Tiedekunnan uutiset Yhteystiedot
PL 62 (Viikinkaari 11)
00014 Helsingin yliopisto

mmtdk-hallinto(at)helsinki.fi
mmtdk-opintoasiat(at)helsinki.fi

Flamma

Facebook

Instagram University of Helsinki

Geomateriaaleilla riskittömämpää saostusta kaivostoimintaan

Tiedekunnan maaperätutkijat selvittävät, miten Siilinjärven apatiittilouhoksen rikastushiekkaa voitaisiin käyttää Talvivaaran happamien prosessivesien ympäristöystävälliseen neutralointiin ja metallien sitomiseen.

Kaivostoiminnan odotetaan virkistävän Suomen talouselämää, mutta toisaalta sen laajentumisen pelätään tuovan mukanaan hallitsemattomia ympäristöriskejä. Viime kesän poikkeuksellisen runsaiden sateiden vuoksi kaivosalueiden jätevesien varastointikapasiteetti oli koetuksella.

- Mikäli sateiden runsastuminen liittyy ilmastonmuutokseen, ongelmat eivät tulevaisuudessa lievene. Sotkamon Talvivaaran mittava ympäristöonnettomuus toi esille selviä puutteita viranomaistoiminnassa ja vakavia teknisiä ongelmia jätevesien käsittelyssä, mutta myös tutkimustiedon lisäämisen ja uusien ratkaisumallien kehittämisen tarpeen, maa- ja ympäristökemian professori Helinä Hartikainen painottaa.

Haasteeseen onkin tartuttu elintarvike- ja ympäristötieteiden laitoksella. Siellä maaperä- ja ympäristötieteen osastolla on käynnistymässä viiden tutkijan yhteishanke, jossa selvitetään uutta, ympäristöystävällisempää tapaa puhdistaa Talvivaaran kaltaisia jätevesiä. Alustavia tuloksia odotetaan alkusyksystä.

Vaaraksi vesiekosysteemeille

Talvivaaran mustaliuske-esiintymän mikrobiologista reittiä tapahtuva metallien liuotus tuottaa hyvin hapanta prosessivettä, jossa on runsaasti sulfaattia ja liuenneita metalleja, kuten alumiinia, rautaa, kuparia, mangaania, nikkeliä, sinkkiä ja kadmiumia. Kun metalleja saostetaan prosessivedestä kalkkikivellä tai kalkkimaidolla, syntyy sivutuotteena kipsisakkaa.

Natriumhydroksidi saostaa metalleja tehokkaammin kuin kalkki, mutta sitä käytettäessä syntyy liukoista natriumsulfaattia. Kun sitä päätyy jäteveden mukana järveen, se painuu vettä tiheämpänä vesistön pohjanläheiseen alusveteen.

Allasvuotojen uutisoinnissa päähuomio onkin ollut vesistökuormituksessa.

- Pahimmillaan suolavesi aiheuttaa veden kemiallisen kerrostumisen. Siitä voi olla seurauksena, että järvessä ei enää tapahdu normaalia keväistä ja syksyistä täyskiertoa, jonka aikana järvi varastoi vesimassaan happea. Tällainen kehitys johtaa ongelmiin happitaloudessa ja aiheuttaa vahingollisia muutoksia koko vesiekosysteemissä, Hartikainen selittää.

Maaperä jäänyt liian vähälle huomiolle

Vaikka maaperä on uusiutumaton luonnonvara, siihen kohdistuvista haittavaikutuksista on keskusteltu varsin vähän. Happamien ja liukoisia metalleja sisältävien jätevesien tulviminen maa-alueille aiheuttaa suoraa maaperän kuormittumista, joka on käytännöllisesti katsoen pysyvää.

- Haitta-aineet sitoutuvat maa-aineksen hiukkaspinnoille ja samalla käynnistyy reaktioketjuja, jotka voivat aiheuttaa pysyviä muutoksia maaperän ominaisuuksissa. Niiden seurauksena maaperän kyky suojella pohjavesivarantoja heikkenee, professori sanoo.

Vesistöjen pohjasedimentteihin kertyy haitta-aineita samalla tavalla kuin maaperään, sillä molemmissa toimivat samat reaktiot ja lainalaisuudet.

Ennakointia ja kierrätystä

Olennaista kaivosten riskien hallinnan kehittämisessä on Helinä Hartikaisen mukaan tieteellisen pohjan luominen ennakoivalle toiminnalle ja keinovalikoiman lisääminen jätevesien vähentämiseksi sekä niiden puhdistamiseksi ja kierrättämiseksi.

- On myös tärkeää, että samalla kun kehitetään keinoja riskien hallitsemiseksi kaivosalueella, varustaudutaan myös mahdollisten jätevesionnettomuuksien seurausten korjaamiseen. Insinööritiedon lisäksi tarvitaan haitta-aineiden reaktiomekanismien laaja-alaista tuntemusta.

Uutena ajatusmallina kannattaisi testata, voitaisiinko jätevesien käsittelyssä käyttää kemiallisen saostamisen sijasta tai sen lisäksi esimerkiksi erilaisia geomateriaaleja, jotka sitovat haitta-aineita pinnoilleen liikkumattomaan muotoon.

- Ne voisivat tarjota uuden maaperäkemian pohjalle rakentuvan näkökulman riskialttiiden saostamisreaktioiden vaihtoehdoksi. Ideaalitapauksessa näin kerätyt metallit voitaisiin jopa kierrättää takaisin rikastusprosessiin, Helinä Hartikainen ehdottaa.

Maaperä- ja ympäristötieteen osastolla on jo selvitetty muun muassa Siilinjärven apatiittilouhoksella fosforin rikastusprosessissa hyödyntämättä jäävän kivimateriaalin eli rikastushiekan hyödyntämispotentiaalia.

Rikastushiekka on mineraalikoostumukseltaan monipuolista. Se toimii esimerkiksi ekologisesti turvallisena lyijyn sitojana ampumaratamailla, millä perusteella se saattaa sopia samantapaisesti käyttäytyvien muiden raskasmetallien poistamiseen jätevedestä. Fosforilla saatujen tulosten perusteella sen voidaan olettaa pidättävän myös Talvivaaran mustaliuskeesta liukenevaa arseenia.

- Siilinjärven apatiitti ei sisällä haitallista kadmiumia kuten yleensä muualla maailmassa tavattavat fosforiesiintymät, minkä vuoksi se soveltuu erinomaisesti ympäristönsuojelutarkoituksiin. Nyt alkaneessa hankkeessa selvitetään, missä määrin rikastushiekan kolme päämineraalia voivat osallistua happamien prosessivesien neutralointiin, metallien suoraan sitomiseen tai metalleja pidättävien komponenttien tuottamiseen.

Kuvat: Talvivaara / Paikan päällä -blogi

Professori Helinä Hartikainen TUHAT-tutkimustietokannassa >>