Yritysyhteistyö ja teollisuuden sivuvirtojen kytkeminen koulutukseen

Kiertotalous pitää sisällään monenlaisia osaamisia, jotka pitää hallita. Kiertotalouteen liittyvän opetuksen tulee olla siis monipuolista ja eri osaamiset yhdistävää. 

Lapin AMK:n yhteistyö Tapojärvi Oy:n kanssa alkoi vuonna 2015, jonka aikana on ratkaistu useita teollisuuden sivuvirtoihin liittyviä kehitystarpeita oppimisprojektien, opinnäytetöiden ja tapaustutkimusten avulla. Yhteistyön aikana on saatu paljon arvokasta tietoa terästeollisuuden sivuvirroista, jota voidaan hyödyntää kiertotalouden opintojaksojen työstössä. Yhteistyön aikana on myös kehitetty toimintamalleja teollisuuden sivuvirtoihin liittyvien oppimisprojektien toteuttamiseen, joita voidaan hyödyntää kiertotalouen opintojen kehittämisessä myös muiden ammattikorkeakoulujen osalta.

Terästuotannon sivuvirrat opetuksessa

Materiaalien käytettävyyden osa-alueella teollisuudessa syntyviin sivuvirtoihin liittyvät prosessit ovat täysin erilaisia kuin tähän asti käytetyt, mikä vaatii materiaaliopilliselta osaamiselta uusia näkökulmia. Tämä aihepiiri olisi saatettava yhtäläisesti insinööriopetuksen piiriin, sillä kiertotalouden kokonaiskonsepti vaatii insinööriltä uudenlaista suunnittelun ja materiaalin käytettävyyden kokonaisnäkemystä tuotteen koko elinkaaren ajalta.

Sivuvirtojen ominaisuuksia on tarkasteltu konetekniikan insinöörikoulutuksen oppimisprojektissa. Lapin AMK yhteistyössä toimeksiantajan (Tapojärvi Oy) kanssa laati erityisesti teollisuuden sivuvirtoihin liittyvän sisällön ja toteuttamissuunnitelman neljän opintojakson kokonaisuuteen. Outokumpu Oyj:n ferrokromitehtaalla syntyy metallinvalmistuksen sivutuotteena kuonaa, joka muistuttaa ominaisuuksiltaan kiviainesta. Kuonaan on sitoutunut metallista ferrokromia, joka saadaan Tapojärvi Oy:n toimesta palautettua takaisin tuotantoon. Jäljelle jäävästä kuona-aineksesta saadaan prosessoitua 1. luokan kiviainesta. Opintojaksojen teemana oli perehtyä ferrokromin talteenottoprosesseihin kuona-aineksesta ja ratkaista tähän prosessiin liittyvä tutkimusongelma. Opintojaksojen aikana tutkittaville kuonamateriaaleille tehtiin laadunvarmistustestit Lapin AMK:n oppimisympäristöissä, sekä laadittiin tehdyistä tutkimuksista täydellinen projektidokumentaatio.

Kuva 1. Oppimisprojekteissa kuonamateriaalien ominaisuudet tutkittiin oppilastyönä Lapin AMK:n opiimisympäristöissä. Vasemmalla raekokojakauman määritys seula-analysillä. Oikealla koostumusanalyysi Raman -mikroskoopilla.

 

