Kaapelinkuorimurske kiertotalouden materiaalina

Selvitys materiaalin koostumuksesta, eroteltavuudesta ja hyödyntämismahdollisuuksista

Tekijä

• Minna Ylijukuri, Insinööri (AMK), asiantuntija, Uudistuva teollisuus, Lapin ammattikorkeakoulu

Tekijä vastaa julkaisun sisällöstä, lähteiden käytöstä, tulkinnoista ja johtopäätöksistä.

Tiivistelmä

Kaapelinkuorimurske on sähkökaapeleiden kierrätyksessä syntyvä monikomponenttinen materiaali, jonka hyödyntämistä vaikeuttaa polymeereistä, elastomeereista, mineraalitäyteaineista ja metallijäämistä muodostuva heterogeeninen koostumus. Materiaalin hyödyntämisen kehittäminen edellyttää sekä koostumuksen että eroteltavuuden tuntemista.

Tässä julkaisussa tarkastellaan kaapelinkuorimurskeen materiaalikoostumusta, karakterisointia ja tiheyseroihin perustuvaa eroteltavuutta. Materiaalia tutkittiin FESEM-EDS- ja XRF-analyyseillä, minkä lisäksi sen käyttäytymistä tarkasteltiin laboratoriomittakaavan kaksivaiheisessa tiheyserotuskokeessa. Erotuksessa muodostuneiden materiaalijakeiden alkuainekoostumusta verrattiin FESEM-EDS-analyysien avulla.

Tulokset osoittivat kaapelinkuorimurskeen olevan koostumukseltaan heterogeeninen materiaaliseos. Tiheyseroihin perustuvalla erotuksella materiaalista voitiin muodostaa alkuainekoostumukseltaan toisistaan poikkeavia jakeita. Raskaimpaan jakeeseen rikastui erityisesti metalli- ja mineraalikomponentteja, kun taas kevyimmät jakeet olivat pääosin hiilipohjaista materiaalia. Erotus ei kuitenkaan ollut täydellinen, eikä materiaalijakeiden tarkkaa polymeerikoostumusta voitu määrittää käytetyillä analyysimenetelmillä.

Tulokset osoittavat, että vaiheittainen karakterisointi ja fysikaalisiin ominaisuuksiin perustuva fraktiointi tarjoavat lähtökohdan materiaalin jatkohyödyntämisen arvioinnille.

1. Johdanto

Kiertotalouden tavoitteena on pitää materiaalit mahdollisimman pitkään taloudellisessa kierrossa ja vähentää neitseellisten raaka-aineiden käyttöä. Käytännössä huomio kohdistuu usein materiaaleihin, joille on jo olemassa toimivia kierrätysratkaisuja ja vakiintuneet markkinat. Samalla osa materiaalivirroista jää kuitenkin vähälle huomiolle, vaikka niiden hyödyntämiseen liittyy merkittävää kehityspotentiaalia.

Yksi tällainen materiaalivirta on sähkökaapeleiden kierrätyksessä syntyvä kaapelinkuorimurske. Kaapeleiden sisältämät metallit, erityisesti kupari ja alumiini erotetaan tehokkaasti kierrätysprosessissa, mutta niiden jälkeen jäljelle jäävä muovi-, kumi-, mineraali- ja metallipartikkeleita sisältävä materiaaliseos on koostumukseltaan hyvin heterogeeninen. Tämä monimuotoinen koostumus vaikeuttaa materiaalin hyödyntämistä. Hyödyntämisratkaisujen suunnittelu edellyttää siksi materiaalin koostumuksen ja käyttäytymisen tuntemista.

Tässä julkaisussa tarkastellaan kaapelinkuorimursketta materiaalitutkimuksen näkökulmasta. Tarkastelun kohteena ovat materiaalin koostumus, rakenteellinen heterogeenisyys, alkuaineiden jakautuminen sekä materiaalin käyttäytyminen tiheyseroihin perustuvassa erotuksessa. Lisäksi tarkastellaan muodostuneiden materiaalijakeiden mahdollisia hyödyntämispolkuja ja tunnistetaan jatkotutkimusta edellyttäviä kysymyksiä.

Julkaisun tavoitteena ei ole esittää valmista kierrätysprosessia tai yksittäistä ratkaisua kaapelinkuorimurskeen hyödyntämiseen. Sen sijaan tavoitteena on kuvata vaiheittain, kuinka haastavaa monikomponenttista materiaalia voidaan lähestyä tutkimuksen keinoin. Samalla julkaisu havainnollistaa, kuinka materiaalin karakterisointi, laboratoriokokeet ja tulosten kriittinen tarkastelu muodostavat perustan uusien hyödyntämisratkaisujen kehittämiselle.

Vaikka tarkastelun kohteena on kaapelinkuorimurske, julkaisu kuvaa samalla laajemminkin kiertotalouden tutkimuksessa tarvittavaa lähestymistapaa. Kaapelinkuorimurske toimii esimerkkinä materiaalista, jonka tutkiminen voi tuottaa tietoa myös muiden vastaavien monikomponenttisten materiaalien hyödyntämisen tueksi.

Tämä selvitys toteutettiin osana Lapin ammattikorkeakoulun IAmSus – Innovatiivinen lisäävä valmistus ja kestävä kehitys -hanketta. Hankkeessa kehitetään osaamista ja ratkaisuja, jotka liittyvät teknisiin materiaaleihin, lisäävään valmistukseen ja materiaalien kestävään hyödyntämiseen. Vaikka kaapelinkuorimurske ei sellaisenaan kuulu lisäävän valmistuksen tyypillisiin materiaaleihin, sen tarkastelu tukee hankkeen tavoitteita materiaalien kiertotalouden, materiaalivirtojen hyödyntämisen ja uusien sovelluskohteiden tunnistamisen näkökulmasta. Selvitys tarjoaa esimerkin siitä, kuinka materiaalien ominaisuuksia voidaan kartoittaa ja hyödyntämispotentiaalia arvioida ennen mahdollisten jatkojalostusratkaisujen kehittämistä.

2. Kaapelinkuorimurske kiertotalouden materiaalivirtana

Kiertotalouden tavoitteena on säilyttää materiaalien arvo mahdollisimman pitkään pitämällä ne kierrossa uusien tuotteiden tai raaka-aineiden valmistuksessa. Tämä edellyttää kuitenkin, että materiaalien ominaisuudet tunnetaan riittävän hyvin ja niille voidaan löytää käyttökohteita, jotka vastaavat niiden laatua ja koostumusta (Muoviteollisuus Ry 2025; Salminen ym. 2025).

Sähkökaapelien kierrätys on hyvä esimerkki onnistuneesta materiaalien talteenotosta. Käytöstä poistetuista kaapeleista erotellaan mekaanisesti niiden sisältämät metallit, erityisesti kupari, joka voidaan hyödyntää uusien tuotteiden raaka-aineena. Kuparin kierrätys vähentää neitseellisen raaka-aineen tarvetta ja sillä on merkittävä rooli materiaalien kiertotaloudessa (Scandinavian Copper Development Association 2022). Metallien erotuksen jälkeen jäljelle jää materiaalivirta, jonka hyödyntämiseen liittyy edelleen useita haasteita. Tätä murskattua muovi-, kumi- ja täyteaineseosta kutsutaan kaapelinkuorimurskeeksi. Vaikka materiaali syntyy metallien talteenoton yhteydessä muodostuvana sivuvirtana, se voi muodostaa merkittävän osan kierrätysprosessissa syntyvästä materiaalivirrasta.

Kaapelinkuorimurskeen määrät vaihtelevat käsiteltävien kaapelityyppien ja kierrätysprosessien mukaan, mutta materiaalivirrat voivat olla teollisesti merkittäviä. Tässä julkaisussa tarkastellun materiaalivirran suuruusluokka on noin 100 tonnia vuodessa. Tämänkaltaisten materiaalimäärien hyödyntämispotentiaalin arviointi on tärkeää sekä materiaalitehokkuuden että kiertotalouden näkökulmasta, sillä materiaalin tehokkaampi hyödyntäminen voi vähentää loppusijoitettavan jätteen määrää ja lisätä materiaalien kiertotalousarvoa.

