Opinnäyte: Lupaavia tuloksia uudesta maanrakennusmateriaalista

Uutinen 20.1.2025

Tampereen yliopistossa tehdyssä diplomityössä selvitettiin, voiko yhdyskuntajätteen poltossa syntyvää pohjakuonaa käyttää uudentyyppisen maanrakennusmateriaalin raaka-aineena.

Teksti ja kuva: Juho Lautala

Yhdyskuntajätteen poltossa syntyy pohjakuonaa, joka on sellaisenaan ympäristölle haitallinen materiaali. Yhdyskuntajätteen polton pohjakuona vaatii esikäsittelyä, minkä yhteydessä pyritään palauttamaan mahdollisimman paljon sen sisältämiä arvokkaita raaka-aineita, kuten metalleja, takaisin kiertoon.

Eräs haaste metallien talteenotossa on niiden pinnalle kiinnittyvä mineraalinen aines, joka häiritsee talteenottoprosesseja. Metallien talteenottoa voidaan tehostaa murskauksella, jolla metallit saadaan erotettua mineraalisesta aineksesta. Tämän seurauksena syntyy kuitenkin runsaasti hienorakeista mineraalista pohjakuonalajitetta, jonka hyödyntäminen on haastavaa.

Vuosien 2022–2023 aikana toteutetussa opinnäytetyössä haluttiin selvittää, voidaanko hienorakeista pohjakuonalajitetta käyttää uuden maanrakennusmateriaalin raaka-aineena.

Ongelmallinen aines otettiin hyötykäyttöön

Yhdyskuntajätteen polton pohjakuonasta voidaan valmistaa monenlaisia maanrakennuskäyttöön soveltuvia keinotekoisia kiviaineksia. Hienorakeinen yhdyskuntajätteen polton pohjakuona kuitenkin haastaa rakennusteollisuutta, sillä heikkojen teknis-mekaanisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa vuoksi sillä ei ole paljoa potentiaalisia käyttökohteita.

Hienorakeista pohjakuonalajitetta voidaan käyttää keinotekoisten kiviainesten valmistuksessa, mutta murskausprosessin seurauksena sitä syntyy kuitenkin niin paljon, ettei sitä pystytä täysimääräisesti hyödyntämään kyseisessä käyttökohteessa.

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin täysin uudenlaista käyttökohdetta hienorakeiselle yhdyskuntajätteen polton pohjakuonalle. Sitä testattiin keinotekoisen kevytkiviaineksen raaka-aineena.

Materiaali on nimeltään vaahtokuonamurske ja sitä valmistetaan eräänlaisella modifioidulla vaahtobetonireseptillä, jonka keskeisiä ainesosia ovat sideaine, täyteaine, vesi ja vaahdotusaine.

Jätemateriaalit korvasivat neitseelliset raaka-aineet

Hienorakeista pohjakuonaa käytettiin vaahtokuonamurskeen valmistuksessa täyteaineena eli fillerinä. Se korvasi täyteaineena tavallisesti käytettävän neitseellisen hiekan.

Myös sideaineena hyödynnettiin jätemateriaalia, kun puolet sementistä korvattiin energiatuotannon lentotuhkalla. Tällä tavoin pienennettiin tehokkaasti vaahtokuonamurskeen valmistuksen haitallisia ympäristövaikutuksia.

Vaahtokuonalle ominainen huokoinen rakenne saatiin aikaiseksi sekoittamalla massan joukkoon esivalmistettua vaahtoa.

Lopuksi vaahtokuonamassan annettiin kovettua, minkä jälkeen se murskattiin ja seulottiin sopivaan raekokoon.


Laboratoriokokeet antoivat tietoa materiaalin ominaisuuksista

Opinnäytetyön kokeellisessa osassa vaahtokuonamursketta testattiin laboratoriossa. Kokeilla haluttiin selvittää millaiset teknis-mekaaniset ja kemialliset ominaisuudet tällä uudella materiaalilla on.

