Biomuovien aerobinen ja anaerobinen hajoaminen

26.08.2021

Olemme ryhmä ensimmäisen vuoden kemiantekniikan opiskelijoita ja toteutimme projektimme biomuovien aerobisesta ja anaerobisesta hajoamisesta. Projektimme oli osa suurempaa Bioplastics Europe- hanketta. Bioplastics Europe- hanke pyrkii etsimään ratkaisuja biomuovien hajoamiseen yhdistämällä niin taloudelliset kuin ympäristöä koskevat näkökulmat kiertotalouden kautta. Bioplastics Europe- hankkeessa tutkitaan muun muassa biomuovien ominaisuuksia, kierrätettävyyttä ja kompostoitavuutta. Projektimme tarkoituksena olikin luoda rakennussuunnitelma aerobisesta ja standardin mukaisesta kompostorista. Lisäksi loimme testaussuunnitelmat aerobisesta hajoamisesta tavallisessa kompostorissa sekä anaerobisesti bokashi- kompostorissa.

Aerobisen kompostorin rakennussuunnitelma

Taustaselvityksen jälkeen aloimme työstämään rakennus- ja testaussuunnitelmia. Rakennussuunnitelmaa varten meidän tuli löytää standardit, jotka määrittävät standardin mukaisen kompostorin rakentamisen. Rakennussuunnitelman teimme standardin ISO 17033:2018 mukaan. Standardit määrittivät tarkasti esimerkiksi sen, kuinka suuri kompostorin tulee olla, missä tuuletusaukot sijaitsevat ja millaisesta materiaalista kompostori tulee rakentaa. Standardien pohjalta loimme kompostorin rakennussuunnitelman ja havainnollistimme tämän mallinnuskuvan avulla. Kompostori tuli rakentaa esimerkiksi polypropeenista, mittoinaan 30 cm pitkä, 20 cm leveä ja 10 cm korkea. Tuuletusaukon tuli sijaita 20 cm leveän sivun keskellä 6,5 cm:n korkeudella. Tuuletusaukot takaavat kaasunvaihdon kompostorissa.

Kuva standardinmukaisesta kompostorista

Aerobinen hajoaminen kompostorissa

Tarkoituksenamme oli tutkia biomuovin hajoamista eli meidän tapauksessamme bioska-pussin hajoamista aerobisessa kompostorissa. Jotta tutkimus olisi vertailukelpoinen, tuli tutkia rinnakkain kahta kompostoria, jossa toisessa on tutkittavaa testimateriaalia eli bioska-pussi ja toisessa ei. Näin pystyi seuraamaan hajoamisprosessin etenemistä. Biomuovin hajoamisen testaaminen aerobisessa kompostorissa perustuu standardeihin 17300:2018 ja ISO EN 13432.

Testaussuunnitelmassamme kompostorit täytettiin noin 5-10 cm korkeudelle biojätettä. Toiseen siis laitettiin bioska-pussi ja toiseen ei. Testimateriaalin tuli olla kosteudeltaan 40-60% ja pH- arvoltaan neutraali. Testimateriaali myös punnittiin ennen ja jälkeen testauksen. Tämän tarkoituksena oli seurata veden haihtumista testimassoista.

Testaussuunnitelmamme mukaisesti testimassa sekoitettiin ja punnittiin kerran viikossa kokeen ajan. Lisäksi huolehdittiin, että testauksen lämpötila pysyi 20-28 celsiusasteessa. Kompostoreissa tapahtuvaa testiä jatkettiin niin kauan, kunnes havaittavaa hajoamisainetta ei ole nähtävissä kummassakaan kompostorissa. Testauksen tuli kestää alle 24kk.

Anaerobinen Bokashi-kompostori

Bokashilla tarkoitetaan fermentoitunutta orgaanista ainesta ja fermentoituminen tapahtuu EM- mikrobien eli maitohappobakteerien avulla. EM- mikrobit mahdollistavat biojätteen hajoamisen hapettomissa olosuhteissa. Bokashi- menetelmällä saadaan biojätteestä ravinteikasta multaa. Bokashi- menetelmä on kehitetty Japanissa 1980- luvulla.

Bokashi- kompostoriin tarvitaan ilmatiivis astia, bokashi-rouhetta ja biojätettä. Biojätteet pilkotaan pieniksi ja laitetaan bokashi-astiaan. Bokashi-kompostorissa hajoaminen kestää noin 15-30 vuorokautta.

Anaerobinen hajoaminen Bokashi- kompostorissa

Testaussuunnitelmassamme Bokashi-kompostorin välipohjan päälle laitetaan talouspaperia ja sen päälle valmista bokashi-rouhetta tai itsevalmistettua EM-kantaliuosta. Biojätteet ja bioskapussi pilkotaan ennen bokashiin laittamista. Testaussuunnitelmassa bioskapussi tulee pilkkoa joko 1 cm x 1cm tai 5cm x 5 cm kokoisiksi paloiksi. Biojätteet tyhjennetään bokashiin korkeintaan kerran päivässä. Kun biojäte on lisätty bokashiin se painellaan ja tiivistetään astiaan. Bokashi- kompostori tulee säilyttää noin 23 celsiusasteessa. Hajoamisprosessissa syntyvää suotovettä poistetaan 3-5 päivän välein bokashi- kompostorissa sijaitsevan hanan kautta. Bokashin tulessa täyteen astia suljetaan ja sitä ei avata 2 viikkoon. Tämän jälkeen hajonnut bokashi- jäte sekoitetaan multaan, jossa bokashi-jäte multaantuu.

Ryhmämme pohdintoja projektistamme

Kaiken kaikkiaan projektimme oli mielestämme onnistunut ja olimme tyytyväisiä saamiimme tuotoksiin. Projektimme aihe oli mielenkiintoinen, mikä lisäsikin motivaatiotamme projektin loppuun saattamiseen. Monella ryhmämme jäsenellä heräsi mielenkiinto biohajoavien muovien kierrätettävyyttä ja ominaisuuksia kohtaan.

Kirjoittajat: Kemiantekniikan opiskelijat Ingrid Lindholm, Tuomas Harju, Miikka Salo ja Fanni Suontausta