Akkumetallien valmistus ja kierrätys hyödyntävät erotustekniikkaa

Kaivosteollisuuden, metallinjalostuksen ja akkukemikaalien ympäristömyönteisissä tuotantoprosesseissa on merkittävä liiketoimintapotentiaali, joka odottaa jakamistaan globaaleilla markkinoilla. Liikenteen sähköistyminen ja esimerkiksi kulutuselektroniikassa laajasti käytettyjen litiumakkujen kierrätysmenetelmät ovat mahdollisuuksia, joista suomalaisella osaamisella on otettavissa merkittävä siivu.

Elektroniikkajätteestä kerätään akkumetalleja

Akkuteollisuuden nykyinen painopiste on Aasiassa, mutta sekä EU että Suomi ovat ymmärtäneet akkumetallien ja niiden arvoketjun strategisen merkityksen. Suomi on Euroopan ainoa puhtaiden kobolttikemikaalien tuottaja ja Euroopan suurin kaivosnikkelin tuottaja. Business Finlandin Batteries from Finland -ohjelma ja BATCircle (Finland-based Circular Ecosystem of Battery Metals) -tutkimuskonsortio pyrkivät varmistamaan Suomen osuutta lähivuosina jopa 250 miljardin euron arvoiseksi kasvavasta EU:n akkumarkkinasta.

LUTin osuutta BATCirclessa johtava, kemiallisten erotusprosessien professori Tuomo Sainio kertoo, että nimestään huolimatta tutkimus kohdistuu muuhunkin kuin metallien kierrätykseen.

"Suomessa on merkittävää akkumateriaalien primäärituotantoa, ja menetelmät tuotannossa ja jalostuksessa ovat pääosin samoja kuin kierrätettävissä materiaalivirroissa. Näin ollen on järkevää tarkastella uusia ja kierrätettyjä materiaaleja samassa yhteydessä."

Sainio uskoo itsekin alan suomalaiseen potentiaaliin. "Suomessa on Euroopan kannalta merkittävät raaka-ainevarastot kobolttia ja nikkeliä, jotka edustavat nykymaailmassa kriittisiä metalleja. Tänne on syntynyt vastuullisesti toimivia yrityksiä, ja tätä kenttää tulisi tutkimuksella tukea. Maailmalla kobolttia tuotetaan paikoin täysin epäinhimillisissä oloissa."

Erotusprosessin yksinkertaistaminen vähentää kemikaalien käyttöä ja ympäristökuormitusta

Metallinjalostus LUT-yliopistossa on menetelmälähtöistä ja perustuu vahvaan erotustekniikan osaamiseen. BATCircle -hankkeessa LUTin osuus keskittyy arvokkaiden metallien hydrometallurgiseen talteenottoon ja jalostukseen korkean puhtauden tuotteiksi. Hydrometallurgisessa prosessissa happoon liuotetusta metallien seoksesta poistetaan epäpuhtaudet saostamalla tai uuttamalla ne orgaaniseen liuottimeen. LUTin uusi jatkuvatoiminen uuttolaitteisto mahdollistaa osaltaan kansallisesti mittavassa hankkeessa mukana olemisen.

"Uudella uuttolaitteistolla pystymme käytännössä testaamaan erilaisia prosessivaihtoehtoja ja optimoimaan olosuhteita akkumetallien puhdistamiseksi", kertoo tutkijatohtori Sami Virolainen, joka toimii projektipäällikkönä hankkeessa.

Sainio jatkaa, että yksi keskeinen tarkastelun aihe on prosessin yksinkertaistaminen ja kemikaalien käytön vähentäminen. "Selvitämme, voitaisiinko resurssitehokkuutta parantaa tuottamalla käyttökelpoinen akkumetallien seos puhtaiden metallien sijasta. Jos onnistumme vähentämään prosessin vaiheita, vähentää se tarvittavien kemikaalien määriä ja pienentää ympäristökuormitusta."

Uuttoon perustuvat erotusmenetelmät vaativat tyypillisesti ison mittakaavan, mutta BATCirclessa tarkastellaan myös vaihtoehtoisia menetelmiä, kuten ioninvaihtoa, metallien kierrätykseen pienemmässä mittakaavassa. Myös Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön Metallinjalostajien rahasto myönsi hiljattain Sainion ryhmälle rahoituksen akkumetallien talteenottoon ja puhdistukseen ioninvaihdolla tähtäävälle hankkeelle.

Pienen akkujätettä käsittelevän erotuslaitoksen liikuttamisen hiilidioksidipäästöt saattavat olla huomattavasti pienemmät verrattuna jäteakkujen kuljettamiseen keskitetyille erotuslaitoksille.

"Periaatteessa kodinkoneliikkeen parkkipaikalla voisi olla muutaman merikontin kokoinen paikallinen puhdistamo, jossa akkujätteestä tuotetaan akkulaatuisia metalleja – sen sijaan että nyt siinä vasta kerätään niitä sisältävät laitteet", visioi Sainio.

Lisätietoja:

Tuomo Sainio, professori, 040-3578683, tuomo.sainio@lut.fi  @TuomoSainio
S
ami Virolainen, tutkijatohtori, 0
40-7093444, sami.virolainen@lut.fi 

Lue seuraavaksi: