Julkaistu 06.10.2022 klo 13:59
Päivitetty 20.10.2022 klo 09:48
Sami Virolainen
Edes sadan prosentin kierrätysaste ei poista neitseellisten metallien tarvetta.
Sami Virolainen
Erotustekniikan osastonjohtaja, tutkijaopettaja

Siirtymää polttomoottoreista sähkömoottoreihin pidetään olennaisena, kun halutaan vähentää liikenteen aiheuttamia hiilidioksidipäästöjä. Siirtymää silmällä pitäen on tehty – ja tehdään jatkuvasti lisää – poliittisia päätöksiä sekä investointeja. Ne vaikuttavat kuitenkin siihen, kuinka paljon luonnonvaroja tarvitaan muutosten aikaansaamiseksi.

Yksi tärkeä kysymys on se, millaisilla raaka-aineilla sähkö tehdään. Käytetäänkö esimerkiksi kivihiiltä vai ydinvoimaa? Lisäksi sähkö täytyy varastoida, ja varastointiin tarvitaan akkuja. Erilaisten akkujen kehittäminen on erittäin suuri toimiala. Ainakin lähitulevaisuuden käytännön ratkaisuiksi ovat valikoituneet litiumioniakut, joissa tarvitaan litiumin lisäksi erityisesti kobolttia, nikkeliä ja mangaania. Täyssähköisen henkilöauton akku painaa 200–600 kiloa, ja sen massasta metalleja on noin 47–79 prosenttia.

”Akkumetallien saatavuus on todellinen ongelma, johon tulee suhtautua vakavasti.”

Etenkin litiumista ja koboltista voi tulla lähitulevaisuudessa pulaa. On tehty ennusteita siitä, miten huutava pula tulisi olemaan ja miten nopeasti se ilmenisi. Tässä yhteydessä on tärkeä muistaa ne kuuluisat sanat siitä, miten ennustaminen ja erityisesti tulevaisuuden ennustaminen on vaikeaa. Ennusteet tehdään kymmenien vuosien päähän. Sinä aikana akkujen teknologia ehtii muuttua merkittävästi, ja akut voivat perustua eri raaka-aineisiin. Tästä huolimatta akkumetallien saatavuus on todellinen ongelma, johon tulee suhtautua vakavasti.

Akkumateriaalien kierrättäminen ei ole ainoa ratkaisu

Mikä sitten neuvoksi elintärkeiden metallien saatavuuden varmistamiseksi? Akkumetallien kierrätystä on tehostettava, ja sitä tehostetaankin jatkuvasti. Suomessa on aiheeseen liittyvää edistynyttä tutkimusta ja teollisuutta. Kierrätettyjen metallien lisäksi tarvitaan akkumetalleja neitseellisistä raaka-aineista. Kaivostoiminta on erittäin tärkeää järjestää kestävästi sekä ympäristön ja ihmisten kannalta.

Metallien kysynnän kattamisessa kannattaa muistaa se, että metallien kulutus kasvaa koko ajan. Siksi edes sadan prosentin kierrätysaste ei poista neitseellisten, (uusista) kaivoksista tuotettujen metallien tarvetta. Sadan prosentin kierrätysaste on mahdoton saavuttaa myös siksi, että kierrätysarvoketjussa syntyy aina hävikkiä muun muassa keräyksessä ja itse kierrätysprosessissa.

”Edes sadan prosentin kierrätysaste ei poista tarvetta neitseellisille metalleille.”

Tärkeämpi kysymys onkin se, mikä tavoite on käytännössä järkevä eri metallien kierrätysasteelle eri aikoina. Kierrätysasteen noustessa kierrätyksestä voi tulla taloudellisesti kannattamatonta, koska pienen lisäyksen saamiseksi täytyy käyttää suuri määrä resursseja. Tässä vaiheessa yritykset eivät enää näe tällaista resurssien käyttöä kannattavana, vaikka ulkopuolelta onkin helppo vaatia, että olisi kierrätettävä tehokkaammin.

Kuulostaa ehkä karulta, mutta taloudellinen kannustaminen on avainasemassa suurten muutosten aikaansaamiseksi. Voidaan ajatella, että kierrätysastetta voitaisiin nostaa vaikka kuinka korkealle niin, että kierrätysarvoketjua tuetaan arvokkaista verovaroista, mutta niille on myös muuta tärkeää käyttöä.

Usein sanotaan, että taloudellisesti terve yhteiskunta on paras lähtökohta kestävälle ympäristönsuojelulle ja kierrätykselle. Toisaalta taas voidaan ajatella länsimaisen markkinatalouden kannalta, että mitä enemmän metallien kiertotalouteen pystytään luomaan kannattavia liiketoimintamalleja, sitä enemmän teollisen mittakaavan kiertotaloutta syntyy.

Raaka-aineita akkuihin romusta, jätteistä ja fosfokipsisakasta

Metallien kierrätyksen tärkein raaka-aine on sähkö- ja elektroniikkaromu (SER), joka sisältää merkittäviä määriä arvokkaita, harvinaisia ja kriittisiä metalleja. Litiumia, kobolttia ja nikkeliä sisältävien jäteakkujen lisäksi SER-jätteessä voi olla muun muassa kultaa, hopeaa ja kuparia (piirilevyt), indiumia (LCD paneelit) sekä harvinaisia maametalleja (kestomagneetit).

Toinen, volyymiltään vielä monin paikoin SER-raaka-ainetta potentiaalisempi kierrätysmetallien lähde ovat kaivosten ja muun teollisuuden sivuvirrat ja jätteet. Esimerkiksi Outokummun kaupungin lähellä sijaitsevan suljetun Vuonoksen kaivoksen läjitetty rikastushiekka sisältää merkittäviä määriä kuparia, kobolttia, sinkkiä ja nikkeliä.

”Harvinaisten maametallien kannattava talteenottoprosessi mullistaisi maailmanmarkkinat.”

Hyvä esimerkki kaivosteollisuuden sivuvirrasta on myös lannoiteteollisuudessa syntyvä fosfokipsisakka. Se sisältää merkittäviä määriä erittäin kriittisiä harvinaisia maametalleja, joita tarvitaan korkean teknologian sovelluksissa. Suomessa fosfokipsisakkaa syntyy sivutuotteena Yaran Siilinjärven tehtaalla noin miljoona tonnia vuodessa. Maailmanlaajuisesti fosfokipsin määrä on niin suuri, että harvinaisten maametallien kannattava talteenottoprosessi mullistaisi maailmanmarkkinat.

LUT-yliopistossa on tutkittu jo vuosia alan lupaavia teknologioita, kuten tehokkaita hydrometallurgisia erotusmenetelmiä. Sellaisia ovat ioninvaihto, nesteuutto ja kalvoerotus. Tutkimuksessaan LUT tekee yhteistyötä suomalaisten metallinjalostusalan yritysten, yliopistojen sekä muiden tutkimuslaitosten kanssa. Läpimurto voi olla jo lähellä.

 

Tällä palstalla LUTin asiantuntijat ja yhteistyökumppanit kommentoivat ajankohtaista teemaa tai tutkimusta.

Kirjoittaja:

Lue lisää:

Tilaa uutiskirje

Tilaamalla uutiskirjeemme pysyt ajan tasalla tutkimuksestamme puhtaaseen energiaan, ilmaan ja veteen sekä kestävään liiketoimintaan liittyen.