Testejä tehtiin yhteensä reilusti yli kymmenen kappaletta. Teknis-mekaanisilla testeillä määritettiin esimerkiksi materiaalin rakeisuus, tiheys, puristuslujuus ja lämmönjohtavuus. Kemiallisilla testeillä saatiin selville muun muassa kokonaispitoisuudet ja liukoisuudet.

Kun laboratoriotestit valmistuivat, tuloksia verrattiin yleisimpien Suomessa käytettävien kaupallisten kevytkiviainesten, kuten Leca-soran ja vaahtolasimurskeen, ominaisuuksiin sekä potentiaalisten infrarakentamisen käyttökohteiden vaatimuksiin.


Ominaisuudet osin jopa parempia kuin tuttujen materiaalien

Työssä saatiin lupaavia tuloksia uuden innovatiivisen kevytkiviaineksen ominaisuuksista ja soveltuvuudesta erilaisiin infrarakentamisen käyttökohteisiin.

Teknis-mekaanisilta ominaisuuksiltaan vaahtokuonamurskeen havaittiin vastaavan yleisimpien Suomessa käytettävien keinotekoisten kevytkiviainesten suoritustasoa. Joissain testeissä uusi materiaali suoriutui jopa tuttuja materiaaleja paremmin.

Myös kemiallisten testien osalta saatiin lupaavia tuloksia. Vaahtokuonamurskeen liukoisuudet olivat huomattavasti pienemmät kuin sen raaka-aineina käytetyillä pohjakuonalla ja lentotuhkalla sellaisenaan.

Testatut vaahtokuonamurske-erät soveltuvat MARA-asetuksen (843/2017) mukaisiin päällystettyihin käyttökohteisiin.

Siirtyvätkö ominaisuudet laboratoriosta käytäntöön?

Opinnäytetyöhön kuuluvassa kirjallisuuskatsauksessa kevytkiviainesten tärkeimmiksi käyttökohteiksi tunnistettiin erilaiset kevennys-, kuivatus- ja routasuojausrakenteet. Teknis-mekaanisten ominaisuuksiensa puolesta vaahtokuonamurskeen havaittiin alustavasti soveltuvan edellä mainittuihin käyttökohteisiin.

Erityisesti pieni kuivairtotiheys, pieni lämmönjohtavuus, pieni vedenimeytymiskorkeus ja suuri vedenläpäisevyys tekevät vaahtokuonamurskeesta monikäyttöisen materiaalin. Suuren kitkakulman ansiosta sille tunnistettiin myös potentiaalinen käyttökohde jyrkissä luiskissa.

Infrarakenteilla on kuitenkin myös erilaisia toimivuusvaatimuksia, joiden täyttymistä ei tämän diplomityön puitteissa tutkittu. Täten vaahtokuonamurskeen soveltuvuutta edellä mainittuihin käyttökohteisiin ei vielä yksiselitteisesti voida todeta vaan tarvitaan vielä jatkotutkimuksia. Teknis-mekaanisista ominaisuuksista erityisesti hienoneminen ja jäätymis-sulamiskestävyys sekä kemiallisista ominaisuuksista liukoisuudet saattavat jonkin verran rajoittaa tulevia käyttökohteita.

Materiaalia koetellaan myös jatkotutkimuksissa

Koska tutkimustulokset olivat lupaavia, päätettiin vaahtokuomamurskeen tutkimuksia jatkaa.

Tärkeimpänä jatkotutkimuskohteena ovat koerakenteet, joiden avulla saadaan tietoa muun muassa rakenteiden toimivuusvaatimusten täyttymistä ja pitkäaikaiskestävyydestä. Lisäksi niiden yhteydessä pyritään kehittämään materiaalin käsittelyn työtekniikoita ja saamaan tietoa esimerkiksi materiaalin tiivistymisestä ja liukoisuuskäyttäytymisestä.

