Rakennus- ja purkujätteen hienojakeen jauhatusmenetelmät komposiittien nanokokoisiksi lisäaineiksi

Abstract

Rakennus- ja purkujäte muodostaa 35% globaalista jätekuormasta. Rakennus- ja purkujätettä muodostuu rakennusten rakentamisesta, päivittämisestä ja purkamisesta, mutta myös luonnonkatastrofien myötä syntyvä jäte määritellään samaan luokkaan. Rakennus- ja purkujätteen jatkojalostaminen jauhatuksella mahdollistaa jätteen kierrättämisen ja lisäarvon luomisen uusien käyttökohteiden myötä.

Tässä kandidaatintyössä selvitettiin ja analysoitiin rakennus- ja purkujätteen hienojakeelle nanokokoluokan saavuttavia jauhatusmenetelmiä. Nanokokoluokkaan jauhettua rakennus- ja purkujätettä voidaan käyttää komposiiteissa lisäaineena parantaen sen ominaisuuksia. Työssä myös tutkittiin tunnistettujen jauhatusmenetelmien kaupallista potentiaalia.

Työssä tutkittiin useita eri toimintaperiaatteella toimivia jauhatusmenetelmiä, jonka perusteella voitiin todeta kuula-, planeettapallo- ja helmimyllyjen kykenevän saavuttamaan rakennus- ja purkujätteen hienojakeen jauhamisessa nanokokoluokan. Tunnistettuja myllytyyppejä tutkittiin tarkemmin valmistajakohtaisesti, jonka perusteella voitiin todeta että kuula- ja planeettapallomyllyt ovat matalan tilavuuden myllyjä ja helmimyllyt korkean tilavuuden myllyjä.

Työssä analysoitiin kaupallista potentiaalia myllykohtaisesti energiankulutukseen perustuen. Analyysin perusteella voitiin todeta energiankulutuksen kasvavan lähes lineaarisesti myllykoon kasvun kanssa. Tarkempaa kaupallisen potentiaalin analyysia ei voitu suorittaa ilman valmistajilta erikseen saatavia hankinta- ja huoltokustannuksia, sekä erilaisten materiaalien jauhentamisaikoja.

Construction and demolition waste makes up 35% of global waste load. Construction and demolition waste develops from building, updating and dismantling buildings, but also waste developed from natural disasters is categorized as construction and demolition waste. Reprocessing construction and demolition waste allows it to be recycled and receive additional value due to new potential usage cases.

This bachelor’s thesis analyzed milling methods that can reach nanosized particles from construction and demolition waste fine fraction. Construction and demolition waste that has been milled into nanoparticles can be used in composites as an additive to improve their properties. This work also investigated and analyzed commercial potential for recognized milling methods.

This study investigated multiple milling methods that operated on different operating principles, which led to a conclusion that ball-, planetary ball- and bead mills were capable of reaching nanoparticle sizes with construction and demolition waste fine fraction. Recognized mills were investigated further on a manufacturer basis, which led to a conclusion that ball and planetary ball mills are low volume mills and bead mills are high volume mills.

This study analyzed commercial potential on a mill-by-mill basis based on energy consumption. Conclusion from the analysis was that energy consumption increases nearly linearly with increasing milling volume. A more precise analysis of commercial potential was not plausible without receiving purchasing and maintenance costs of mills from the manufacturers and also information regarding material milling times.