Kuonapohjaiset geopolymetrit

Geopolymeerillä tarkoitetaan betonimaista ainetta, jossa sementtiä ja luonnon kiviaineksia on korvattu muilla materiaaleilla. Korvaavina aineksina voidaan käyttää monia teollisuuden sivutuotteita. Valmistettaessa teollisuuden sivutuotteista geopolymeerejä saadaan aiemmin jätteiksi luokitellut sivutuotteet tehokkaasti hyödynnettyä. Geopolymeerin valmistuksen on todettu kuormittavan luontoa jopa 80 % vähemmän kuin betonin valmistuksen (Tuominen 2016). Käyttämällä betonin runkoaineena kiviaineksen sijaan kuonaa vähenee neitseellisten luonnonkivien louhinnan tarve. Samalla saadaan vähennettyä jätteiden määrää, kun sivuvirtoina syntyvistä materiaaleista saadaan tuotettua laadukkaita rakennusmateriaaleja.
Outokumpu Oyj:n ruostumattoman teräksen tuotannon sivutuotteena syntyy teräskuonaa, josta Tapojärvi Oy erottelee metallia ja poltettua kalkkia uudelleen tuotantoon. Kuonan käyttömahdollisuuksia geopolymeerin raaka-aineena on selvitetty Tapojärvi Oy:n toimeksi antamissa opinnäytetöissä. Teräskuonasta selvitettiin Lapin AMK:n ohjaamina opinnäytetöinä alkuaine- ja mineraalikoostumukset, kehitettiin maabetonointiin soveltuva kuonapohjainen geopolymeeri-seos yhteistyössä Kajaanin AMK:n ja Oulun AMK:n kanssa, sekä testattiin seoksesta tehdyn materiaalin puristuslujuus Oulun AMK:n betonilaboratoriossa ja pakkaskestävyys Lapin AMK:n Arctic Power-laboratoriossa. Tällä materiaalilla rakennettavasta kenttärakenteesta laadittiin suunnitelma ja pohjapiirustus kaivosmuuntokoulutuksen opinnäytetyönä. Materiaaliin pohjautuvia tuotteita ideoitiin Lapin yliopiston teollisen muotoilun koulutusohjelman oppimisprojektissa, jolloin saatiin laadittua prototyyppi geopolymeeristä tehdylle Tuikku-kynttilänjalalle.

Kuva 2. Vasemmalla terästuotannon sivutuotteena syntyvä teräskuonaa. Oikealla kuonapohjaisesta geopolymeeristä valmistettu Tuikku -kynttilänjalka.

 

Yhteenveto

Tässä artikkelissa kuvatut oppilastyöt edistävät laajalti kiertotalouden ja sivuvirtojen teemaa. Näissä opintoprojekteissa opiskelijat näkevät materiaalien uusiokäytön merkityksen työelämässä ja tämän ansiosta saadaan kehitettyä motivaatiota kiertotalouden opiskeluun. Tämän kaltaisia oppilastöitä on syytä tehdä lisää, jotta opiskelija näkee käytännössä, kuinka helposti aiemmin jätteeksi luokitelluille materiaaleille on mahdollista kehittää uusia käyttökohteita.

Lisätiedot: Lapin AMK, erityisasiantuntija Jouko Karinen (etunimi.sukunimi@lapinamk.fi).

Lähteet

Kuru T. 2018. VKU-kuonabetonin pakkasrasituskokeet. Opinnäytetyö, Kone- ja tuotantotekniikka, Lapin AMK.
Liedes A. 2016. CaO-pitoisuuden määrittäminen ruostumattoman teräksen kuonasta. Opinnäytetyö, Kone- ja tuotantotekniikka, Lapin AMK.
Mattila I. 2016. Betoniblokien valmistus FeCr-kuonasta. Opinnäytetyö, Kone- ja tuotantotekniikka, Kaivosmuuntokoulutus, Lapin AMK.
Salmela R. 2016. Kuonapohjaisen maabetonireseptiikan kehittäminen. Opinnäytetyö, Kone- ja tuotantotekniikka, Kaivosmuuntokoulutus, Lapin AMK.
Suorsa T. 2017. Ruostumattoman teräksen kuonan metallipitoisuuden määritys XRD-analyysillä. Opinnäytetyö, Kone- ja tuotantotekniikka, Lapin AMK.
Tuominen R. 2016. Geopolymeerit muuttavat maailmaa. Linkki julkaisuun: https://www.oulu.fi/yliopisto/node/41024