Pinnoitetutkimuksesta apua
jätteenpolton päästöjen vähentämiseksi

31.05.2010

Jätteiden ja biojätteiden polton päästöjä voidaan vähentää esimerkiksi kehittämällä parempia pinnoitemateriaaleja jätteenpolttolaitoksiin. Akatemiatutkija Elina Huttunen-Saarivirta tutkii uusien metalliseosten ja pinnoitteiden korroosiota. Tavoitteena on saada materiaalit niin kestäviksi, että jätteitä voidaan polttaa entistä korkeammissa lämpötiloissa, mikä vähentää päästöjen määrää.

”Jätteen ja biojätteen poltto on tulevaisuutta. Suurin ongelma on siinä, että polttolämpötilat ovat suhteellisen alhaisia materiaalien kestävyyden vuoksi. Tämä kestävyys asettaa rajat sille, kuinka tehokkaasti materiaalia voidaan polttaa. Jos polttolämpötiloja pystyttäisiin nostamaan, hyötysuhde olisi parempi. Toivon, että tutkimukseni vaikuttaisi päästöjen vähentämiseen. ”

Huttunen-Saarivirta arvioi, että koskaan ei päästä materiaaliin, joka soveltuisi joka paikkaan. Nyt tutkittavat pinnoitteet ovat pitkälti alumiinipohjaisia.

Jätteenpolton oloja simuloiva uuni omalla laitoksella

Huttunen-Saarivirran työpaikalla Tampereen teknillisen yliopiston Materiaaliopin laitoksella on pieni uuni, jolla testejä tehdään. Uuniin syötetään kaasuja, jotka ovat kaikkein haasteellisimpia jätteen- ja biojätteenpolttolaitosten materiaalien kestävyydelle. Myös materiaalipinnoille kertyvät suolat ovat haasteellisia. Näiden vaikutuksia tutkittaviin materiaaleihin testataan altistamalla ne lisäksi suoloille.

Sen jälkeen erilaisissa jätteenpolttoa simuloivissa oloissa altistettuja näytteitä tutkitaan muun muassa pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Siinä elektronisuihku on vuorovaikutuksessa tutkittavan materiaalin kanssa. Mikroskoopilla pystytään tarkastelemaan näytepintoja, ja poikkileikkausnäytteitä tutkimalla voidaan selvittää esimerkiksi, miten paksuja korroosiotuotekerrokset ovat. Näin saadaan tietoa esimerkiksi muodostuvien pintakerrosten koostumuksesta ja altistettujen materiaalien vaurioitumisen nopeudesta ja vauriomekanismeista.

Huttunen-Saarivirta on tehnyt yhteistyötä myös ilmavoimien kanssa. Aikaisemmin kiitoradoille levitettiin ureaa pitämään ne sulina. Se sisältää kuitenkin runsaasti typpeä ja rehevöittää siksi ympäristöä. 1990-luvulla alettiin käyttää uusia aineita, kuten kalium- ja natriumformiaatteja ja -asetaatteja. Niiden on kuitenkin havaittu lisäävän korroosiota lentokoneen eri osissa. Elina Huttunen-Saarivirta on selvittänyt uusien jäänestoaineiden, materiaalien ja pinnoitteiden vuorovaikutuksia 2000-luvun alkupuolelta asti. Nyt aiheen tiimoilta on jälleen käynnistynyt uusi hanke.

Oma keino auttaa energiaongelmien ratkaisussa

Elina Huttunen-Saarivirta aloitti energiantuotantoprosesseihin liittyvien korroosio- ja eroosio-korroosioilmiöihin liittyvän tutkijan uransa Euroopan unionin projektissa Englannissa. Siellä alkoi perehtyminen myös korotettujen lämpötilojen materiaalien pintakäsittelyihin, jotta korroosioon ja kulumiseen liittyviä ongelmia saataisiin ratkaistua. Tästä on löytynyt uran punainen lanka.

”Ymmärsin, miten tärkeitä energiakysymykset ovat tulevaisuuden kannalta, ja sen, että pystyn itse vaikuttamaan niihin tuottamalla tietoa uusista materiaaleista ja jo olemassa olevien materiaalien vaurioitumisesta. Olen voinut esittää vaihtoehtoja, mikä materiaali toimii missäkin olosuhteissa. Jollakin tasolla energiantuotantoon liittyvien ongelmien ratkaisun etsiminen heijastaa myös omaa ekologista näkökulmaani. ”

Akatemiatutkijakausi on ollut jatkoa Englannissa tehdylle tutkimukselle.  Elina Huttunen-Saarivirta tarkastelee eroosiokulumisen ja hapettumisen vuorovaikutuksia. Hän selvittää leijupetikattiloissa olevien partikkelien aiheuttaman kulumisen ja hapettavan ympäristön aiheuttaman korroosion välisiä vuorovaikutuksia erilaisissa pinnoitteissa ja teräksissä.

Kattilavalmistajat ovat jo osoittaneet kiinnostusta hankkeeseen. Huttunen-Saarivirta ei aio perustaa yritystä tai hakea patenttia tuloksilleen. Kun ne ovat valmiita, tieto on kaikkien vapaasti käytettävissä.

Akatemiatutkijakauteen liittyvällä määrärahalla työskentelevä Jarkko Metsäjoki selvittää jätteen ja biojätteen poltossa tapahtuvaa korroosiota.

Teksti: Leena Vähäkylä
Kuvat: Ari Korkala