Recycling & Waste – Part of NG Group on valmistanut 300 tonnin erän vaahtokuonamursketta, josta tehtävät koerakenteet on tarkoitus valmistaa loppuun keväällä 2025.


Kirjoittajan opinnäytetyö ’Jätteenpolton pohjakuonasta valmistettu kevytkiviainesmurske’ valmistui syksyllä 2023. Työtään varten hän sai Jätehuoltoyhdistyksen stipendin.

Thesis: Sustainable recovery of nitrogen from sewage sludge

Blogi 20.1.2025

The increasing population and urbanization have led to a greater need for treating wastewater and addressing concerns about the disposal of sewage sludge. At the same time, there is a growing need to recover nutrients from sewage sludge due to food scarcity and the reduction of fossil fuel-based fertilizers.

Text: Ali Saud

This study thoroughly explores the feasibility of extracting resources from sewage sludge, with a focus on recovering nitrogen, as well as considering phosphorus and energy. 

Treatments and hazardous materials

One of the main challenges in dealing with sewage sludge is the presence of potentially hazardous materials like pathogens, pharmaceutical residues, and microplastics. This has led to the exploration of thermal treatments such as pyrolysis and combustion, along with post-treatments like adsorption, stripping, and scrubbing to recover nitrogen from reject water, condensate, and drying fumes resulting from thermal drying.

The research involved conducting economic and environmental analyses of these approaches to provide insights for sustainable waste management practices. The study achieved its objectives through process modeling, mass and energy calculations, and using a life cycle assessment methodology. 

Focus on comparing technical possibilities

The research focused on comparing technical possibilities for recovering ammonia from exhaust fumes of thermal drying, finding optimal integration approaches to maximize ammonia recovery in wastewater and sewage sludge treatment processes, and assessing the environmental impacts of different ammonia recovery technologies.

Multiple studies were conducted, each addressing specific aspects of the research. One focused on recovering ammonia from drying fumes during sewage sludge thermal drying. Another studied heat and nutrient recovery through pyrolysis and combustion with gas scrubbing. A life cycle assessment evaluated composting, combustion, and pyrolysis options for sewage sludge digestate. Lastly, an LCA investigated the environmental impact of nitrogen recovery for fertilizer from sewage sludge treatment.

Promising results

The results of these studies are promising, showing high efficiency in recovering ammonia and the potential to generate valuable products such as ammonium sulfate fertilizer, district heat, and biochar. 

Economic estimates suggest significant investment costs, but also projected product revenues. The environmental impact assessments showed varying results based on different scenarios and impact categories. Notably, the study also highlighted the potential environmental and health benefits of wastewater systems that incorporate integrated resource recovery.

Overall, this research provides valuable insights into the potential of recovering resources from sewage sludge while addressing environmental concerns, laying the foundation for more sustainable waste management practices in the future.

See some figures of the research here.

Dissertation Sustainable recovery of nitrogen from sewage sludge of Ali Saud was completed in December 2023. He received a scholarship from Waste Management Finland.

Photo by Patrick Federi on Unsplash

Stipendit: Biomuovit haastavat muovin pakkauksissa

Jäteplus 1/2024 11.9.2024

Biomuovin ominaisuuksia voidaan muokata esimerkiksi selluloosalla siten, että se hajoaa kompostissa helpommin kuin alkuperäinen biomuovi.

Teksti Anna Simola

Biomuovit ovat biomassasta valmistettuja muoveja, joita voitaisiin hyödyntää tietyissä pakkausmateriaaleissa samoin kuin perinteisiä muoveja. Polylaktidista (PLA) valmistetun biomuovin on huomattu soveltuvan muun muassa lyhytaikaisten tuotteiden, kuten salaattien ja vihannesten, säilytykseen, ja sitä onkin hyödynnetty niiden pakkausmateriaalina. PLA:sta valmistetut pakkaukset hajoavat optimaalisissa kompostointiolosuhteissa, joskin hajoaminen vie aikaa.

