Hyppää sisältöön

Punaisen pölyn mysteeri

Laaja tutkimus paljasti, että Oulun seudun outojen moottoririkkojen syy on asfaltissa käytetty oktomurske. Tienpinnasta irtovat hiukkaset hiovat autojen jakopäätä, ja pahimmillaan seurauksena on tuhansien eurojen remontti.

Lähes koko 2000-luvun ajan autoalaa ja auton omistajia ihmetyttänyt, erityisesti Oulun seutua vaivannut autojen jakohihnojen nopean kulumisen arvoitus on vihdoinkin ratkennut.

Autoilijoille ja autoalalle kalliiksi tullut ongelma johtuu asfaltin kiviaineksena käytetystä Outokummun ferrokromikuonasta, jonka tuotenimi on oktomurske.

Oktomurske on tiemateriaaliksi poikkeuksellisen kova materiaali, mutta se kuluu siitä huolimatta nastarenkaiden vaikutuksesta ja muodostaa pölyä, joka kuluttaa autoissa erityisesti jakohihnan hammaspyöriä.

Tutkimusta varten rakennetussa koejärjestelyssä havaittiin, että oktomurskeen kuluttamisnopeus on jopa 20–30-kertainen verrattuna muihin Oulun seudulla asfaltin kiviaineksena käytettyihin materiaaleihin.

– Sadan tunnin testissä graniittisella pölyllä ei syntynyt juuri minkäänlaista kulumaa hammasrattaissa, mutta oktomurskeella puuttui puolet hampaista, sanoo hankkeen projektipäällikkö Jonne Untinen Oulun yliopistosta.

Projektipäällikkö Jonne Untisen mukaan oktomurskeen kuluttavuus paljastui merkittävästi suuremmaksi kuin muilla asfaltissa käytetyllä seosaineilla.

Ylimääräinen kuluminen maksaa auton eliniän aikana jopa tuhansia euroja. Jos jakopää hajoaa ajossa, voi edessä olla moottoririkko, joka tulee vielä kalliimmaksi.

Aikaisemmassa tutkimuksessa (siirryt toiseen palveluun) ferrokromikuona ehdittiin jo vapauttaa epäilyksestä.

Oulun yliopiston Auto- ja työkonetekniikan tutkimusryhmän johtama tutkimus kuitenkin osoittaa selvästi, että autoja kuluttaa nimenomaan ferrokromikuona.

Tutkimus lähti puhtaalta pöydältä

Asian tieteellinen selvittäminen vaati perusteellisen ja poikkeuksellisen laajan poikkitieteellisen tutkimuksen.

Hankkeen vastuullisen johtajan Karoliina Jokisen mukaan läpimurto selittyy ongelman ratkaisuun sopivalla tasokkaalla osaamisella ja tutkimukselle saadulla mittavalla EAKR-rahoituksella.

– Oulun yliopiston auto- ja työkonetekniikan tutkimusryhmässä oli tarvittava autoteknillinen osaaminen ja Pohjois-Pohjanmaan liiton aluekehitysrahoituksen myötä saatiin koottua sellainen tutkimuskonsortio, jolla kysymys saatiin lopulta ratkaistua, sanoo Jokinen.

Tutkimushankkeessa ei Jokisen mukaan suljettu mitään vaihtoehtoa etukäteen pois. Haluttiin selvittää tieteellisesti, miksi jakohihnat eivät Oulun seudulla kestä normaalisti.

Projektipäällikkö Perttu Niskanen Oulun yliopistosta kertoo, että alussa mietittiin voisiko ilmiö johtua esimerkiksi maan happamuudesta, kemiallisesta reaktiosta, ruostumisesta tai rautapölystä.

– Tutkimuksen edetessä sen fokus alkoi tulosten perusteella tarkentua abrasiiviseen eli hiovaan vaikutukseen. Kysymyksessä on myös pakko olla paikallinen tekijä, joka erottaa ongelma-alueen muusta maailmasta.

Tutkijaryhmän perehtyessä asiaan tuli selväksi, että ainoa erottava tekijä on juuri oktomurske.

"Oulun tauti" ei rajoitu vain Ouluun

Oulun seudulla huomattiin 2000-luvun ensimmäisellä vuosikymmenellä, että jostain syystä autojen jakohihnat eivät kestäneet luvattua ajomatkaa. Niitä täytyi vaihtaa tiheämpään tahtiin kuin muualla maassa tai maailmassa.

