Tartu ülikoolis 2010. aastal kaitstud Riho Mõtlepi doktoritöö eesmärk oli anda ülevaade põlevkivitööstuse jäätmete koostisest ja muutustest ladestamisel. Sealhulgas leida, mille poolest erinevad ja sarnanevad eri põletustehnoloogiatest ja põletusprotsessi eri osadest pärit tuhajäätmed. Seda teavet on vaja, et osata tuhka ära kasutada, aga ka paremini ladestada ning ennustada jäätmete mõju keskkonnale.

Esimesed teated „põlevast kivist“ pärinevad rohkem kui paarisaja aasta tagant. Tööstuses hakati põlevkivi kasutama 1918. aastal: esialgu kütusena tsemenditootmises ning vedurite ja majapidamiste kütteks. Üsna kohe hakati katsetama, kuidas toota põlevkivist õli. 1924. aastal ehitati Kohtla-Järvele esimene õlitehas. Samal aastal hakati põlevkivist tootma ka elektrit, ent esialgu vähesel määral. Massiliselt hakati põlevkivi kaevandama ja elektrijaamades põletama pärast teist maailmasõda.

Jäätmed

Põlevkivi ei ole puhas kütus. Põlevkivi tekkimisel umbes 450 miljonit aastat tagasi settis koos orgaanilise aine – kerogeeniga – nii karbonaatset materjali kui ka liiva ja savi. Pealegi läheb koos põlevkiviga ahju ka seda ümbritsevat lubjakivi. Seetõttu tekib põlevkivi põletamisel elektrijaamades ja õlitootmisel suur hulk jäätmeid.

Elektrijaamades tekib tuhk ja õlitootmisel nn. poolkoks. Hinnanguliselt on Eestis sel viisil tänini tekkinud umbes 300 miljonit tonni tuhka ja umbes 100 miljonit tonni poolkoksi. Aastas lisandub tuhka umbes 5–7 miljonit tonni ja poolkoksi ligikaudu miljon tonni. Kahjuks ei ole nende jäätmetega siimaani suudetud suurt tarka ette võtta.

Lubi on ohtlik

Tuhk transporditakse elektrijaamadest tuhaplatoodele veega: sellega kokku puutudes algavad koheselt keemilised reaktsioonid ning tuha koostis hakkab muutuma. Muude kaltsiumimineraalide kõrval leidub põlevkivituhas ka ohtralt vaba lupja (CaO). Lubi hüdratiseerub vee mõjul kiiresti kaltsiumhüdroksiidiks ehk kustutatud lubjaks. Selle tagajärjel muutub vesilahus väga aluseliseks: selle pH tõuseb 12 ja 13 vahele. Nii suure aluselisuse tõttu on tuhk keskkonnale ohtlik.

Doktoritöö arvutused näitasid, et kaltsiumhüdroksiidi täielikuks neutraliseerumiseks (pH=7) sadevetes lahustunud CO2 poolt kogu seni ladestatud tuhajäätmes kulub sadu tuhandeid aastaid. Tõenäoliselt on see mõnevõrra ülehinnatud, ent selge on, et tuhaplatoode keskkonnaoht jääb probleemiks veel paljudele põlvkondadele.

Lubi on kasulik

Teisalt on aga tuhas leiduv lubi, selle hüdratiseerumine ning hilisem aeglane karboniseerumine hoopis kasulik, sest see on üks protsesse mille mõjul tuhk tsementeerub. Põlevkivi põletamisel ja tuha hüdratiseerumisel tekib teisigi tsementeeruvate omadustega kaltsiumiühendeid, näiteks beliit ja ettringiit. Tsementeerumine võimaldab tuhka hõlpsamini ladestada ning ka ära kasutada.

Tuhk puhastab reovett

Maailmas on palju uuritud kuidas kasutada tööstusjäätmeid filterelemendina, et eemaldada märgalapuhastites reoveest fosforit. Doktoritöö uuringud näitasid, et hüdratiseerunud põlevkivituhk seob fosforit väga hästi ning on seetõttu märgalapuhastite filtermaterjalina paljulubav. Teatavasti on fosfor üks peamisi veekogude liigtoitestumise ehk eutrofeerumise põhjuseid.
Riho Mõtlep doktoritöö
Poolkoksimäest tuleva soojusega näppe soojendamas.
Hulk jääkorgaanikat on põhjustanud mägede isesüttimise:
temperatuurid mäe sees ulatuvad kohati üle tuhande kraadi.

Riho Mõtlep doktoritöö
Masin millega tehakse kindlaks
põlevkivijääkide koostis.
Poolkoks

Põlevkivi otsese põletamise kõrval on viimastel aastatel üha suurenenud põlevkiviõli tootmise osatähtsus. Tallinn-Peterburi maanteele on hästi näha suured mustavärvilised mäed, mida rahvasuus kutsutakse tuhamägedeks, kuid tegelikult on tegemist põlevkiviõli tootmise jäätme poolkoksiga.

Võrreldes tavalise põlevkivituhaga leidub poolkoksis suur hulk jääkorgaanikat, mistõttu see on keskkonnale veelgi ohtlikum materjal. Liiati on aja jooksul poolkoksimägedele ladestatud muidki ohtlikke põlevkivi töötlemise jääke, näiteks pigijäätmeid.

Suur jääkorgaanika sisaldus on põhjustanud mägede isesüttimise. Selle ulatus selgub alles nüüd, seoses mägede sulgemistöödega. Põlemiskolletest leitud materjali koostise järgi võib väita, et temperatuurid on ulatunud kohati üle tuhande kraadi.

Must tuhk

Peale poolkoksi tekib põlevkiviõli tootmiselveel teine tüüp tahkeid jäätmeid: nn. must tuhk. Uute utmistehnoloogiate tõttu on viimasel ajal musta tuha osakaal jõudsalt kasvanud. Koostiselt on must tuhk üsna sarnane tavalisele põlevkivituhale. Ent nii nagu tavalise põlevkivituha puhul, on ka musta tuha ja poolkoksi tõhus kasutus suurel määral veel lahendamata küsimus.

Doktoritöö valmis professor Kalle Kirsimäe juhendamisel ja koostöös kolleeg Martin Liiraga. Töö koos eestikeelse kokkuvõttega leiab: dspace.utlib.ee

Sarnased artiklid