Tutkin Itä-Suomen yliopistoon tekemässäni pro gradu -työssäni, miten mikrokiteisen selluloosan lisääminen vaikuttaa PLA:sta valmistetun biomuovin hajoamiseen kompostiolosuhteissa. Mikrokiteisen selluloosan lisäämisen tarkoitus oli edistää materiaalin hajoamista ja parantaa biomuovin ominaisuuksia, kuten kovuutta.

Tutkimus osoitti, että mikrokiteisen selluloosasta (MCC) ja PLA:sta valmistettu biokomposiitti (PLAMCC) hajosi paremmin kuin PLA-biomuovi. Tutkimuksessa-materiaaleja (sekä PLA- että PLAMCC-materiaaleja) hajotettiin laboratoriokokeessa kahden kuukauden ikäisessä yhdyskuntakompostissa. Hajoamista tutkittiin hiilidioksidin tuottona sekä materiaalin massahäviönä että fysikaalista ja kemiallista hajoamista mittaavilla menetelmillä.

Selvisi, että biomuovin hajoamista voidaan edistää lisäämällä siihen mikrokiteistä selluloosaa. Hiilidioksidin tuoton perusteella voidaan sanoa, että PLA ja PLAMCC ovat biohajoavia ja niiden hajoaminen alkoi 28 päivää kestäneen seurantajakson aikana.

Massahäviöstä eli materiaalien massan keventymisestä selvisi, että PLAMCC hajosi kokeen aikana paremmin kuin PLA. Myös kemiallisessa hajoamisessa eli materiaalin sisäisten kemiallisten sidosten hajoamisessa selvisi, että PLAMCC hajosi kemiallisesti enemmän. Tuloksissa PLA-materiaalin pinnassa näkyi selkeitä halkeamia, kun taas PLAMCC:n havaittiin hajonneen pinnan lisäksi myös materiaalin sisältä.
Kaikkineen tulokset siis osoittivat, että molemmat materiaalit soveltuvat pakkausmateriaaleiksi biohajoavuuden puolesta.



Jätehuoltoyhdistys myönsi Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden kandidaatille Anna Simolalle stipendin opinnäytetyötä varten. Hänen työnsä Polylaktidin ja mikrokiteisen selluloosan ja niiden biokomposiitin biohajoavuus kompostissa valmistui keväällä 2024.

Kuva Sadegh Shafiee Pixabaystä.

Opinnäytetyö: Satamien jätehuoltoa tulisi yhtenäistää

Uutinen 9.5.2022

Hämeen ammattikorkeakouluun tehdyssä opinnäytetyössä perehdyttiin satamien jätehuoltoon. Työssä selvisi, että jätehuollon tasoissa on eroja satamien välillä ja että satamahenkilöstön jätehuollon perehdytystä on lisättävä.

Teksti Mira Prykhodko

Kesällä 2021 astui voimaan päivitetty merenkulun ympäristönsuojelulaki, jonka mukaan satamia velvoitetaan muun muassa tehostamaan jätteiden erilliskeräystä ja tarkentamaan jätehuoltosuunnitelmien sisältöä.  Lainsäädännön muutoksilla pyritään ehkäisemään merten roskaantumista ja ohjaamaan jätteitä satamien vastaanottolaitteistoihin entistä tehokkaammin, jolloin myös EU:n asettamat kierrätystavoitteet ovat helpommin saavutettavissa. 

Syksyllä 2021 tehdyn opinnäytetyön osana toteutettiin kysely satamien jätehuollosta ja jätehuolto-osaamisesta. Kyselystä käy ilmi, että jätehuoltosuunnitelmaa käytetään laajasti osana satamahenkilöstön jätehuollon perehdytystä ja erilliskeräys on varsin vaihtelevalla tasolla eri satamien välillä. 