Jakohihnojen käyttöikä on lyhentynyt puoleen tai joissain malleissa vain kolmannekseen valmistajan ilmoittamasta.

Oktomurske-hiukkasia irtoaa tienpinnasta erityisesti nastarenkaiden kuluttamana.

Kyseessä on ollut sekä yksityisille autonomistajille että autoliikkeille, maahantuojille ja autotehtaille iso asia. Vuositasolla saatetaan Niskasen mukaan puhua jopa noin viiden miljoonan euron välittömistä lisäkustannuksista.

Koko ongelman aikana puhutaan kymmenien miljoonien eurojen kustannuksista. Asian autonomistajille aiheuttamien taloudellisten ja henkisten ongelmien merkitys on myös huomattava, vaikka sitä on vaikea mitata.

Kustannuksia tulee vääjäämättä yhteiskunnalle myös suoraan. Vaikka oktomurskeen käytöstä luovuttaisiin kokonaan, kestää kauan ennen kuin ongelmasta päästään eroon riippumatta siitä, kierrätetäänkö asfalttia vai vaihdetaanko se kokonaan uuteen, koska oktomurskeella päällystettyjä tiekohteita on niin paljon.

Oktomursketta on Suomessa käytetty Väyläviraston mukaan runsaalla 400 kaistakilometrillä ja ylivoimainen enemmistö niistä on Oulusta lähtevillä vilkkaasti liikennöidyillä teillä.

Vaikka kyse on periaatteessa hyvin paikallisesta ilmiöstä, osansa oktomurskepölystä saavat kaikki Oulun ohikin ajavat.

Eivätkä vaikutukset rajoitu välttämättä vain jakopäähän ja jakohihnaan. On vaikea kuvitella, etteikö oktomurske kuluttaisi samaan tapaan auton kaikkia sen hiomaominaisuuksille alttiita osia – esimerkiksi jarruja, kaikenlaisia pyöriviä osia ja auton maalipintoja.

Oulun ja Kemi-Tornion seudun lisäksi muun muassa Vaasassa on käytetty oktomurskeella sidostettua asfalttia teiden päällystyksessä. Kuva: Asmo Raimoaho / Yle

Avainasemassa ongelman tunnistamiseen oli autojen moottoreihin ja erityisesti jakohihnan koteloon kertynyt mystinen punainen pöly.

Mysteeripöly muistuttaa tulivuoren tuhkaa

Rikkoutuneiden ja ennen aikojaan kuluneiden jakohihnojen yhteydessä ilmennyttä punaista pölyä ei ole ilmennyt muualta Suomesta kuin vähäisiä määriä. Siellä sitä on todennäköisesti irrottanut hammaspyöristä jokin muu kova kiviaines.

Ilmiötä aiemmin käsitelleissä opinnäytetöissä ja Aalto-yliopiston Väylävirastolle tekemässä tutkimuksessa käytettävissä olleiden resurssien ja tutkimusosaamisen puitteissa ei ollut kyetty hahmottamaan punaisen pölyn luonnetta.

Ratkaisu aukeni oivalluksesta, että ongelman syynä tähän saakka pidetty punainen pöly onkin ongelman seuraus.

– Se on jakopään hammasrattaista jauhautunutta rautaoksidipölyä, eli ruostetta joka peittää muut pölyhiukkaset alleen ja vaikeuttaa niiden luokittelemista, sanoo Geologian tutkimuskeskuksen erikoisasiantuntija Mika Räisänen.

Erikoisasiantuntija Mika Räisäsen mukaan tutkimuksen avainhavaintoja oli se, ettei moottoreista löytynyt punainen pöly olekaan syy, vaan seuraus. Kuva: Heikki Haapalainen / Yle

Räisäsen työpari, erikoisasiantuntija Akseli Torppa kertoo, että punaisen pölyn kuten muidenkin pölynäytteiden tutkiminen on ollut haastavaa.

Pelkästään niiden määrittelyyn kului kuukausia, mutta työn tuloksena onnistuttiin muun muassa luotettavasti luokittelemaan kaikki ferrokromikuonan sisältämät ainesosat. Niiden avulla kuonahiukkasia havaittiin vaihtelevia määriä kaikissa Oulun alueen näytteissä.

