Artikkeli on ensimmäinen osa PlastLife SIP-hankkeen artikkelisarjassa. Tässä sarjan ensimmäisessä osassa käsitellään mikromuovien määritystä maaperässä ja kierrätysmuovin elinkaarianalyysia. Artikkelisarjan toisessa osassa käsitellään maatalouden jätemuovin käytön mahdollisuuksia ja haasteita.
Maataloudessa käytettävä PE-LLD-muovi (polyeteeni, lineaarinen matalatiheyksinen) on yleisin rehupaalien suojaukseen käytetty muovityyppi. Jokaisesta rehupaaliin käytetystä muovista jää käytön jälkeen noin 1,5 kg jätemuovia. Koska maatilat ovat yrityksiä, niiden jätehuolto ei kuulu kunnallisen jätehuollon piiriin, vaan vastuu jätteen käsittelystä jää tiloille itselleen. Tyypillinen tilanne Suomessa on, että PE-LLD-muovijätteen varastointi tapahtuu ulkosalla säiden armoilla ja varastointiajat voivat olla jopa vuosia. Varastointi piha-alueilla ja pelloilla voi aiheuttaa mikromuovipäästöjä ympäristöön, ja pitkä varastointi heikentää muovin laatua, mikä vaikeuttaa uusiokäyttöä.
Mikromuovin määritysmenetelmät maaperästä
PlastLIFE-hanke toteutti 10/2024–03/2025 käytännön koesarjan, jossa kokeiltiin mikromuovin määritysmenetelmiä maaperänäytteistä. Käytännön työn suoritti hankkeessa harjoittelijana ollut Karelia-ammattikorkeakoulun energia- ja ympäristötekniikan koulutuksen insinööriopiskelija hankkeen työtekijöiden valvonnan alla.
Tällä hetkellä ei ole olemassa menetelmiä mikromuovien määrällisen tai prosentuaalisen pitoisuuden arvioimiseksi ympäristössä, erityisesti maaperässä, johtuen erilaisten orgaanisten aineiden pitoisuudesta, niiden jakautumisesta maaperään ja näiden aineiden sijainnista eri hajoamisvaiheissa. (Bläsing ja Amelung 2018). Esimerkiksi orgaanisia aineita, jotka vaikeuttavat arviointia, ovat humus, jonka tiheys on samanlainen kuin mikromuovilla, ja kitiini, joka lujuutensa ansiosta kestää vahvojen happojen liukenemista. (Zhang et al Y. 2020).
Mikromuovin määrän määrittämisen haaste on, että joidenkin orgaanisten aineiden tiheys on sama kuin joidenkin epäorgaanisten aineiden tiheys, mikä sulkee pois mahdollisuuden käyttää vain yhtä menetelmää. Tämä käytännössä myös voi tarkoittaa sitä, että turvallisinta menetelmää, sedimentaatiota, tulisi käyttää vain yhdessä toisen menetelmän kanssa.
Kokeessa käytettiin kahta menetelmää: Ensimmäinen menetelmä oli orgaanisen ja epäorgaanisen aineen erottaminen sedimentaatiolla – raskaampien hiukkasten laskeutuminen painovoiman vaikutuksesta ja toinen menetelmä oli orgaanisen aineksen poistaminen vahvoilla kemikaaleilla. Nämä kaksi menetelmää valittiin niiden alhaisten kustannusten, helppokäyttöisyyden vuoksi ja siksi, että nämä menetelmät vaikuttavat vähiten ympäristöön.
Tämän pienen tutkimuksen perusteella voi alustavasti päätellä, että ”Analytical Methods” -lehdessä otsikolla ”Systemaattisen menetelmän kehittäminen mikromuovien uuttamiseksi maaperässä” (Radford et al. 2021) kuvattu työ vahvistuu tutkimuksen aikana.
Tässä kokeessa kokeiltiin sitä, että erotusmenetelmän vaiheita toteutettiin eri järjestyksessä kuin aikaisemin. Tämä tutkimus osoitti, että H2O2:n lisäämisen jälkeen näytteeseen eri aineiden (muovi, ja orgaanien aines) erottaminen vedellä ei ollut mahdollista voimakkaan hapettumisen vuoksi. Tästä voimme päätellä, että menettely on todella mahdollista vain edellä mainitussa työssä kuvatussa tapauksessa.
