä 24 partneria yhdeksästä eri maasta. Suomesta mukana ovat Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy sekä kolme pk-yritystä: Conenor Oy, KS Laatuenergia Oy ja Ismo Tiihonen. Hankkeen suomalaiset partnerit kehittävät yhteistyössä uusia puupohjaisia tuotteita sekä ratkaisuja rakennus- ja purkujätteiden käsittelyyn. Lisäksi VTT osallistuu uusien, älykkään purun mahdollistavien rakennuksen tietomallin työkalujen kehitykseen.

Rakennuksen tietomalli mahdollistaa älykkään purkutoiminnan

Heikko tietotaso sekä syntyvän rakennus- ja purkujätteen määrästä että sen laadusta muodostaa merkittävän esteen rakennus- ja purkujätteen kierrätykselle. Lajitteleva purku on tehokkaan kierrätyksen edellytys. Jos jo ennen lajittelevaa purkutoimintaa on tiedossa, mitä materiaaleja on käytetty, ja eri materiaalien kierrätys- tai käsittelymahdollisuudet tunnetaan, voidaan samanaikaisesti minimoida ympäristövaikutukset ja maksimoida taloudellinen hyöty. Vaarallisten aineiden ja materiaalien, esimerkiksi asbestin, tunnistus ja erottelu ennen purkua on myös tärkeätä, jotta materiaalien haitattomuus voidaan varmistaa.

HISER-hankkeen yhtenä tavoitteena on kehittää uusi rakennusten tietomalliin pohjautuva työkalu, joka mahdollistaa olemassa olevien rakennusten lajittelevan purun tai korjaustoiminnan (nk. Smart BIM-Selective Demolition (SD)-työkalu). Rakennuksen tietomalli (BIM) on digitaalinen tietoaineisto, joka sisältää tietoja rakentamisen ja rakennuksen koko elinkaaren ajalta kattaen esimerkiksi suunnittelun, rakennusprosessin, rakennuksen vaatimukset sekä rakennuksen käytön ja ylläpidon. Se mahdollistaa esimerkiksi mallinnuksen ja eri vaihtoehtojen vertailun. Tietoja voidaan käyttää päätöksenteon tukena purkutoiminnan eri vaiheissa.

Älykkään purkutoiminnan mahdollistava Smart BIM-SD-työkalu tulee tarjoamaan uuden tavan hallita rakennusten rakennusmateriaaleihin liittyviä tietoja. Se mahdollistaa myöhempään uudelleenkäyttöön tai kierrätykseen tähtäävän purkusuunnittelun, esimerkiksi tiettyjen materiaalien irrotuksen ehjänä. Näin ollen purkuyrityksen on mahdollista laatia paras mahdollinen purkusuunnitelma.

Purkutoiminnan suunnitelman mallintamiseksi tarvitaan lähtötietoina (1) purettavassa rakennuksessa käytetyt rakennustuotteet, niiden sijainti ja käyttötavat, (2) käytössä olevien resurssien määrä (koneet, kierrätyslaitokset, kuljetuspalvelut jne.) sekä (3) purkuprojektin etenemisen vaiheet ja niiden hallintatavat. Olemassa olevat rakennukset digitalisoidaan erilaisia menetelmiä apuna käyttäen (esimerkiksi DFX, Google Earth/kartat, valokuvamallinnus, laserkeilaus), jolloin saadaan tietoon rakennusten tarkka geometria sekä eri materiaalien sijainti ja määrä rakennuksessa. Näiden tietojen keruu mahdollistaa esimerkiksi rakennuksen materiaalikoostumuksen arvioinnin, auttaa parhaan jätteenkäsittelyratkaisun valinnassa sekä helpottaa esimerkiksi toimintojen, resursoinnin ja koneidenkäytön aikataulutusta, sillä rakennuksen materiaalityypit, lainsäädännön vaatimukset, maksut ja kustannukset voidaan huomioida. Hankkeen aikana luodaan tietokanta, joka tulee sisältämään tietoa rakennustuotteista ja rakennuksen materiaaleista, prosesseista, kuten laitteistoista, kuljetuksista ja ajasta sekä käsittely- tai loppusijoituspaikoista.

HISER-hankkeessa tietomallin kehitystyö alkoi nykyisen purkukäytännön teknisten ja ei-teknisten puutteiden kartoituksella. Tällä hetkellä työssä keskitytään keräämään tietoa eri rakennusmateriaaliyhdistelmistä tietokantaa varten sekä määrittelemään minkälaisia työkaluja on tarpeen kehittää.