Tärkeässä roolissa tässä tutkimuksessa olivat erityisesti Geologian tutkimuskeskuksen Outokummun laboratorio ja Oulun yliopiston Limingantullin yhteiskäyttötilat.

Edellisen elektronimikroskoopeissa avautui arvoituksellisen punaisen pölyn todellinen olemus. Jälkimmäiseen sijoitetuilla jakohihnojen testauskaapeilla taas todentuivat ferrokromikuonan poikkeukselliset hiomaominaisuudet.

Testikaapit suunniteltiin ja rakennettiin hanketta varten, jotta eri pölyjen kulumisominaisuuksia voitiin verrata. Testikaapilla simuloitiin moottorin jakopäätä.

Oktomurske osoittautui kulutus- eli hiomisominaisuuksiltaan ylivertaiseksi materiaaliksi.

Jos haluaisi tehdä oikein hyviä kulmahiomakoneen laippoja, niin niitä kannattaisi tehdä tästä.

Jonne Untinen

Ferrokromikuonan kuluttavaa vaikutusta tutkittiin laboratorioon rakennetussa kulutuskaapissa, jossa hammashihna pyörii sähkömoottorin avulla.

Ferrokromikuonapölyllä on samankaltaisia ominaisuuksia kuin joillakin tulivuorien pölyillä.

Tulivuoripöly on aiheuttanut ongelmia lentoliikenteen lisäksi myös autoille. Kuonapölyt ovat samankaltaisia ominaisuuksiltaan.

– Ne ovat hyvin teräväsärmäisiä, kovia ja kuluttavia, mikä on todella kiinnostavaa, sanoo Mika Räisänen.

Räisäsen mukaan erot hammashihnajakopäiden kulumisessa johtuvat eroista moottorityyppien ja rakenteiden välillä. Moottorin merkillä ei tähän ole kuitenkaan vaikutusta.

Kaikkia autoja oktomurskepöly kuitenkin kuluttaa ja kuluminen kohdentuu myös auton muihin osiin, joihin abrasiivinen pöly kulkeutuu.

OktomurskepölyhiukkasiaOktomurskepölyhiukkasia

Kuonapöly muistuttaa joiltakin ominaisuuksiltaan tulivuorten tuhkapölyä.

Elektronimikroskoopilla otetussa kuvassa näkyy, miten teräväsärmäisiä hiukkaset ovat.

Tutkimus tehtiin kiinteässä yhteistyössä muun muassa autoliikkeiden, maahantuojien tehtaiden kanssa. Ilman kaikkea tätä kokonaisosaamista ferrokromikuonan todellinen olemus tieliikenteessä olisi edelleenkin ollut vaikea selvittää.

Autoliikkeet ja -korjaamot olivat keskeisiä myös ongelman havaitsemisessa.

Ajokaistan valinta vaikuttaa kulumiseen

Autoliike Wetterin teknisen palvelun johtaja Pekka Palo on mukana tutkimushankkeen ohjausryhmässä. Hän aloitti Wetterillä vuonna 2007 ja jakohihnaongelmat ovat tulleet vastaan työn puitteissa jo siitä saakka.

– Vuoden 2010 tienoilla ilmiö alkoi nousta enemmän esiin myös julkisuudessa, sanoo Palo.

Palo kertoo, että isona firmana Wetterillä jakopään ylimääräiseen kulumiseen liittyvät tarkastukset, ennenaikaiset vaihdot sekä remontit ovat jokapäiväistä työtä.

Ennenaikaiset kulumiset, jotka vaativat jakopään täydellisen komponenttien vaihtamisen, maksavat auton eliniän aikana tuhansia euroja ylimääräistä. Ajossa rikkoutuvan jakohihnan aiheuttama moottoririkko voi maksaa jopa yli 10 000 euroa.

Jakohihna ja sen hampaat leikkaantuvat kun ne ovat kosketuksessa hammaspyörien hampaiden kanssa. Lopullinen irtoaminen voi tapahtua sen jälkeen, kun hihna tulee irti kontaktista.
Nastojen tiestä irrottama kova ja terävä oktomurskepöly hioo hammaspyörän hampaat teräviksi.