Käyttäjiä palveleva suunnitelma

Jätehuoltosuunnitelmat ovat tärkeä työkalu satamien arjessa jätehuollon toiminnan ohjauksessa, sillä tällä hetkellä jätehuoltosuunnitelmia käytetään laajasti satamahenkilöstön perehdytyksen työkaluna. Lisäksi jätehuoltosuunnitelmat antavat selkeät ohjeet satamien jätehuollon järjestämiseen. 

Jätehuoltosuunnitelmien avulla pystytään helpommin saavuttamaan kierrätykselle asetetut tavoitteet sekä toteuttamaan lain yleisen velvoitteen mukaista etusijajärjestystä.

Lain velvoitteiden noudattaminen on tärkeää, mutta tärkeässä roolissa on myös se, että jätehuoltosuunnitelma palvelee sen käyttäjiä.

Parhaimmillaan jätehuoltosuunnitelma on käyttäjäystävällinen, visuaalinen ja helposti luettava. Tällä tavoin on mahdollista tehostaa jätehuoltosuunnitelman roolia sataman arjessa ja toisaalta saattaa tieto sataman jätehuoltojärjestelyjen järjestämisestä entistä laajemmalle joukolle sidosryhmiä ja sataman käyttäjiä. 

Jätehuoltosuunnitelman maksimaalinen hyöty voidaan saavuttaa, kun se on laadittu tavoitteelliseksi. Tavoitteellisuuden kautta jatkuva parantaminen ja toiminnan kehittäminen mahdollistuu satamassa. Lisäksi jätehuoltosuunnitelman avulla voidaan kertoa sataman tekemästä ympäristötyöstä tehokkaasti.  

Jätehuolto kaipaa tehostamista

Opinnäytetyössä koottiin yhteen keskeinen satamien jätehuoltoon vaikuttava lainsäädäntö. Lainsäädännön osalta opinnäytetyössä tarkasteltiin tarkemmin merenkulun ympäristönsuojelulakia ja sen uudistuksen mukanaan tuomia muutoksia.

Tutkimuksellisella otteella toteutetun opinnäytetyön osana Opinnäytetyön tilaajana toimi Kierivä Oy. 

Kaupalliset satamat voivat saada opinnäytetyöstä työkaluja satamien jätehuollon ja satamahenkilöstön jätehuolto-osaamisen kehittämiseen. Työkaluvalikoimaan kuuluu esimerkiksi eri kokoisiin satamiin monistettavan prosessin askeleet tehokkaan jätehuoltosuunnitelman laatimiseksi.  Vaikka opinnäytetyössä keskityttiin rahti- ja matkustajasatamien jätehuoltoon, voidaan tuloksia hyödyntää myös huvivenesatamien osalta.

Tulevaisuudessa on tärkeää keskittyä jätehuollon tehostamiseen ja yhtenäistämiseen satamien välillä. Satamahenkilöstöä tulisi lisäksi perehdyttää tarvittavin väliajoin jätehuollon vaatimuksiin. 


Kirjoittajan opinnäytetyö Satamien jätehuollon nykytila ja tulevaisuuden tarpeet valmistui keväällä 2022. Työtään varten hän sai Jätehuoltoyhdistyksen stipendin.

Seminaari kannustaa opiskelijoita kiertotalouden pariin

JätePlus 1/2022 14.3.2022

opiskelijoita Aalto-yliopistolla.

JHY:n opinnäytetyökilpailu saattaa opiskelijat ja kiertotalouden työnantajat yhteen. Kisa huipentuu toukokuussa järjestettävään seminaariin, jossa finalistit tuovat työnsä ammattilaisraadin ruodittavaksi.

Teksti Riina Nygrén Kuva Aalto-yliopisto

Mitkä kiertotalouden teemat kiinnostavat kiertotalouden tuoreita ammattilaisia? Se selvinnee Jätehuoltoyhdistyksen järjestämässä opinnäytetyökilpailussa, joka nostaa esiin viime vuosina valmistuneiden opiskelijoiden tutkimusaiheita.

Kilpailun satoa esitellään seminaarimuotoisessa finaalissa toukokuussa.