Kuvio 1. Havainnekuva sähkökaapelin rakenteesta ja metallien erotuksen jälkeen muodostuvasta kaapelinkuorimurskeesta. Kuva: Minna Ylijukuri, toteutettu tekoälyavusteisesti.

Kaapelinkuorimurskeen hyödyntämistä vaikeuttaa ennen kaikkea sen monimuotoinen koostumus. Sähkökaapelit valmistetaan käyttökohteensa mukaan erilaisista materiaaleista, joilla jokaisella on oma tehtävänsä. Kaapelin rakenteessa voidaan käyttää esimerkiksi polyeteeniä (PE), polypropeenia (PP), polyvinyylikloridia (PVC), polyamidia (PA) ja polyeteenitereftalaattia (PET) sekä erilaisia elastomeerejä, kuten EPDM- ja neopreenikumia. Lisäksi kaapeleissa käytetään mineraalitäyteaineita ja muita lisäaineita, joilla voidaan parantaa esimerkiksi palonkestävyyttä, mekaanisia ominaisuuksia tai säänkestävyyttä. (Mansour, Abdel-Gawad, El Dein, Ahmed, Darwish & Lehtonen 2021; LAPP Group 2026a; LAPP Group 2026b; OEM 2026; Hänninen 2025.)

Kaapelinkuorimurske ei ole yhden muovilaadun kierrätysmateriaalia, vaan useista polymeereistä, elastomeereistä, mineraalitäyteaineista ja pienistä metallijäämistä koostuva materiaaliseos. Sen koostumus määräytyy sen mukaan, millaisia sähkökaapeleita kierrätyksessä käsitellään, minkä vuoksi materiaalin ominaisuudet voivat vaihdella huomattavasti eri materiaalierien välillä. Kaapelijätteen hyödyntämistä vaikeuttaa erityisesti materiaalien monimuotoisuus sekä erilaisten polymeerien keskinäinen yhteensopimattomuus, minkä vuoksi materiaalijakeiden erotus ja jatkojalostus ovat keskeisiä vaiheita kiertotalousratkaisujen kehittämisessä. (Markovits, Bánhegyi, Székely & Cselkó 2025.)

Pelkästään silmämääräisen tarkastelun perusteella materiaalista voidaan erottaa esimerkiksi muovia sekä yksittäisiä kuparin ja alumiinin kappaleita. Silmämääräinen tarkastelu antaa vain yleiskuvan materiaalista eikä paljasta sen tarkkaa koostumusta tai siinä käytettyjä lisäaineita. Materiaalin todellinen koostumus voidaan selvittää luotettavasti vasta laboratorioanalyysien avulla.

Kuvio 2. Tutkimuksessa analysoitu kaapelinkuorimurske.

Materiaalin koostumuksen tunteminen on keskeinen lähtökohta myös sen hyödyntämismahdollisuuksien arvioinnille. Mekaaninen kierrätys edellyttää usein riittävän tasalaatuista ja tunnettua raaka-ainetta, kun taas heterogeenisten materiaalien kohdalla mahdolliset hyödyntämisratkaisut riippuvat sekä materiaalin ominaisuuksista että käytettävästä prosessiteknologiasta. Kaapelijätteessä esiintyvien polymeerien erilaiset ominaisuudet ja yhteensopivuus vaikuttavat merkittävästi kierrätettävyyteen, minkä vuoksi materiaalin karakterisointi on tärkeä vaihe ennen hyödyntämisratkaisujen valintaa. (Markovits ym. 2025; Boss, Boström, Nilsson, Farkas, Eriksson, Rasmussen, Svenningsson, Dalesjö & Johansson 2011; Salminen ym. 2025.)

3. Kaapelinkuorimurskeen materiaalikoostumus ja laboratorioanalyysit

Laboratorioanalyysit materiaalin karakterisoinnissa

Kaapelinkuorimurskeen hyödyntämismahdollisuuksien arviointi edellyttää materiaalin riittävän tarkkaa karakterisointia. Pelkkä silmämääräinen tarkastelu ei riitä selvittämään, mistä materiaali koostuu tai millaisia epäorgaanisia aineita siihen sisältyy. Tästä syystä materiaalia tutkittiin kahdella toisiaan täydentävällä analyysimenetelmällä, joiden avulla voitiin tarkastella sekä yksittäisten partikkelien ominaisuuksia että koko näytemateriaalin alkuainekoostumusta.

Tutkimuksessa kaapelinkuorimurskeen mikrorakennetta ja yksittäisten partikkelien alkuainekoostumusta analysoitiin Quanta 450 FEG -kenttäemissiopyyhkäisyelektronimikroskoopilla (Field Emission Scanning Electron Microscope, FESEM), johon oli yhdistetty Thermo NORAN System 7 -energiadispersiivinen röntgenspektroskooppi (Energy Dispersive Spectroscopy, EDS). FESEM mahdollistaa materiaalin pintarakenteen ja partikkelien morfologian tarkastelun suurella erotuskyvyllä, kun taas EDS:n avulla voidaan määrittää analysoidun alueen alkuainekoostumus elektronisuihkun synnyttämän karakteristisen röntgensäteilyn perusteella. FESEM-EDS on laajasti käytetty materiaalien karakterisointimenetelmä erityisesti mikrorakenteen ja alkuainekoostumuksen tutkimuksessa. (Newbury & Ritchie 2014.)

FESEM-EDS-analyysissä tarkastelu kohdistuu yksittäisiin valittuihin partikkeleihin tai niiden osiin. Menetelmä soveltuu hyvin materiaalin rakenteen havainnointiin sekä paikallisen alkuainekoostumuksen tutkimiseen, mutta sen tulokset kuvaavat aina analysoituja mittausalueita eivätkä sellaisenaan koko materiaalierää. Lisäksi EDS-menetelmän kyky havaita kaikkein kevyimpiä alkuaineita, kuten vetyä, on hyvin rajallinen, ja myös hiilen määrälliseen analysointiin liittyy epävarmuuksia. Tämän vuoksi EDS-tuloksia tarkastellaan ensisijaisesti laadullisina tai suuntaa antavina, eikä niiden perusteella voida määrittää materiaalin tarkkaa polymeerikoostumusta. (Newbury & Ritchie 2014.)

FESEM-EDS-analyysin lisäksi materiaalin alkuainekoostumusta tutkittiin kannettavalla Bruker S1 Titan -röntgenfluoresenssianalysaattorilla (X-ray Fluorescence, XRF). XRF on rikkomaton alkuaineanalyysimenetelmä, jossa näytteeseen kohdistettu röntgensäteily synnyttää alkuaineille ominaista fluoresenssisäteilyä. Fluoresenssisäteilyn energian perusteella voidaan tunnistaa materiaalissa esiintyviä alkuaineita nopeasti ilman näytteen tuhoamista. Menetelmä soveltuu erityisesti epäorgaanisten materiaalien alkuainekoostumuksen määrittämiseen sekä kenttä- ja laboratoriomittauksiin. (Analytical Methods Committee 2021.)

Kannettava XRF soveltuu erityisesti keskiraskaiden ja raskaiden alkuaineiden analysointiin. Menetelmällä on kuitenkin rajoitteita kaikkein kevyimpien alkuaineiden havaitsemisessa. Esimerkiksi vetyä, happea ja hiiltä ei voida havaita kannettavalla XRF-laitteistolla, ja myös muita kevyitä alkuaineita voidaan havaita epäluotettavasti mittausolosuhteista riippuen. XRF soveltuu tässä tutkimuksessa erityisesti epäorgaanisten ja raskaampien alkuaineiden havaitsemiseen, mutta menetelmällä ei voida tunnistaa materiaalissa esiintyviä polymeerejä. (Analytical Methods Committee 2021.)

FESEM-EDS- ja XRF-analyysit täydentävät toisiaan, mutta niiden tuottamaa tietoa ei voida verrata suoraan keskenään. FESEM-EDS-analyysissä alkuainekoostumus määritetään yksittäisistä valituista partikkeleista tai niiden pieniltä alueilta, kun taas XRF-analyysi kattaa laajemman näytealueen. Tästä syystä menetelmillä saadut tulokset voivat poiketa toisistaan ilman, että kyse olisi analyysivirheestä.