Puun kierrätys

Jätepuu kelpaa raaka-aineeksi kuitu-muovikomposiittien, vaikka terassilankkujen valmistukseen.
Jätepuu kelpaa raaka-aineeksi kuitu-muovikomposiittien, vaikka terassilankkujen valmistukseen.

HISER-hankkeen puun kierrätykseen tähtäävän tehtäväkokonaisuuden tavoitteena on hyödyntää rakennus- ja purkujätteen puuosa ja tuottaa siitä korkealaatuisia puufraktioita ja kuituja sekä valmistaa ekstrudoituja kuitu-muovikomposiitteja ja kipsilevyjä.

Rakennus- ja purkutoiminnasta syntyvät puujätteet lajitellaan neljään eri luokkaan niiden alkuperän ja puhtausasteen perusteella: puhtaaseen puuhun, maalattuun puuhun, vaneriin ja lastu/kuitulevyyn. Lajittelun jälkeen puufraktiot esimurskataan, jonka jälkeen niiden partikkelikokoa pienennetään yhä levyjauhimilla tai vasaramyllyllä. Lopuksi eri puufraktioiden partikkelikoko homogenisoidaan ja optimoidaan seulomalla fraktiot eri kokoluokkiin.

Yllä kuvattua menetelmää käyttäen Conenor Oy valmisti syksyn 2015 aikana useita, koostumukseltaan erilaisia ekstrudoituja puu/polypropeeni- ja puu/polyeteenikomposiitteja, jotka testattiin VTT:llä. Tänä vuonna prosessia on tarkoitus optimoida yhdistämällä esi- ja hienomurskausvaiheet sekä lajittelu yhdeksi kokonaisuudeksi, jonka avulla kyetään tehokkaasti erottamaan epäpuhtaudet, jaottelemaan esipuhdistetut jakeet halutuiksi fraktioiksi sekä jalostamaan nämä fraktiot edelleen haluttuun partikkelikokoon. Lisäksi tarkastellaan mahdollisuutta hyödyntää kaikki puuainekset sekamassana ilman lajittelua, mikä alentaisi kustannuksia.

Tähän mennessä saatujen tulosten perusteella rakennusjätepuu eri fraktioineen soveltuu erittäin hyvin korkealuokkaisten puukomposiittituotteiden valmistukseen. Parhaat ominaisuudet saavutettiin maalatusta puusta ja lastulevystä tehdyissä komposiiteissa. Suunnitelmissa on myös hyödyntää kierrätyspolypropeenia ja -polyeteeniä sekä mineraalivillaeristejätteitä komposiittien valmistamisessa. Lisäksi 15 uutta, eri materiaalisekoitteista valmistettua ekstruusionäytettä on vielä menossa koestukseen. Tulosten perusteella parhaat ja soveltuvimmat valitaan käytettäväksi monikerrostuotteiden prototyyppien kehitykseen ja valmistukseen. Ensimmäisen tällainen ”monikerrosterassilankku” on jo edistynyt prototyyppivaiheeseen.

Komposiittituotteiden toimivuutta arvioidaan myös kenttäolosuhteissa. Metsähallituksen kanssa on jo sovittu varastorakennuksen rakentamisesta taukopaikalle Evon retkeilyalueella. Tutkimusryhmä hakee myös muita pienrakentamisen demokohteita. Asiasta kiinnostuneet voivat olla yhteydessä tutkimusryhmään.

Yhteystiedot:

Jätteiden purku ja kierrätys: Margareta Wahlström, erikoistutkija, margareta.wahlstrom@vtt.fi

Puun kierrätys: Petri Jetsu, erikoistutkija, petri.jetsu@vtt.fi

Puun lajittelu ja esikäsittely: KS Laatuenergia Oy, marjo.tiitinen@metsakolmio.fi

Puun lajittelu, puhdistus ja jauhatus: Ismo Tiihonen, Ismo Tiihonen, itiiho@hotmail.com

Puu-muovikomposiitit: Markku Vilkki, toimitusjohtaja, Conenor Oy, markku.vilkki@conenor.com

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 642085.
This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 642085.

*EU H2020 HISER -hanke: Holistic Innovative Solutions for an Efficient Recycling and Recovery of Valuable Raw Materials from Complex Construction and Demolition Waste (2015-19). www.hiserproject.eu

HISER-hankkeen videoesittely on nähtävillä osoitteessa: https://www.youtube.com/watch?v=PqbqMN6POWg

 


			

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

Voit käyttää näitä HTML-tageja ja attribuutteja: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Kaikki kentät on pakollisia.