Uusien autojen ylimääräiset jakopääremontit menevät takuuaikana pääsääntöisesti autoliikkeen, maahantuojan ja autotehtaan piikkiin. Vanhemmissa autoissa maksaja on useimmiten auton omistaja.

Palon mukaan jakopään rakenne-erot vaikuttavat siihen, lähteekö hihna kulumisen myötä resonoimaan. Se lyhentää hihnan käyttöikää ja nopeuttaa rikkoutumista.

– Matalakäyntisten perinteisten isojen diesel-autojen jakohihnat kestävät edelleen normaalisti, sanoo Palo.

Kulumisen erot voivat johtua myös ajotavasta.

Tutkimuksen aikana ammattikorkeakoulu Metropolian katupölynäytteitä kerännyt Nuuskija-auto teki mielenkiintoisen havainnon. Moottoritien vasemmalla kaistalla oli huomattavasti enemmän pölyä kuin oikealla kaistalla ajaessa.

Tämä auttoi Paloa ymmärtämään miksi kaksi täsmälleen samanlaista, yhtä aikaa hankittua ja päivittäin samaa tietä ajavaa autoa kului jakohihnan osalta aivan eri tavoin. Toisen hihna kului nopeasti ja oli vaihdettava ennen aikojaan. Toinen ei taas kulunut ollenkaan yhtä paljon.

– Toista autoista ajoi meidän työnjohtaja Iistä ja toista vaimoni Haukiputaalta. Työnjohtaja ajaa aina oikeaa kaistaa, eikä ohittele. Vaimo ajaa nopeusrajoituksen mukaan ja siirtyy aina ohituskaistalle, kun oikean kaistan jono ei vedä, sanoo Palo.

Jakopäitä vaihdetaan kulumisen takia ennenaikaisesti hyvin vähän muualla kuin Oulussa. Oulusta muualle siirtyneessä autossa saattaa samaa ongelmaa kuitenkin olla.

Kuluminen jatkuu ilman varotoimia muuallakin, kun se on täällä päässyt käyntiin.

Pekka Palo

– Meillä ilmiötä pyritään muualle siirtyvissä vaihtoautoissa ehkäisemään perusteellisella tarkastuksella, pesulla ja jakopään vaihdolla, sanoo Palo.

Moottoririkkoja on ilmiön pitkittyessä opittu Oulussa välttämään ennakoimalla. Se että jakohihnat Oulun seudulla eivät kestä ollenkaan samalla tavalla kuin muualla maailmassa on kaikkien autoalaa tuntevien tiedossa.

Mutta kenen niskaan voisi kaatua vastuu oktomurskeen käytöstä ja autoilijoiden ja yhteiskunnan maksettavaksi mahdollisesti tulevasta laskusta? Sitä on vaikea sanoa, sillä periaatteessa kukaan ei ole tehnyt mitään väärin.

Kokonaiskustannukset jopa sata miljoonaa

Ferrokromikuona eli oktomursketta on käytetty tien pinnassa nimenomaan kovuutensa takia. Vastaavaa kovaa luonnonkiveä on tällä hetkellä Oulun seudulla huonosti saatavilla.

Oktomurske sinänsä on tienpäällystykseen hyväksytty materiaali.

On hyvin todennäköistä että vastuukysymyksiä tullaan käsittelemään myös oikeusasteissa. On puhuttu esimerkiksi ryhmäkanteiden nostamisesta.

Olennainen kysymys on myös se, onko Outokumpu tutkinut oktomurskepölyn hengitettävien hiukkasten terveysvaikutuksia. Sekin on mielenkiintoista, että laadun takeena olevasta oktomurskeen CE-merkinnästä vastaa tuotteen valmistaja Outokumpu itse.

Tutkijaryhmä toivoo tutkimustuloksen synnyttävän keskustelua siitä, mitä oktomurskeen käytölle tierakenteissa kannattaa tehdä.

Erikoistutkija Akseli Torppa GTK:sta toteaa tutkimuksen osoittavan myös, kuinka tärkeää mineraalipohjaisten kiertotalousmateriaalien tutkimus ennen niiden käyttöönottoa on niiden käyttösoveltuvuuden ja laadun arvioimiseksi sekä mahdollisten ympäristö- ja terveysvaikutusten ennakoimiseksi.

