Mineraalivillajäte geopolymeeribetonin lähtöaineena

Jätteeksi päätymisen sijaan purettuja mineraalivillaeristeitä voidaan tulevaisuudessa käyttää geopolymeeribetonien valmistukseen. 

Rakennus- ja purkujätteet muodostavat yli kolmanneksen kaikesta EU:ssa syntyvästä jätteestä. Esimerkiksi sulasta lasista, kivestä tai kuonasta valmistettua mineraalivillaa on ollut tähän asti haastava kierrättää. 

Tilanne on kuitenkin muuttumassa, kiitos EU-rahoitteisen WOOL2LOOP-projektin. Projektin avulla on osoitettu, että mineraalivillajätettä voi käyttää lähtöaineena geopolymeeribetonin ja siihen liittyvien rakennuselementtien valmistuksessa teollisessa mittakaavassa.

Mikä on geopolymeeri?

Geopolymeerit, joita kutsutaan myös alkaliaktivoiduiksi materiaaleiksi, ovat keraamisia epäorgaanisia polymeerejä, jotka on valmistettu kiinteistä alumiinisilikaateista, jotka on silloitettu alkalimetalli-ioneilla. 

– Vulkaanisesta tuhkasta valmistettua geopolymeeribetonia löytyy jo Colosseumista, Pantheonista ja Egyptin pyramideista, kertoo WOOL2LOOP-projektikoordinaattori ja Saint-Gobain Finlandin vastuullisuuspäällikkö Anne Kaiser.

Geopolymeerit ovat lupaava sideaine betonin valmistukseen, sillä niiden tuotanto vaatii paljon vähemmän energiaa kuin perinteinen portlandsementti. Käyttämällä vähemmän energiaa, luodaan pienemmän hiilijalanjäljen tuotteita. 

WOOL2LOOP-projektissa pyrittiin muuttamaan rakennusten purkutöistä syntyvä mineraalivillajäte mineraalivillageopolymeereiksi ja siten luomaan uusia tuotteita, jotka toimivat teollisessa ja kaupallisessa mittakaavassa. 
 

Uudet ratkaisut vaativat monialaista innovointia

Projekti oli monimutkainen, ja se kattoi kaikki mineraalivillan käytön vaiheet ja sen kierrätykseen liittyvät ajankohtaiset haasteet. 

Projekti vaati älykkäitä purkukäytäntöjä, mineraalivillan lajittelua ja jauhamista mineraalivillajauheen valmistamiseksi, alkaliaktivointia geopolymeerien valmistukseen, geopolymeeribetonin tuotantoa sekä rakennuselementtien 3D-tulostusta sen avulla. 

– Uuden innovointia mutkistaa entisestään se tosiasia, että geopolymeeribetonielementtien teollisen mittakaavan tuotannolle ja laadunvalvonnalle ei ole olemassa standardeja tai ohjeita, selittää CRH:n Eldho Choorackal.

Uusia ratkaisuja tarvittiin myös jätemateriaalin analysointiin. 

– WOOL2LOOP otti käyttöön ja testasi kädessä pidettävän röntgenfluoresenssispektroskopialaitteen käyttöä mineraalivillajätteen analysointiin paikan päällä erottaakseen toisistaan lasivillan ja kivivillan, kertoo Recycling Assistancen Johan D'Hooghe. 

Analysoinnin jälkeen jäte jauhettiin keskitetyssä paikassa. Myös itse mineraalivillajauheen valmistaminen oli erityisen haastavaa.

– Valmistuksessa pitää huomioida lasivillan ja mineraalivillan erilaiset kemialliset koostumukset ja tarve saada materiaaleja, joiden hiukkaskoko on alle 100 mikrometriä, lisää Vilma Ducman Slovenian kansallisesta rakennus- ja rakennustekniikan instituutista. 

– Mineraalivillaan liittyvät jyrsintä- ja sekoitussuunnittelut, jotka ovat edellytys myöhempään käsittelyyn ja laajennukseen, vaativat merkittäviä innovaatioita, lisää Saleh Hooshmand, Saint-Gobain Ecophonin vanhempi tutkija.

Myös rakennusmateriaalien ja erityisesti geopolymeerien additiivinen valmistus eli 3D-tulostus toi lisähaasteita. 

– Innovaatiot laitteistoissa, ohjelmistoissa ja kemiallisessa aktivointistrategiassa auttoivat meitä hallitsemaan materiaalien muodostumista. Pystymme nyt tuottamaan suuressa mittakaavassa monimutkaisia geometrioita monille tuotteille uusilla toiminnallisuuksilla, mukaan lukien akustiset paneelit, kiitos 3D-tulostuksen. Seuraava tavoite on näiden materiaalien ja prosessien sertifiointi, kertoo XtreeE:n Alban Mallet.
 

WOOL2LOOP-projekti oli huikea menestys

WOOL2LOOP osoitti menestyksekkäästi mineraalivillageopolymeeribetonin valmistuksen teollisessa mittakaavassa ja keräsi olennaista tietoa kaikista kierrätys- ja tuotantoketjun prosesseista ja materiaaleista. 

– Tekemällä pilottiprojekteja niin monen mineraalivillageopolymeeripohjaisen tuotteen kanssa, olemme pystyneet tunnistamaan mahdollisia ongelmia, joita voidaan odottaa normaalituotannossa. Keskitymme nyt löytämään tapoja voittaa nämä ongelmat, Ducman päättää.

Lue alkuperäinen artikkeli aiheesta:

>> Mineral wool finds new life in a familiar environment