Analyysitulokset ja niiden tulkinta

Kaapelinkuorimurskeen rakenne ja heterogeenisyys

Kaapelinkuorimurskeen rakennetta tutkittiin FESEM-mikroskopian avulla useista eri näytealueista. Tarkoituksena oli muodostaa kokonaiskuva materiaalin rakenteesta mikroskooppitasolla sekä arvioida sen rakenteellista vaihtelua ennen yksityiskohtaisempaa alkuainekoostumuksen analysointia.

FESEM-kuvat osoittivat, että kaapelinkuorimurske on rakenteeltaan selvästi heterogeeninen materiaali. Näyte koostui erimuotoisista ja -kokoisista partikkeleista, joiden pintarakenteissa havaittiin huomattavaa vaihtelua eri näytealueiden välillä. Osa partikkeleista oli pinnaltaan melko tasaisia, kun taas toisissa esiintyi epätasaisia, huokoisia tai kuitumaisia rakenteita. Myös partikkelien koko, muoto ja kontrasti vaihtelivat, mikä kuvastaa materiaalin monimuotoista rakennetta.

Käytöstä poistettujen sähkökaapeleiden kierrätyksessä samaan materiaalivirtaan päätyy useita erilaisia kaapelityyppejä, joiden tiedetään sisältävän toisistaan poikkeavia polymeerejä, elastomeerejä, täyteaineita ja metallikomponentteja. Metallien erotuksen jälkeen jäljelle jäävä murske muodostaa näiden materiaalien seoksen, minkä vuoksi materiaalin heterogeenisyys on havaittavissa jo mikroskooppisessa tarkastelussa.

Pelkkä FESEM-mikroskopia ei mahdollista materiaalissa esiintyvien yhdisteiden tai polymeerien tunnistamista, sillä menetelmä tuottaa ensisijaisesti tietoa partikkelien muodosta ja pintarakenteesta. Materiaalin kemiallisen koostumuksen selvittäminen edellyttää alkuaineanalyysiä, minkä vuoksi FESEM-kuvat toimivat lähtökohtana EDS-analyysille.

Kuviossa 3 on esitetty esimerkkejä tutkimuksessa analysoiduista näytealueista. Kuvista voidaan havaita materiaalin rakenteellinen vaihtelu sekä partikkelien erilaiset muodot ja pintarakenteet.

Rakenteellinen heterogeenisyys muodostaa myös lähtökohdan seuraavassa luvussa esitettäville alkuaineanalyyseille, joiden avulla voidaan tarkastella eri partikkelien paikallista alkuainekoostumusta.

Kuvio 3. FESEM-mikroskooppikuvia tutkimuksessa analysoidun kaapelinkuorimurskeen eri näytealueilta.

Materiaalin alkuainekoostumus

Kaapelinkuorimurskeen alkuainekoostumusta tutkittiin täydentävillä FESEM-EDS- ja XRF-analyyseillä. FESEM-EDS-analyysillä tarkasteltiin yksittäisten partikkelien paikallista alkuainekoostumusta, kun taas XRF-analyysi tuotti tietoa suuremman materiaalimäärän keskimääräisestä alkuainekoostumuksesta. Menetelmien erilaisista mittausperiaatteista huolimatta niiden tulokset täydentävät toisiaan ja muodostavat yhdessä kattavamman kokonaiskuvan materiaalin koostumuksesta kuin kumpikaan menetelmä yksin.

FESEM-EDS-analyysissä tunnistettiin hiiltä (C), happea (O), magnesiumia (Mg), alumiinia (Al), piitä (Si), rikkiä (S), klooria (Cl), kaliumia (K), kalsiumia (Ca), titaania (Ti), vanadiinia (V), kuparia (Cu) ja molybdeeniä (Mo). Havaitut alkuaineet osoittivat, että materiaali sisälsi sekä orgaanisia että epäorgaanisia komponentteja. Erityisesti hiilen ja hapen runsas esiintyminen viittasi polymeeripohjaiseen materiaaliin, kun taas kloorin viittasi mahdolliseen PVC:n esiintymiseen näytteessä. Pii, magnesium, kalsium ja alumiini viittasivat mineraalitäyteaineisiin tai lujitemateriaaleihin. Kuparin esiintyminen osoitti, että metallien erotuksesta huolimatta materiaaliin jäi yksittäisiä johdinmateriaalin jäänteitä. Lisäksi yksittäisissä analyysipisteissä havaittiin pieniä määriä titaania, vanadiinia ja molybdeeniä.

XRF-analyysissä tunnistettiin alumiinia (Al), piitä (Si), kuparia (Cu), sinkkiä (Zn), rautaa (Fe), kromia (Cr), zirkoniumia (Zr), lyijyä (Pb), vismuttia (Bi), titaania (Ti) sekä nikkeliä (Ni). Lisäksi magnesiumista (Mg), mangaanista (Mn) ja tinasta (Sn) saatiin havaintoja, mutta niiden pitoisuudet jäivät laitteen määritysrajan (LOD, Limit of Detection) tuntumaan tai sen alapuolelle. Lyijyn ja vismutin havainnot sen sijaan ylittivät määritysrajan selvästi, mikä osoitti niiden esiintymisen analysoidussa materiaalissa. Koska XRF-mittaus kohdistuu rajattuun näytealueeseen ja kaapelinkuorimurske on koostumukseltaan heterogeeninen materiaali, yksittäisten alkuaineiden pitoisuuksia tulee kuitenkin tulkita suuntaa antavina eikä koko materiaalierän tarkkoina pitoisuuksina. Tulokset osoittivat, että kaapelinkuorimurske sisälsi edelleen useita metallisia alkuaineita mekaanisen erotuksen jälkeen. Erityisesti alumiinin, kuparin, sinkin ja raudan esiintyminen on yhdenmukaista sähkökaapeleissa käytettävien metallikomponenttien kanssa.

Taulukossa 1 on esitetty FESEM-EDS- ja XRF-analyysien perusteella tunnistetut alkuaineet sekä niiden mahdollinen yhteys kaapelinkuorimurskeen materiaalikomponentteihin.

Alkuaine	FESEM-EDS	XRF	Mahdollinen alkuperä materiaalissa
C		–	Polymeerien pääalkuaine
O		–	Polymeerit ja epäorgaaniset yhdisteet
Mg		*	Mineraalitäyteaineet
Al			Johdinmateriaali ja suojakuoret
Si			Lasikuitu ja mineraalitäyteaineet
S		–	Polymeerit ja lisäaineet
Cl		–	Viittaa mahdolliseen PVC:n esiintymiseen
K		–	Mineraalitäyteaine tai epäpuhtaus
Ca		–	Kalsiumkarbonaatti tai muu mineraalitäyteaine
Ti			Mahdollinen täyteaine, pigmentti tai epäorgaaninen komponentti
V		–	Mahdollinen alkuperä tuntematon
Cu			Johdinmateriaali
Mo		–	Mahdollinen alkuperä tuntematon
Fe	–		Metallijäämä
Mn	–	*	Mahdollinen metallikomponentti tai epäpuhtaus
Zn	–		Metallikomponentit ja lisäaineet
Cr	–		Mahdollinen metallikomponentti tai pinnoite
Zr	–		Mahdollinen epäorgaaninen komponentti tai täyteaine
Pb	–		Mahdollinen metallikomponentti, stabilointiaine tai muu lisäaine
Bi	–		Mahdollinen alkuperä tuntematon
Ni	–		Metalliseokset tai metallikomponentit
Sn	–	*	Juotemateriaalit tai metallikomponentit

Taulukko 1. FESEM-EDS- ja XRF-analyyseissä havaitut alkuaineet sekä niiden todennäköinen alkuperä kaapelinkuorimurskeessa.

* Alkuaine havaittiin XRF-analyysissä, mutta pitoisuus jäi laitteen määritysrajan (LOD, Limit of Detection) alapuolelle. Havaintoa voidaan pitää suuntaa antavana, mutta siitä ei voida tehdä luotettavia määrällisiä johtopäätöksiä.