Korkeakouluopiskelijoille suunnatun opinnäytetyökilpailun finaaliin valitaan sekä ammattikorkeakoulujen että yliopistojen kolmen kärki. JHY:n esivalintaraati arvioi mukaan ilmoittautuneet työt ja valitsee niistä finalistit, jotka pääsevät esittelemään työnsä ammattilaisten raadille seminaarissa. Raati haastaa tekijöitä, kommentoi heidän töitään ja lopulta jakaa finalistien kesken yhteensä 14 000 euron rahapalkinnon.

Kilpailuun osallistuvien töiden aiheena on kiertotalous. JHY:n hallituksen varapuheenjohtaja Johanna Alakerttula kokee aiheen kiinnostavaksi, koska kiertotalous ei tule koskaan valmiiksi.

– Olen työskennellyt kiertotalouden ytimessä 15 vuotta, ja teen tällä hetkellä väitöskirjaa rakentamisen kiertotaloudesta. Odotan innolla, millaisia aiheita ja ideoita kilpailussa nousee esiin, Alakerttula sanoo.

Hyötyä myös ammattilaisille

JHY on pitkään palkinnut opinnäytetöiden tekijöitä ja tutkijoita stipendeillä, mutta tämän kevään kilpailu on ensimmäinen laatuaan. Vastaavia estradeja nimenomaan opinnäytetyötasoisen tutkimuksen esittelemiseen ei ole montaa.

Toiveena on, että kilpailu tuo alan opiskelijat lähemmäksi JHY:tä ja niitä tahoja, jotka työllistävät kiertotalouden osaajia. Ammattilaisille seminaari tarjoaa hyvän katsauksen teemoihin, jotka kiinnostavat kiertotalouden opiskelijoita juuri nyt.

Seminaarissa finaalitöitä arvioi ammattilaisten raati, joka edustaa laajasti kiertotalouden eri sektoreita. Raadissa on asiantuntijat Aalto-yliopistolta, Fortumilta, SOK:lta, VTT:ltä ja jäteyhtiö Rosk’n Rollista. Alakerttula toimii raadin puheenjohtajana.

– Uskomme, että opinnäytetyökilpailu on arvokas tapa nostaa esiin vastavalmistuneita ammattilaisia ja niitä kiertotalouden teemoja, jotka tällä hetkellä kiinnostavat ja ovat nousussa eri toimialoilla, Alakerttula toteaa.

Lisäarvoa opinnäytetyölle

Aalto-yliopistossa kiertotalous on tekemisen ja tutkimuksen ytimessä esimerkiksi materiaalitekniikan ja suunnittelun aloilla. Aallon olikin helppo lähteä mukaan kilpailuun JHY:n rinnalla, sanoo kestävän kehityksen erityisasiantuntija Paula Schönach.

Hänen mukaansa kilpailu viestii opiskelijoille, ettei opinnäytetyö ole pelkkä pakollinen osa opintoja, vaan arvostettu tutkielma, jolla voi tuoda esiin omaa asiantuntijuutta ja perehtyneisyyttä.

– Tehdyn tutkimuksen esiin nostaminen on aina todella tärkeää, ja mukava palkintosumma näyttää arvostuksen konkreettisesti.

Moni opiskelija innostuu kiertotalouden teemoista syvällisesti vasta opintojen aikana, mutta Schönach ja Alakerttula uskovat, että kilpailujen kaltaiset kannustimet voivat lisätä kiertotalousalan kiinnostavuutta.

– Toivomme, että opiskelijat tulevat seminaariin esittämään kysymyksiä ja haastamaan tutkielmien tekijöitä. Tämä on myös hyvä tilaisuus nähdä, miten tehdään vaikuttava opinnäytetyö, Schönach sanoo.

Opinnäytetyöseminaari järjestetään Aalto-yliopiston Otaniemen kampuksella, Kandidaattikeskuksessa 24. toukokuuta 2022 kello 12–16.