Huomioitavaa oli myös, että rautaionien lisääminen vetyperoksidiin aiheutti pH laskun arvoon 2,5–3. Hienon orgaaninen aineksen poistamisen jälkeen jäljelle jäi vain puu- ja kasvikomponentit sekä hieno hiekka ja suuret kivet.
Suurin haaste tässä työssä oli aika, joka kului orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden kuivumiseen, jotta voidaan mitata kuinka hyvin tai huonosti menetelmä toimii. Tämä on erityisen vaikeaa muoveille niiden hydrofobisten ominaisuuksien vuoksi, jotka vangitsevat poistettavaa vettä
Kierrätysmuovin elinkaarianalyysi (LCA)
Osahankkeen yhtenä tavoitteena oli selvittää kierrätysmuovin ympäristövaikutuksia elinkaarianalyysin (LCA) avulla. Hankkeen ensimmäisessä vaiheessa toteutettiin LCA-mallinnus kierrätysmuovituotteen valmistukselle, jossa huomioitiin prosessiketju maatilalta uuden tuotteen valmistukseen. Käytetty elinkaariohjelma SimaPro 9.5, tietokantana EcoInvent 3.10.
LCA sisälsi seuraavat vaiheet:
- Muovin kuljetus maatilalta käsittelyyn
- Esikäsittely: murskaus, hienonnus ja mahdollinen pesu
- Ekstruusio: hienonnetun muovin jalostaminen granulaateiksi
- Ruiskuvalu: granulaattien muuntaminen uudeksi tuotteeksi
Energia- ja massataseet perustuivat kirjallisuustietoihin sekä mitattuun dataan. Ekstruusion energiankulutus pohjautui Elastopoli Oy:n ilmoittamaan keskiarvoiseen prosessitietoon. Ruiskuvalussa huomioitiin granulaattien kuivaus sekä ruiskuvalukoneen energiankulutus, joka mitattiin tuotannon aikana. Energiankulutusta syntyy erityisesti muotin lämmityksestä ja jäähdytyksestä, muovin sulatuksesta sekä painevalusta.
| Prosessi | Määrä | Yksikkö |
| Kuljetuksen | 1170 | km |
| Murskaus | 0,015 | kWh/kg |
| Hienonnus | 0,025 | kWh/kg |
| Ekstruusio | 0,5 | kWh/kg |
| Kuivaus | 0,125 | kWh/kg |
| Ruiskuvalu | 2,058 | kWh/kg |
Kierrätetyn PE-LLD-muovin hiilijalanjälki on 0,62 kg CO₂e/kg (metodi IPCC100a). Suurimmat päästöt syntyvät ruiskuvaluprosessissa, kun taas esikäsittelyvaiheessa merkittävin päästölähde on muovin kuljetus.
Tulokset ovat alustavia ja lukuihin liitetty vielä epävarmuuksia. Hankkeen seuraavan puoliskon aikana tavoitteena on tarkentaa LCA-mallia keräämällä tarkempaa dataa prosessien eri vaiheista., kuten ekstruusiosta. LCA:han tuodaan mukaan myös elinkaaren lopun tarkastelu eli mitä tapahtuu jo kerran kierrätetylle tuotteelle.
Kirjoittajat:
Alma Pohjonen, projektiasiantuntija, Karelia-ammattikorkeakoulu
Simo Paukkunen, projektiasiantuntija, Karelia-ammattikorkeakoulu
Lähteet:
Bläsing, M ja Amelung, W. 2018. Plastics in Soil: Analytical Methods and Possible Sources. Science of the Total Environment, vol. 612.
Radford, F., Zapata-Restrepo, L., Horton, A., Hudson, M., Shaw P. and Ian D. Williams. 2021. Developing a systematic method for extraction of microplastics in soils. Analytical Methods (Royal Society of Chemistry), Issue 14, 2021.