Taulukko perustuu tässä tutkimuksessa tehtyihin FESEM-EDS- ja XRF-analyyseihin. Todennäköisten materiaalikomponenttien tulkinnassa on hyödynnetty sähkökaapeleiden rakennetta ja materiaaleja käsitteleviä lähteitä (LAPP Group 2026a; LAPP Group 2026b; OEM 2026; Hänninen 2025; Pita & Castilho 2018).

Karakterisoinnista erotuskokeisiin

Karakterisointi osoitti, että materiaalissa esiintyy toisistaan merkittävästi poikkeavia materiaalikomponentteja. FESEM-EDS-analyysissä havaittu kloori viittasi mahdolliseen PVC:n esiintymiseen, kun taas muut analyysitulokset osoittivat materiaalin sisältävän myös muita polymeerejä, mineraalitäyteaineita ja metallikomponentteja. Koska nämä materiaalit eroavat toisistaan sekä kemiallisilta että fysikaalisilta ominaisuuksiltaan, pelkästään materiaalin kokonaiskoostumuksen tunteminen ei vielä riitä arvioimaan sen jatkokäsittely- tai hyödyntämismahdollisuuksia.

Karakterisoinnin tulokset loivat kuitenkin perustan tutkimuksen seuraavalle vaiheelle. Materiaalissa havaittujen komponenttien erilaiset ominaisuudet viittasivat siihen, että niitä voisi olla mahdollista erotella fysikaalisten ominaisuuksien perusteella. Erityisesti materiaalien väliset tiheyserot muodostivat lähtökohdan erotusmenetelmän valinnalle, sillä useiden kaapeleissa käytettävien polymeerien, mineraalitäyteaineiden ja metallien tiheydet poikkeavat toisistaan (Pita & Castilho 2018).

4. Kaapelinkuorimurskeen eroteltavuus ja erotuskokeet

Kirjallisuudessa kuvatut erotusmenetelmät

Kaapelinkuorimurskeen kaltaisen heterogeenisen materiaalin hyödyntäminen edellyttää usein sen jakamista koostumukseltaan mahdollisimman yhtenäisiin materiaalijakeisiin. Muovifraktioiden tehokas lajittelu on tunnistettu yhdeksi keskeisistä tekijöistä kaapelijätteen materiaalikierrätyksen kehittämisessä (Boss ym. 2011). Kirjallisuudessa on esitetty useita menetelmiä, joilla sähkökaapelien kierrätyksessä syntyvää muovi- ja kumimursketta voidaan erotella materiaalien fysikaalisten tai kemiallisten ominaisuuksien perusteella. Menetelmän valintaan vaikuttavat muun muassa materiaalin koostumus, partikkelikoko, haluttu erotustarkkuus sekä prosessin taloudelliset ja tekniset edellytykset (Pita & Castilho 2018; Phengsaart ym. 2023).

Yksi yleisimmin käytetyistä lähestymistavoista on tiheyseroihin perustuva erotus, jossa materiaalit erotellaan niiden tiheyden perusteella. Menetelmä voidaan toteuttaa esimerkiksi vesi- tai muulla erotusväliaineella siten, että kevyemmät materiaalit kelluvat ja raskaammat materiaalit vajoavat. Tiheyserotus soveltuu erityisesti materiaaliseoksille, joiden komponenttien tiheydet poikkeavat toisistaan riittävästi (Pita & Castilho 2018).

Toinen kirjallisuudessa laajasti tutkittu menetelmä on vaahdotus, jossa eri muovilaatuja pyritään erottamaan toisistaan kemikaalien ja ilmakuplien avulla. Menetelmän tavoitteena on saada tietyt polymeerit kiinnittymään ilmakupliin, jolloin ne nousevat nesteen pinnalle muiden materiaalien jäädessä pohjalle. Vaahdotuksella voidaan saavuttaa hyvä erotustarkkuus erityisesti eri polymeerilaatujen välillä, mutta menetelmä edellyttää tarkasti hallittuja prosessiolosuhteita ja kemikaalien käyttöä (Phengsaart ym. 2023).

Kirjallisuudessa on kuvattu myös sähköisiin ominaisuuksiin perustuvia erotusmenetelmiä, kuten sähköstaattinen erotus, jossa materiaalit erotellaan niiden sähköisten ominaisuuksien perusteella. Menetelmää on hyödynnetty erityisesti metallien ja muovien erottamiseen sekä joidenkin polymeerien jatkojalostuksessa, mutta sen toimivuus riippuu muun muassa materiaalin puhtaudesta, kosteudesta ja partikkelikoosta (Pita & Castilho 2018).

Lisäksi erilaisia optisia lajittelumenetelmiä, kuten lähi-infrapunaspektroskopiaan (NIR) perustuvaa tunnistusta, käytetään erityisesti silloin, kun tavoitteena on erottaa yksittäisiä polymeerilaatuja toisistaan. Menetelmien etuna on nopea materiaalintunnistus ilman kemiallisia käsittelyjä, mutta niiden soveltuvuutta voivat rajoittaa esimerkiksi materiaalien tumma väri, epäpuhtaudet tai useista materiaaleista koostuvat partikkelit (Phengsaart ym. 2023).

Erotuskokeiden toteutus

Laboratorioanalyysien perusteella kaapelinkuorimurskeen todettiin sisältävän useita toisistaan poikkeavia materiaaleja, joiden arvioitiin eroavan merkittävästi myös tiheydeltään. Tämän vuoksi materiaalin eroteltavuutta päätettiin tutkia tiheyseroihin perustuvalla kellutuskokeella. Tavoitteena ei ollut erottaa yksittäisiä polymeerilaatuja puhtaiksi materiaalijakeiksi, vaan muodostaa alkuperäisestä materiaalista koostumukseltaan mahdollisimman yhtenäisiä jakeita jatkoanalyysien ja materiaalin hyödyntämismahdollisuuksien arvioinnin tueksi.

Erotuskokeen suunnittelu perustui laboratoriotutkimuksissa tunnistettuihin materiaalikomponentteihin sekä kirjallisuudessa esitettyihin tietoihin sähkökaapeleissa käytettävien materiaalien ominaisuuksista. Taulukossa 2 on esitetty tutkimuksessa tunnistetut sekä kirjallisuuden perusteella sähkökaapeleissa mahdollisesti esiintyvät materiaalit, niiden tyypilliset tiheydet sekä arvio niiden käyttäytymisestä tiheyseroihin perustuvassa erotuksessa. Taulukko on koottu tätä selvitystä varten materiaalien ominaisuustietojen perusteella, ja siinä esitetyt tiheydet ovat kirjallisuudessa yleisesti ilmoitettuja tyypillisiä arvoja, jotka voivat vaihdella materiaalilaadun, lisäaineistuksen ja valmistusmenetelmän mukaan.

Materiaali	Tiheys ()	d < 1	1 < d < 1,5	d > 1,5
PE-LD	0,9-0,94	x
PE-HD	0,93-0,97	x
PP	0,9-0,92	x
PS	1,04-1,06		x
PVC	1,3		x
PUR	1,1-1,25		x
PA	1,12-1,15		x
PET	1,35		x
Neopreeni	1,2-1,5		x
EPDM	1,1-1,3		x
Kupari	8,96			x
Alumiini	2,7			x
Tina	7,3			x
Lasikuitu	2,4-2,7			x
Aramidikuitu	1,4-1,5		x
Talkki	2,6-2,8			x
Kalsiumkarbonaatti	2,7			x
Alumiinihydroksidi	2,4			x

Taulukko 2. Kaapelinkuorimurskeessa mahdollisesti esiintyvien materiaalien tyypilliset tiheydet ja arvioitu käyttäytyminen tiheyseroihin perustuvassa erotuksessa. ja mineraalitäyteaineet yli 1,5 g/cm³:n ryhmään.

Taulukon perusteella materiaalit voitiin jakaa kolmeen pääryhmään niiden tiheyden mukaan. Polyeteeni (PE) ja polypropeeni (PP) ovat vettä kevyempiä materiaaleja, kun taas useimpien teknisten polymeerien ja elastomeerien tiheys sijoittuu välille 1,0–1,5 g/cm³. Mineraalitäyteaineiden, lasikuidun ja metallien tiheydet ovat tätä selvästi suurempia. Pelkällä vedellä toteutettava erotus ei siten mahdollistaisi kaikkien materiaalien tehokasta erottamista, sillä esimerkiksi PVC:n tiheys on veden tiheyttä suurempi mutta huomattavasti metallien tiheyttä pienempi. (Lujitemuovi 2019; Tuofa 2025; Jaksollinen järjestelmä 2026.)

Tämän vuoksi erotus päätettiin toteuttaa kaksivaiheisena kellutuskokeena. Ensimmäisessä vaiheessa erotusväliaineena käytettiin noin 1,45 g/cm³:n tiheyteen valmistettua kalsiumkloridiliuosta. Tavoitteena oli muodostaa kevyt, pääasiassa polymeerimateriaalia sisältävä jae sekä sitä raskaampia materiaaleja sisältävä jae.

Hienorakeinen murske ei aluksi sekoittunut erotusväliaineeseen tasaisesti, vaan muodostui nesteen pinnalle yhtenäiseksi kerrokseksi. Seosta sekoitettiin tämän vuoksi kokeen aikana, jotta materiaalipartikkelit saatiin paremmin kosketuksiin erotusväliaineen kanssa. Ensimmäisen erotusvaiheen jälkeen kelluva ja pohjalle painunut materiaali erotettiin toisistaan.

Ensimmäisessä erotusvaiheessa kellumaan jäänyt materiaali siirrettiin toiseen erotusvaiheeseen, jossa erotusväliaineena käytettiin puhdasta vettä. Tavoitteena oli erottaa veden tiheyttä kevyemmät polyolefiinit niitä raskaammista polymeereistä ja elastomeereista (Kuvio 4).

Kuvio 4. Kaapelinkuorimurskeen erotus puhtaassa vedessä erotuskokeen toisessa vaiheessa.

Ensimmäisen erotusvaiheen jälkeen raskaimman materiaalijakeen joukossa havaittiin kalsiumkloridin kiteytymistä. Tämän vuoksi kaikki muodostuneet materiaalijakeet huuhdeltiin puhtaalla vedellä erotusväliaineen mahdollisten jäämien vähentämiseksi ennen kuivausta ja jatkoanalyysejä. Huuhtelun yhteydessä havaittiin, että osa ensimmäisessä erotusvaiheessa kalsiumkloridiliuoksessa kelluneesta materiaalista jäi kellumaan myös puhtaassa vedessä. Tämä poikkesi lähtöoletuksesta, jonka mukaan koko jakeen olisi tullut painua veden pohjalle. Vedessä kellunut materiaali erotettiin omaksi jakeekseen ja nimettiin jakeeksi 1,5.

Erotuskokeessa muodostui siten neljä materiaalijaetta: jae 1, jae 1,5, jae 2 ja jae 3. Jae 1,5 ei ollut alkuperäisen erotussuunnitelman mukainen erillinen fraktio, vaan se muodostui kokeessa tehdyn havainnon perusteella. Tämä osoittaa samalla, että hienojakoisen ja monikomponenttisen materiaalin käyttäytymistä ei voitu täysin ennakoida pelkästään tiheyserojen perusteella.

Erotuskokeen tulokset ja niiden tarkastelu

Erotuksessa muodostuneet materiaalijakeet

Tiheyseroihin perustuvan erotuskokeen tuloksena muodostuneet materiaalijakeet poikkesivat toisistaan jo silmämääräisesti tarkasteltuna. Jakeiden välillä havaittiin eroja partikkelikoossa, rakenteessa ja yleisilmeessä. Erityisesti raskaimmassa jakeessa (jae 3) oli nähtävissä pieniä metallimaisia säikeitä, joiden arvioitiin olevan peräisin kaapeleiden johdinmateriaaleista. Muodostuneet materiaalijakeet on esitetty kuviossa 5.

Kuvio 5. Tiheyseroihin perustuvassa erotuskokeessa muodostuneet materiaalijakeet.

Pelkkä makroskooppinen tarkastelu ei mahdollista materiaalien tunnistamista eikä erotuksen onnistumisen luotettavaa arviointia. Ulkonäöltään samankaltaiset partikkelit voivat koostua eri polymeereistä tai sisältää erilaisia mineraali- ja metallikomponentteja, joita ei voida erottaa toisistaan silmämääräisesti. Erotuksen onnistumista arvioitiin materiaalijakeille tehtyjen FESEM-EDS-analyysien avulla.

FESEM-EDS-analyysit erotetuista jakeista

Kaikki erotuskokeessa muodostuneet materiaalijakeet analysoitiin FESEM-EDS-menetelmällä niiden alkuainekoostumuksen selvittämiseksi. Analyysien tavoitteena oli arvioida, rikastuivatko tietyt materiaalikomponentit eri materiaalijakeisiin tiheyseroihin perustuvan erotuksen seurauksena sekä tarkastella, muodostuiko alkuperäisestä kaapelinkuorimurskeesta koostumukseltaan toisistaan poikkeavia materiaalijakeita.

Jokaisesta materiaalijakeesta analysoitiin useita analyysipisteitä. Jakeesta 1 analysoitiin yhteensä 19 analyysipistettä, jakeesta 1,5 yhteensä 14 analyysipistettä, jakeesta 2 yhteensä 18 analyysipistettä ja raskaimmasta jakeesta 3 yhteensä 32 analyysipistettä. Materiaalijakeiden keskimääräiset alkuainepitoisuudet on esitetty taulukossa 3.

Alkuaine	S_1	S_1,5	S_2	S_3
AL-K	0.62 (n=15)	2.10 (n=11)	1.35 (n=15)	10.24 (n=31)
Br-L	0.08 (n=2)	1.70 (n=3)	0.27 (n=3)	0.09 (n=1)
C-K	91.71 (n=19)	58.72 (n=12)	69.74 (n=18)	42.84 (n=32)
Ca-K	0.76 (n=14)	5.08 (n=14)	2.28 (n=18)	14.56 (n=32)
Cl-K	0.58 (n=14)	7.57 (n=14)	8.16 (n=18)	8.97 (n=32)
Cu-K	0.01 (n=1)	0.24 (n=1)	0.03 (n=1)	2.89 (n=13)
Mg-K	0.77 (n=16)	1.08 (n=12)	0.90 (n=18)	1.26 (n=31)
O-K	4.65 (n=17)	22.17 (n=14)	16.46 (n=18)	17.90 (n=32)
Si-K	0.45 (n=18)	1.23 (n=13)	0.69 (n=18)	1.12 (n=31)
F-K	0.04 (n=1)	0.10 (n=1)	0.12 (n=2)	–
S-K	–	0.01 (n=1)	–	0.02 (n=4)
Ti-K	0.08 (n=3)	–	0.01 (n=1)	–
Fe-K	–	–	–	0.05 (n=5)
Na-K	–	–	–	0.00 (n=2)
Sb-L	0.24 (n=4)	–	–	–
Sn-L	–	–	–	0.03 (n=1)
Ta-L	–	–	–	0.02 (n=1)
Analyysipisteitä yhteensä (n)	19	14	18	32

Taulukko 3. FESEM-EDS-analyysien perusteella määritetyt materiaalijakeiden keskimääräiset alkuainepitoisuudet (paino-%) sekä analyysipisteiden lukumäärä (n).

Tulosten perusteella kaikissa materiaalijakeissa hiili oli vallitseva alkuaine, mikä osoittaa jakeiden sisältävän runsaasti hiilipohjaista materiaalia. Kaapelinkuorimurskeen tunnetun koostumuksen perusteella tämän voidaan tulkita liittyvän pääasiassa polymeerikomponentteihin. Hiilen suhteellinen osuus oli kuitenkin suurin kevyimmässä jakeessa ja pienempi raskaammissa jakeissa. Samanaikaisesti hapen sekä useiden epäorgaanisiin komponentteihin yhdistettävien alkuaineiden, kuten alumiinin ja kalsiumin, suhteelliset osuudet kasvoivat. Tämä viittaa siihen, että tiheyseroihin perustuva erotus muutti materiaalin koostumusta ja rikasti raskaampia materiaalikomponentteja omiin jakeisiinsa.

