Yhdyskuntajätevesilietteen alkuainekoostumuksen määrittäminen käyttämällä ICP-OES ja ICP-MS laitteistoja

Abstract

Kiertotalouden ideana on hyödyntää jäte- ja sivuvirroista saatavat raaka-aineet uusien tuotteiden tuottamiseen, jolloin voidaan säästää neitseellisiä raaka-aineita. Näitä ovat esimerkiksi lannoitteissa käytettävä fosfori ja useissa fossiilisia polttoaineita korvaavissa tuotteissa käytettävät harvinaiset maametallit ja jalometallit. Luonnonsuojelun lisäksi kiertotalouteen kannustavat jatkuvasti kasvava kysyntä resursseista sekä niiden saatavuuden hankaloituminen. Jyväskylän seudulla käynnistetyn Innovatiivinen kiertotalous -hankkeen kiinnostuksen kohteena on Nenäinniemen jätevedenpuhdistamon mädätetyn jätevesilietteen kiertotaloudellisen arvon selvittäminen. Tämän Pro gradu -työn tarkoituksena oli kehittää ICP-OES ja ICP-MS -laitteistoille mittausmenetelmät, joilla tutkittavan näytteen ravinnepitoisuuksia, harvinaisia maametallipitoisuuksia sekä jalometallipitoisuuksia määritettiin. ICP-OES:lle kehitettiin ravinteiden sekä harvinaisista maametalleista skandiumin ja yttriumin analysointia varten mittausmenetelmät. Muiden harvinaisten maametallien sekä jalometallien mittausmenetelmät kehitettiin ICP-MS:lle. Mädätetyn jätevesilietteen alkuainepitoisuuksien perusteella alumiinin, raudan, kalsiumin, fosforin, piin, palladiumin ja ceriumin talteenottoa voi pitää kannattavana. Mädätetylle yhdyskuntajätevesilietenäytteelle tehtiin eri hapoilla ja niiden eri konsentraatioilla uuttoja, joiden tarkoituksena oli alustavasti selvittää eri alkuaineiden liukeneminen eri happouuttoliuoksiin. Kokeiden perusteella fosforin liuottamisessa toimi parhaiten rikkihappo, jonka avulla saavutettiin suhteellisen hyvä saantoprosentti samalla, kun muiden ravinteiden liukeneminen oli vähäistä. Harvinaisten maametallien talteenotossa toimivat parhaiten 6 molaarinen vetykloridi- ja typpihappo. Jalometallien talteenoton suunnittelua varten tarvitaan vielä lisää kokeita, mutta palladiumin liukeneminen vetykloridihappoon vaikutti parhaimmalta käytetyistä uuttoliuoksista.