Akseli Torpan mielestä tutkimustulos osoittaa, että kiertotaloustuotteiden vaikutukset ja toimivuus on tärkeä testata ennen niiden käyttöönottoa. Kuva: Heikki Haapalainen / Yle

Tutkimuksessa kerättiin pölynäytteitä Metropolian ja SYKE:n yhteistyönä myös painehuuhtelemalla tietä. Näin tienpäällysteen kemiallinen analyysi saadaan suoraan tienpinnasta.

Suomen ympäristökeskuksen laboratoriokeskuksen tutkija Lari Kaukosen mukaan käytetty XRF-teknologia on hyvä menetelmä tutkia, onko ferrokromia tien pinnassa vai ei.

Tällä on merkitystä jos ja kun ferrokromipäällysteitä aletaan vaihtaa vähemmän kuluttaviin.

– Jatkossa voidaan seurata sitä, tuleeko syvempänä tiessä jo oleva ferrokromikuona näkyviin tien pinnassa. Näin voi käydä jos oktomursketta sisältävää kuonaa ei vaihdeta kokonaan uuteen, sanoo Kaukonen.

Jos oktomursketiet päädytään uusimaan kokonaan, puhutaan Väyläviraston teiden kunnossapidon asiantuntija Katri Eskolan mukaan vähintäänkin 20 miljoonan euron hintalapusta. Todennäköisesti summa voi olla suurempi.

Toistaiseksi Eskola on kuitenkin arvioissaan varovainen. Väylävirastossa halutaan perehtyä tutkimukseen ja analysoida rauhassa sen merkitystä tienpidolle jatkossa.

– Mikäli osoittautuu, että päällysteessä käytetty oktomurske aiheuttaa haittaa ympäristölleen, tätä haittaa pyritään pienentämään tai poistamaan se käytettävissä olevien keinojen ja resurssien puitteissa, sanoo Eskola.

Jakohihnojen nopeamman vaihtotahdin ja moottoririkkojen aiheuttamien remonttien kustannukset mukaan lukien päädytään joka tapauksessa yli sadan miljoonan kokonaiskustannuksiin.

Oktomursketta valmistetaan Outokummun Tornion terästehtaalla. Kuva: Risto Koskinen / Yle

Outokumpu ei kiistä tutkimuksen tulosta

Oulun yliopiston ja Geologian tutkimuskeskuksen lisäksi tutkimukseen osallistuivat Suomen ympäristökeskus, ammattikorkeakoulu Metropolian ja Lapin ammattikorkeakoulu.

Ferrokromikuonaa eli oktomursketta tuottava teräsyhtiö Outokumpu kertoo olevansa yllättynyt tuloksesta, koska se poikkeaa Aalto-yliopiston aiemmasta selvityksestä. Aiempi suppea tutkimus päätyi siihen, että oktomurske ei olisi syypää ongelmaan.

Oulun yliopiston projektipäällikkö Jonne Untinen toteaa, että Aallon tutkimus on väärässä.

– Siinä kyllä lukee, että oktomurske ei aiheuta ongelmaa, mutta väitteelle ei ole tutkimuksessa todisteita.

Outokumpu ei kiistä tuoreen tutkimuksen tulosta, mutta suhtautuu kriittisesti sen rahoituspohjaan. Se tulee pääosin Pohjois-Pohjanmaan liiton myöntämistä Euroopan aluekehitysrahaston varoista ja tutkimuslaitoksilta itseltään. Yritysten rahoitusosuus on noin kymmenesosa. Outokummun kritiikki kohdistuu autoalan yritysten mukanaoloon rahoittajana.

– Outokumpu olisi mielellään ollut rahoittamassa tutkimusta, sanoo Outokummun ferrokromiliiketoiminnasta vastaava johtaja Martti Sassi.

Herättikö juttu ajatuksia? Voit keskustella aiheesta Yle Tunnuksella keskiviikkoon 21.9. kello 23 saakka.

Juttua muokattu 20.9. kello 14.44. Aiemmin Outokumpu kertoi kiistävänsä tutkimuksen tuloksen ja vaativansa uutta tutkimusta. Outokumpu kertoi muuttuneesta näkemyksestään kello 12.30 alkaneen tiedotustilaisuuden jälkeen.