Selkeimmät erot materiaalijakeiden välillä havaittiin alumiinin, kalsiumin, kloorin ja kuparin pitoisuuksissa. Erityisesti raskaimmassa jakeessa (jae 3) näiden alkuaineiden keskimääräiset pitoisuudet olivat selvästi suurempia kuin muissa materiaalijakeissa. Myös hapen pitoisuus oli raskaammissa jakeissa selvästi suurempi kuin kevyimmässä jakeessa, mikä tukee käsitystä epäorgaanisten komponenttien suuremmasta osuudesta näissä materiaalijakeissa.

Kuparin käyttäytyminen vastasi hyvin erotuskokeelle asetettuja tavoitteita. Kevyimmässä jakeessa kuparia havaittiin vain yksittäisissä analyysipisteissä hyvin pieninä pitoisuuksina, kun taas raskaimmassa jakeessa kuparin keskimääräinen pitoisuus kasvoi selvästi. Lisäksi kuparia havaittiin raskaimmassa jakeessa useissa analyysipisteissä, mikä osoitti merkittävän osan vapautuneista metallipartikkeleista rikastuneen tähän materiaalijakeeseen. Havainto tukee myös silmämääräisessä tarkastelussa tehtyä havaintoa pienistä metallimaisista säikeistä raskaimmassa jakeessa.

Alumiinin jakautuminen materiaalijakeisiin oli kuparia monimuotoisempaa. Vaikka suurin keskimääräinen alumiinipitoisuus havaittiin odotetusti raskaimmassa jakeessa, alumiinia esiintyi kaikissa materiaalijakeissa. Mielenkiintoista oli, että huuhteluvaiheessa muodostuneessa jakeessa 1,5 havaittiin alumiinin lisäksi myös kalsiumin, piin ja hapen pitoisuuksien olevan suurempia kuin varsinaisessa keskiraskaassa jakeessa 2. Tämä viittaa siihen, ettei materiaalin käyttäytyminen määräytynyt yksinomaan tiheyden perusteella. Todennäköisesti osa näistä komponenteista esiintyi edelleen polymeerifragmentteihin sitoutuneina tai hienojakoisina komposiittipartikkeleina, jolloin hiukkasten käyttäytymiseen vaikuttivat myös niiden rakenne, vapautumisaste, koko ja pintaominaisuudet.

Klooria havaittiin kaikissa materiaalijakeissa, mutta sen pitoisuus kasvoi kevyimmästä jakeesta raskaampiin jakeisiin siirryttäessä. Tämä voisi viitata PVC:tä sisältävien materiaalien rikastumiseen raskaampiin materiaalijakeisiin. Tulkintaa vaikeuttaa kuitenkin erotuksessa käytetty kalsiumkloridiliuos. Erityisesti raskaimmassa jakeessa havaittiin samanaikaisesti suuria määriä sekä klooria, että kalsiumia ja erotuskokeen aikana todettiin myös kalsiumkloridin kiteytymistä raskaan jakeen joukkoon. Tämän vuoksi FESEM-EDS-analyysin perusteella ei voida arvioida, kuinka suuri osa havaitusta kloorista on peräisin PVC:stä ja kuinka suuri osa mahdollisista erotusväliaineen jäämistä.

Muiden epäorgaanisten alkuaineiden osalta havaittiin samansuuntaisia muutoksia. Magnesiumin ja piin pitoisuudet olivat keskimäärin suurempia raskaammissa jakeissa kuin kevyimmässä jakeessa, vaikka jakautuminen ei ollut täysin johdonmukaista. Raskaimmassa jakeessa havaittiin lisäksi pieniä määriä rautaa, tinaa, rikkiä ja tantaalia, joita ei käytännössä esiintynyt muissa materiaalijakeissa. Näitä havaintoja tulee kuitenkin tulkita varovaisesti, sillä joidenkin alkuaineiden pitoisuudet perustuivat vain harvoihin analyysihavaintoihin. Kokonaisuutena tulokset tukevat käsitystä siitä, että erotuksessa rikastuivat erityisesti metalli- ja mineraalipitoiset materiaalikomponentit.

FESEM-EDS-analyysien perusteella voitiin todeta, että kaksivaiheinen tiheyseroihin perustuva erotus muutti alkuperäisen kaapelinkuorimurskeen koostumusta ja muodosti alkuainekoostumukseltaan toisistaan poikkeavia materiaalijakeita. Erotus ei kuitenkaan ollut täydellinen, sillä useita alkuaineita esiintyi edelleen kaikissa materiaalijakeissa. Tämä osoitti, että hienojakoisen kaapelinkuorimurskeen käyttäytymiseen vaikuttivat tiheyden lisäksi myös materiaalien vapautumisaste, partikkelikoko, hiukkasten rakenne sekä eri materiaalien keskinäinen sitoutuminen.

5. Kaapelinkuorimurskeen hyödyntämismahdollisuudet

Materiaalin hyödyntämisen lähtökohdat

Tässä selvityksessä kaapelinkuorimurskeen koostumusta tutkittiin FESEM-EDS- ja XRF-analyyseillä, minkä lisäksi materiaalin eroteltavuutta tutkittiin laboratoriomittakaavan kaksivaiheisella tiheyseroihin perustuvalla erotuskokeella. Tutkimustulokset osoittivat, että kaapelinkuorimurske koostui useista erilaisista materiaaleista eikä sitä voitu pitää yhtenäisenä muovimateriaalina. Erotuskokeessa muodostuneet materiaalijakeet erosivat toisistaan alkuainekoostumukseltaan, mikä osoitti, että materiaalikomponentteja voitiin ainakin osittain rikastaa eri jakeisiin.

Tutkimuksessa ei kuitenkaan pyritty kehittämään valmista kierrätysprosessia tai osoittamaan yhtä optimaalista hyödyntämisratkaisua. FESEM-EDS-analyysin perusteella ei voida määrittää materiaalin polymeerikoostumusta ja erotuksessa käytetty kalsiumkloridiliuos rajoittaa erityisesti klooria sisältävien materiaalien, kuten PVC:n jakautumisen luotettavaa arviointia. Lisäksi materiaalijakeissa havaittiin edelleen useita samoja alkuaineita, mikä osoitti, ettei materiaalikomponenttien täydellistä erottumista saavutettu laboratoriokokeessa.

Näistä rajoitteista huolimatta selvitys tuotti uutta tietoa kaapelinkuorimurskeen käyttäytymisestä sekä sen alustavasta eroteltavuudesta. Tulosten perusteella voidaan tunnistaa useita mahdollisia hyödyntämispolkuja, joiden soveltuvuus riippuu materiaalijakeiden tarkemmasta koostumuksesta, tarvittavista jatkoanalyyseistä sekä valittavasta käsittely- ja kierrätysprosessista. Kuvassa 6 on havainnollistettu, kuinka laboratoriomittakaavan tiheyseroihin perustuva erotus mahdollistaa alkuperäisen materiaalivirran jakamisen koostumukseltaan toisistaan poikkeaviin materiaalijakeisiin, joille voidaan arvioida erilaisia hyödyntämisvaihtoehtoja. Hyödyntämismahdollisuuksien lopullinen arviointi edellyttää kuitenkin materiaalijakeiden tarkempaa karakterisointia sekä käyttökohdekohtaisia jatkoselvityksiä.

Kuvio 6. Kaapelinkuorimurskeen alustavat hyödyntämispolut laboratoriomittakaavan tiheyserotuksen jälkeen.

Mahdollisia hyödyntämispolkuja

Tutkimuksessa muodostuneet materiaalijakeet poikkesivat toisistaan sekä alkuainekoostumuksensa että fysikaalisten ominaisuuksiensa perusteella. Vaikka tutkimuksessa ei voitu määrittää materiaalien tarkkaa polymeerikoostumusta eikä erottaa kaikkia materiaalikomponentteja puhtaiksi jakeiksi, tulokset mahdollistavat erilaisten hyödyntämispolkujen alustavan tarkastelun.

