Kierrätyksellä kriittiset metallit talteen

Artikkelit
VTT
A closeup photo of metal shavings scraps.

​Sähköautojen ja vähähiilisten energiamuotojen kysynnän kasvaessa huoli teollisuuden kannalta kriittisten metallien saatavuudesta ja hinnankehityksestä samalla lisääntyy.  Tulevaisuudessa kaivosten rinnalle tarvitaan myös nykyistä laajempaa metallien kierrätystä. "Kodeista kaivoksia" -konseptin mukaisesti kotitalouksien hallussa oleva elektroniikkaromu tullaan jatkossa näkemään yhä tärkeämpänä kriittisen metalliaineksen lähteenä.

Sähköinen liikenne lisääntyy monissa eri maissa lisäten sekä autoissa että akuissa käytettävien metallien tarvetta. Pelkästään Suomessa täyssähköautojen määrä on liki kolminkertaistunut muutaman viimeisen vuoden aikana.  Tämä näkyy myös julkisten sähköautojen latauspisteiden nopeana yleistymisenä.

Sähköautot tarvitsevat muun muassa enemmän litiumia, kobolttia, nikkeliä ja kuparia kuin tavalliset polttomoottoriautot.

– Sähköautojen räjähdysmäinen kasvu tulee nykyisin teknologioin väistämättä synnyttämään pulaa monista metalleista ja metalliseoksista. Lisäksi joudumme rakentamaan uutta infrastruktuuria, kuten sähköverkkoja, jotka entisestään lisäävät metallien kysyntää. Jatkossa meidän on mietittävä, mitkä ovat teollisuuden kannalta kriittisten metallien järkevät käyttökohteet ja toisaalta sitä, onko niille esimerkiksi akkuteollisuudessa vaihtoehtoja, sanoo VTT:n tutkimuspäällikkö Pekka Pohjanne.

Koboltti akkutuotannon kulmakivi?

Koboltti on yksi tärkeimmistä litiumakkujen valmistuksessa käytettävistä raaka-aineista, ja sen tarve kasvaa edelleen sitä mukaa kun sähköautot entisestään yleistyvät.

– Tällä hetkellä mietitään, mitkä ovat tulevaisuuden akkuratkaisuja – voidaanko niissä vähentää koboltin käyttöä tai joissakin tapauksissa välttää jopa kokonaan? Pohjanne pohtii.

Pohjanteen mukaan vaihtoehtoisia akkuratkaisuja on jo olemassa. Toisaalta tuotekehityksellä on onnistuttu toisen sukupolven akkuratkaisuissa vähentämään kriittisten metallien käyttöä murto-osaan edeltäjiinsä verrattuna.

– Koboltin osuus litiumakuissa on jo vähentynyt noin kolmasosasta viidesosaan nykyisin käytössä olevissa akkuteknologioissa.  Joissakin uusimmissa akkukonsepteissa koboltin osuus on enää noin 10 prosenttia, Pohjanne kertoo.

Hopeastakin pulaa aurinkoenergian yleistyessä?

Vaikka uusiutuvat energiamuodot aurinko- ja tuulienenergia ovat itsessään päästöttömiä, niiden järjestelmien rakentaminen ei ole vapaa ympäristövaikutuksista. Aurinkoenergiateknologiat tarvitsevat monia metalleja – muun muassa hopeaa, telluridia, indiumia ja galliumia – joiden saatavuus voi tulevaisuudessa aiheuttaa ongelmia.

– Meidän on löydettävä kriittisille metalleille korvaavia raaka-aineita ja tehostettava metallien kierrätystä. Samalla on myös kehitettävä uusia teknologisia ratkaisuja, jotka vaativat vähemmän kriittisiä raaka-aineita.

Pohjanteen mukaan perinteisten kaivosten rinnalle on jo noussut monia vaihtoehtoisia, sekundäärisiä, metalliraaka-ainelähteitä.

– Esimerkiksi teollisuuden sivuvirroista on saatavissa paljon metalliraaka-ainetta talteen. Toisaalta kodeissa on paljon elektroniikka, josta löytyy runsaasti arvokkaita materiaaleja. Nämä pitää saada teollisuudelle hyötykäyttöön nykyistä tehokkaammin. Uusia kaivoksiakin tarvitaan.

Myös uudenlaiset tuotantoteknologiat auttavat vähentämään raaka-aineiden kulutusta. Tästä hyvänä esimerkkinä materiaalia lisäävä valmistus (AM = Additive Manufacturing) eli 3D-tulostus. VTT ja Nurmi Cylinders ovat kehittäneet yhdessä 3D-tulostetun, 66 prosenttia alkuperäistä osaa kevyemmän ja samalla vähemmän raaka-ainetta vaativan hydraulisen venttiililohkon.

T&K-rahoituksella uusia innovaatioita

Suomi voi Pohjanteen mukaan hyötyä luonnonvarojen globaalista niukkuudesta kysyntään nähden satsaamalla uusien kiertotaloutta ja materiaalitehokkuutta parantavien teknologioiden ja palveluiden kehittämiseen. Piileviä metallivarantoja on edelleen paljon, joten uusille innovaatioille on tarvetta.

– Suomi on teknologiavaltainen maa, jossa on paljon osaamista, hyvä koulutuspohja ja toimiva yhteistyömalli eri teollisuusalojen ja yritysten välillä. Tämä antaa hyviä mahdollisuuksia kehittää myös metallien kiertoa tehostavia innovaatioita.

– Tältä pohjalta on hyvä lähteä haastamaan tulevaisuutemme ja miettimään, mitä se tarjoaa eri toimijoille.

Pohjanteen mukaan Suomen etuna on myös tutkimusrahoituksen viimeaikainen kasvu.

– Julkinen puoli kannustaa uusien innovaatioiden kehittämistä. Jos tutkimusrahoitus pieneni viimeisen laman aikana, niin nyt siihen jälleen panostetaan.

 

* Latauspisteitä löytyy Suomesta tällä hetkellä noin 1300. Schneider Electric

Jaa