Kevyin materiaalijae sisälsi FESEM-EDS-analyysien perusteella pääasiassa hiilipohjaista materiaalia ja vain vähäisiä määriä epäorgaanisia alkuaineita. Tulokset viittasivat siihen, että tähän jakeeseen rikastui erityisesti vettä kevyempiä polymeerimateriaaleja. Mikäli materiaalin polymeerikoostumus voidaan täydentävillä analyyseillä varmistaa, voisi tällainen materiaali muodostaa lupaavan lähtöaineen mekaaniselle materiaalikierrätykselle esimerkiksi uusien muovituotteiden tai komposiittimateriaalien raaka-aineena. Polymeerikoostumus vaikuttaa merkittävästi materiaalin teknisiin ominaisuuksiin ja jatkohyödynnettävyyteen. Ennen mahdollista hyödyntämistä olisi kuitenkin tarpeen selvittää tarkemmin materiaalin polymeerikoostumus sekä mahdolliset epäpuhtaudet (Markovits ym. 2025).

Keskiraskaat materiaalijakeet muodostivat koostumukseltaan kevyen ja raskaan jakeen väliin sijoittuvan materiaalivirran. Näissä jakeissa havaittiin enemmän epäorgaanisia alkuaineita kuin kevyimmässä jakeessa, mutta niiden tarkkaa polymeerikoostumusta ei voitu FESEM-EDS-analyysin perusteella määrittää. Lisäksi erotuksessa käytetty kalsiumkloridiliuos esti PVC:n mahdollisen rikastumisen luotettavan arvioinnin pelkkien kloorihavaintojen perusteella. Näiden materiaalijakeiden hyödyntäminen edellyttäisikin täydentävää materiaalikarakterisointia ennen soveltuvien kierrätys- tai jatkojalostusmenetelmien arviointia.

Raskaimmassa materiaalijakeessa rikastuivat erityisesti metalli- ja mineraalikomponentit. FESEM-EDS-analyysit osoittivat kupari- ja alumiinipitoisuuksien kasvaneen verrattuna kevyempiin jakeisiin, mikä osoitti tiheyseroihin perustuvan erotuksen keskittäneen raskaimpia materiaalikomponentteja omaan jakeeseensa. Samalla havaittiin kuitenkin, ettei metallien vapautuminen ollut täydellistä, sillä erityisesti alumiinia esiintyi edelleen myös muissa materiaalijakeissa. Tulokset viittaavat siihen, että erotustehokkuutta voitaisiin mahdollisesti parantaa kehittämällä materiaalin mekaanista esikäsittelyä ennen erotusvaihetta.

Tutkimuksen yhteydessä tarkasteltiin myös vaihtoehtoa, jossa kaapelinkuorimursketta ei eroteltaisi syntypaikalla lainkaan, vaan materiaali toimitettaisiin sellaisenaan siihen erikoistuneelle materiaalinkäsittelijälle. Selvityksen perusteella Suomessa toimii yrityksiä, jotka kykenevät käsittelemään myös heterogeenisiä kaapelijätevirtoja omissa prosesseissaan. Tällainen toimintamalli voisi vähentää oman erotusprosessin investointi- ja kehittämistarvetta sekä siirtää materiaalin jatkojalostuksen toimijoille, joilla on käytössään siihen soveltuva prosessiteknologia. Toisaalta tällöin materiaalin mahdollinen jalostusarvo siirtyy vastaanottavalle toimijalle.

Tutkimuksen perusteella yksittäistä hyödyntämisratkaisua ei voida pitää muita selvästi parempana. Tulokset osoittivat kuitenkin, että materiaalin koostumuksen tarkempi tunteminen ja sen alustava eroteltavuus voivat avata useita mahdollisia hyödyntämispolkuja. Sopivin ratkaisu riippuu sekä materiaalijakeiden todellisesta koostumuksesta että siitä, millaisia teknisiä, taloudellisia ja ympäristöön liittyviä vaatimuksia valitulle hyödyntämisprosessille asetetaan.

Hyödyntämisen haasteet ja jatkotutkimustarpeet

Tulokset osoittivat, että materiaalikomponenttien täydellinen erottaminen on haastavaa. Vaikka erotus tuotti koostumukseltaan toisistaan poikkeavia materiaalijakeita, materiaalien vapautuminen ja erotus eivät olleet täydellisiä. Tämä korostaa jatkokarakterisoinnin ja erotusprosessin kehittämisen merkitystä.

Tutkimuksessa käytetty FESEM-EDS soveltui hyvin materiaalijakeiden alkuainekoostumuksen vertailemiseen sekä epäorgaanisten alkuaineiden tunnistamiseen. Menetelmällä ei kuitenkaan voida määrittää materiaalin polymeerikoostumusta, minkä vuoksi esimerkiksi eri polymeerien jakautumista materiaalijakeisiin ei voitu arvioida. Lisäksi erotuksessa käytetty kalsiumkloridiliuos vaikeuttaa klooria sisältävien materiaalien, erityisesti PVC:n, mahdollisen rikastumisen tulkintaa FESEM-EDS-analyysin perusteella. Tämän vuoksi materiaalijakeiden polymeerikoostumuksen varmistaminen edellyttäisi täydentäviä analyysimenetelmiä, kuten FTIR-analyysiä, jota käytetään yleisesti polymeerien tunnistamiseen ja kierrätysmateriaalien karakterisointiin (Phengsaart ym. 2023).

Tutkimuksessa havaittiin myös, ettei kaikkien materiaalikomponenttien vapautuminen ollut täydellistä ennen erotusta. Erityisesti alumiinia esiintyi useissa materiaalijakeissa, mikä viittasi siihen, että osa metallipartikkeleista oli edelleen sitoutuneena polymeerifragmentteihin tai muihin komposiittirakenteisiin. Havainto osoittaa, että erotustulokseen vaikuttavat materiaalien tiheyserojen lisäksi myös partikkelikoko, hiukkasten rakenne sekä materiaalien vapautumisaste. Aiemmissa tutkimuksissa on vastaavasti todettu materiaalin vapautumisasteen olevan yksi merkittävimmistä tekijöistä mekaanisten erotusmenetelmien onnistumisessa (Pita & Castilho 2018).

Alkuperäiselle kaapelinkuorimurskeelle tehdyssä XRF-analyysissä havaittiin pieniä määriä raskasmetalleja, kuten lyijyä ja vismuttia. Erotuskokeessa muodostuneita materiaalijakeita ei kuitenkaan voitu analysoida samalla menetelmällä analysaattorin huollon vuoksi, minkä seurauksena raskasmetallien mahdollista jakautumista eri jakeisiin ei voitu arvioida. Lisäksi erotusväliaineita ei analysoitu tutkimuksen aikana, joten mahdollisesta raskasmetallien siirtymisestä erotusnesteeseen ei voida tehdä johtopäätöksiä. Mikäli tiheyseroihin perustuvaa erotusmenetelmää tarkastellaan tulevaisuudessa osana teollista prosessia, olisi perusteltua selvittää myös erotusväliaineiden koostumus sekä mahdollinen haitta-aineiden kertyminen prosessiveteen. Prosessivesien laadun tunteminen on keskeinen osa teollisten jätevesien hallintaa ja ympäristöturvallisuuden arviointia (Finnish Industrial Wastewater Guide 2018).

Selvityksen perusteella tiheyseroihin perustuva erotus soveltuu kaapelinkuorimurskeen alustavaan fraktiointiin ja tarjoaa lähtökohdan materiaalin jatkohyödyntämisen arvioinnille. Ennen varsinaisten hyödyntämisratkaisujen suunnittelua tarvitaan kuitenkin täydentävää materiaalikarakterisointia sekä erotusprosessin edelleen kehittämistä. Erityisen tärkeää on varmistaa materiaalijakeiden polymeerikoostumus, arvioida mahdollisten haitta-aineiden jakautuminen sekä selvittää materiaalin esikäsittelyn vaikutus erotuksen tehokkuuteen. Näiden tietojen avulla voidaan arvioida nykyistä luotettavammin, millaiset hyödyntämisratkaisut ovat teknisesti, ympäristöllisesti ja taloudellisesti tarkoituksenmukaisia (Phengsaart ym. 2023; Pita & Castilho 2018).

Toimintamalli monikomponenttisen materiaalivirran arviointiin

Tässä selvityksessä tarkasteltiin kaapelinkuorimurskeen hyödyntämismahdollisuuksia vaiheittaisen materiaaliselvityksen avulla. Vaikka tarkastelun kohteena oli yksittäinen materiaalivirta, sovellettu lähestymistapa ei ole sidottu pelkästään kaapelinkuorimurskeeseen. Samantyyppistä toimintamallia voidaan hyödyntää myös muiden koostumukseltaan heterogeenisten materiaalien arvioinnissa, joissa materiaalin ominaisuuksia tai hyödyntämismahdollisuuksia ei tunneta riittävän hyvin.

Materiaalivirtojen hyödyntämisen arviointi edellyttää vaiheittaista etenemistä. Ennen mahdollisten kierrätys- tai jatkojalostusratkaisujen suunnittelua on muodostettava riittävä ymmärrys materiaalin koostumuksesta, ominaisuuksista ja käyttäytymisestä. Vasta tämän jälkeen voidaan arvioida, millaiset erotusmenetelmät tai hyödyntämisratkaisut soveltuvat kyseiselle materiaalille.

Tässä selvityksessä sovellettu toimintamalli voidaan kuvata kuvion 7 mukaisesti. Prosessi alkaa kirjallisuuteen perehtymisellä ja materiaalin alustavalla karakterisoinnilla, joiden perusteella voidaan valita tarkoituksenmukaiset tutkimus- ja analyysimenetelmät. Laboratoriokokeiden ja materiaalianalyysien avulla muodostetaan kokonaiskuva materiaalin käyttäytymisestä ja arvioidaan, voidaanko siitä erottaa koostumukseltaan toisistaan poikkeavia materiaalijakeita. Lopuksi tutkimustuloksia hyödynnetään mahdollisten hyödyntämispolkujen arvioinnissa sekä jatkotutkimuksen suunnittelussa.

Kuvio 7. Monikomponenttisen materiaalivirran arvioinnin vaiheittainen toimintamalli. (Kuva: Minna Ylijukuri, toteutettu tekoälyavusteisesti.)

Toimintamallin keskeinen periaate on, että hyödyntämisratkaisuja ei pyritä määrittämään ennen kuin materiaalin ominaisuudet tunnetaan riittävän hyvin. Tämä vähentää virheellisiin oletuksiin perustuvia ratkaisuja ja mahdollistaa eri materiaalivirtojen tarkastelun yhdenmukaisella ja toistettavalla tavalla. Samalla tutkimus voidaan kohdistaa niihin kysymyksiin, joilla on suurin merkitys materiaalin jatkokäsittelyn ja hyödyntämisen kannalta.

Vaikka eri materiaalivirrat poikkeavat toisistaan koostumuksen ja ominaisuuksien osalta, voidaan tässä työssä sovellettua lähestymistapaa hyödyntää myös esimerkiksi sähkö- ja elektroniikkaromun, muovikomposiittien, rakennusjätteiden sekä muiden monikomponenttisten kierrätysmateriaalien arvioinnissa. Tällöin yksittäiset analyysi- ja erotusmenetelmät voivat muuttua materiaalin mukaan, mutta tutkimuksen vaiheittainen eteneminen säilyy pääpiirteissään samana.

Tässä selvityksessä esitetty toimintamalli korostaa, että materiaalin hyödyntämisen kehittäminen ei perustu yksittäiseen analyysiin tai erotuskokeeseen, vaan järjestelmällisesti etenevään tutkimusprosessiin. Kun materiaalin koostumus tunnetaan, voidaan hyödyntämisratkaisuja arvioida teknisestä, ympäristöllisestä ja taloudellisesta näkökulmasta aiempaa luotettavammin. Näin tutkimus toimii perustana uusien kiertotalousratkaisujen kehittämiselle sekä tutkimus- ja kehittämistoiminnan suunnittelulle.

6. Lähteet

Analytical Methods Committee 2021. Hand-held X-ray fluorescence analysis of archaeological artefacts: challenges, advantages and limitations. Viitattu 30.7.2026 https://pubs.rsc.org/ay/article/13/33/3731/715710/Hand-held-X-ray-fluorescence-analysis-of

Boss, A., Boström, J., Nilsson, P., Farkas, A., Eriksson, A., Rasmussen, E., Svenningsson, E., Dalesjö, M. & Johansson, A. 2011. New technology for recycling of plastics from cable waste. Viitattu 10.8.2026. https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1906498/FULLTEXT01.pdf

Finnish industrial wastewater guide 2018. Conveying non-domestic wastewater to sewers. Publication series no. 69 of the Finnish Water Utilities Association. Helsinki. Viitattu 6.8.2026. https://www.vesilaitosyhdistys.fi/site/assets/files/4829/finnish_industrial_wastewater_guide.pdf

Hänninen, P. 2025. PVC-muovi (Polyvinyylikloridi). Viitattu 30.7.2026. https://www.ymparisto.fi/fi/rakennettu-ymparisto/ekotehokas-rakentaminen/kiinteistojen-yllapito-ja-korjaaminen/rakennusmateriaalien-tietopankki/pvc-muovi-polyvinyylikloridi

Jaksollinen järjestelmä 2026. Viitattu 11.9.2026. https://pt.kle.cz/fi_FI/index.html

LAPP Group 2026a. Kaapelit. Viitattu 31.7.2026. https://fi.lappgroup.com/fi/tuotteet/kaapelit.html

LAPP Group 2026b. Fibre optic cables. Viitattu 31.7.2026. https://www.lapp.com/en/de/products/cables/data-cables/fibre-optic-cables/c/210019

Lujitemuovi 2019. Komposiittirakenteet – Täyte- ja apuaineet. Viitattu 11.9.2026. https://www.lujitemuovi.fi/raaka-aineet/3-3-tayte-ja-apuaineet/

Mansour, D. A., Abdel-Gawad, N. M. K., El Dein, A. Z., Ahmed, H. M., Darwish, M. M. F., & Lehtonen, M. 2021. Recent advances in polymer nanocomposites based on polyethylene and polyvinylchloride for power cables. Materials, 14(1), 66. https://doi.org/10.3390/ma14010066

Markovits, M., Bánhegyi, G., Székely, L., & Cselkó, R. 2025. A review of trends in cable technology: Novel materials, recycling, and rejuvenation. In Proceedings of the 10th International Youth Conference on Energy (IYCE 2025) (pp. 1–7). IEEE. https://doi.org/10.1109/IYCE66046.2025.11155023

Muoviteollisuus ry 2025. Muovien kierrätys. Viitattu 26.7.2026. https://plastics.fi/muovitieto/muovit-ja-ymparisto/muovien-kierratys/

Newbury, D. E., & Ritchie, N. W. M. 2015. Performing elemental microanalysis with high accuracy and high precision by scanning electron microscopy/silicon drift detector energy-dispersive X-ray spectrometry (SEM/SDD-EDS). Journal of Materials Science, 50(2), 493–518. https://doi.org/10.1007/s10853-014-8685-2

OEM 2026. Kumikaapelit. Viitattu 30.7.2026. https://www.oem.fi/tuotteet/kaapeli/kaapelit/kumikaapelit-_-C29487

Phengsaart, T., Julapong, P., Manositchaikul, C., Srichonphaisarn, P., Rawangphai, M., Juntarasakul, O., Aikawa, K., Jeon, S., Park, I., Tabelin, C. B., & Ito, M. (2023). Recent studies and technologies in the separation of polyvinyl chloride for resources recycling: A systematic review. Sustainability, 15(18), 13842. https://doi.org/10.3390/su151813842

Pita, F., & Castilho, A. (2018). Separation of copper from electric cable waste based on mineral processing methods: A case study. Minerals, 8(11), 517. https://doi.org/10.3390/min8110517

Salminen, J., Rinne, P., Valve, H., Johansson, A., Turunen, T., Räisänen, M., Fjäder, P., Kautto, P. & Fraser-Vatto, A. 2025. Muovinkierrätyksen avainkysymykset. Valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnan julkaisusarja 2025:3. Viitattu 26.6.2026. https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-383-388-3

Scandinavian Copper Development Association 2022. Kuparin kysyntä tyydytetään yhä enenevässä määrin kierrätyksellä. Viitattu 12.8.2026. https://www.kupari.com/kupariteollisuus/kierratys/

Tuofa 2025. Metallien tiheys: kaavio, vertailu, vaikutus CNC-työstössä. Viitattu 11.9.2026. https://www.tuofa-cncmachining.com/fi/tuofa-blog/density-of-metals-chart-comparison.html