Mistä metallit ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi?

Metallisten raaka-aineiden kiertotalous on aivan keskeistä, kun kehitetään keinoja ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi ja energian saatavuuden turvaamiseksi.  

Liikenteen aiheuttamien hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi pidetään olennaisena siirtymistä polttomoottoreista sähkömoottoreihin. Siirtymää silmällä pitäen on tehty – ja tehdään jatkuvasti – poliittisia päätöksiä sekä investointeja. Tämä muutos tuo kuitenkin merkittäviä muutoksia tarvittavien luonnonvarojen osalta. Yksi tärkeä kysymys on myös se, millaisilla raaka-aineilla sähkö tehdään (esimerkiksi hiili- vs. ydinvoima). Tämän otsikon alla olennaisempaa on se, että sähkö täytyy varastoida ja varastointiin tarvitaan akkuja. Erilaisten akkujen kehittäminen on erittäin suuri toimiala, mutta ainakin lähitulevaisuuden käytännön ratkaisuksi ovat valikoituneet litiumioniakut, joissa tarvitaan litiumin lisäksi erityisesti kobolttia, nikkeliä ja mangaania. Täyssähköisen henkilöauton akku painaa 200–600 kg (https://www.greenoptimistic.com/bosch-electric-vehicle-battery-kg/)  ja massasta metalleja on 47–79 prosenttia (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304386X21000517#bb0210).

Etenkin litiumin ja koboltin osalta on jo sähköisen liikenteen alkutaipaleella havaittu, että niistä voi tulla pulaa. On toki tehty ennusteita siitä, miten huutava pula tulisi olemaan ja miten nopeasti se ilmenisi. Tässä yhteydessä on tärkeä muistaa ne kuuluisat sanat siitä, miten ennustaminen on vaikeaa ja erityisesti tulevaisuuden ennustaminen. Ennusteet tehdään kymmenien vuosien päähän, ja sinä aikana akkujen teknologiassa ehtii tapahtua paljon muutoksia, ja akut voivat perustua eri raaka-aineisiin. Tästä huolimatta akkumetallien saatavuus on todellinen ongelma ja siihen tulee suhtautua vakavasti.

Mikä sitten neuvoksi elintärkeiden metallien saatavuuden varmistamiseksi? Minulta kysytään usein erilaisissa haastatteluissa, onko metalleille mahdollista saavuttaa sadan prosentin kierrätysaste ja onko mahdollista päätyä tilanteeseen, missä metallien kierrätys kattaa kaiken kysynnän. Kysynnän kattamisessa kannattaa muistaa se, että kun metallien kulutus kasvaa koko ajan, edes sadan prosentin kierrätysaste ei poista tarvetta neitseellisille, (uusista) kaivoksista tuotetuille metalleille. Sadan prosentin kierrätysaste on mahdoton saavuttaa myös siksi, että kierrätysarvoketjussa syntyy aina hävikkiä muun muassa keräyksessä ja itse kierrätysprosessissa.

Tärkeämpi kysymys onkin se, mikä tavoite kierrätysasteelle on käytännössä järkevä eri aikoina eri metalleille. Kierrätysasteen noustessa kierrätys muuttuu jossakin kohden taloudellisesti kannattamattomaksi, koska pienen lisäyksen saamiseksi täytyy käyttää suuri määrä resursseja. Tässä vaiheessa yritykset eivät enää näe tällaista resurssien käyttöä kannattavaksi. On helppo vaatia, että on kierrätettävä tehokkaammin, vaikka se ei olisikaan kannattavaa. Kuulostaa ehkä karulta, mutta suurten muutosten aikaansaamiseksi taloudellinen kannustaminen on avainasemassa. Voidaan ajatella, että kierrätysastetta voitaisiin nostaa vaikka kuinka korkealle tukemalla kierrätysarvoketjua taloudellisesti verovaroista, mutta arvokkaille verovaroille on myös muuta tärkeää käyttöä. Usein sanotaan, että taloudellisesti terve yhteiskunta on myös kestävän ympäristönsuojelun ja kierrätyksen kannalta paras lähtökohta.

Millaisista raaka-aineista sitten puhutaan, kun puhutaan metallien kierrätyksestä? Tärkein kategoria tässä on sähkö- ja elektroniikkaromu (SER), joka sisältää merkittäviä määriä arvokkaita, harvinaisia ja kriittisiä metalleja. Litiumia, kobolttia ja nikkeliä sisältävien jäteakkujen lisäksi SER-jäte voi sisältää muun muassa kultaa, hopeaa ja kuparia (piirilevyt), indiumia (LCD paneelit) ja harvinaisia maametalleja (kestomagneetit).

Toinen, volyymiltään vielä monin paikoin SER:iä 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 (https://kaivostutkijat.blogaaja.fi/tag/outokummun-kaivos/). Hyvä esimerkki kaivosteollisuuden sivuvirrasta on myös lannoiteteollisuudessa syntyvä fosfokipsisakka, joka sisältää merkittäviä määriä korkean teknologian sovelluksissa erittäin kriittisiä harvinaisia maametalleja. Suomessa fosfokipsisakkaa syntyy sivutuotteena Yaran Siilinjärven tehtaalla noin miljoona tonnia vuodessa (https://yle.fi/uutiset/3-11468532). Maailmanlaajuisesti fosfokipsin määrät ovat niin suuria, että kannattava harvinaisten maametallien talteenottoprosessi tulisi mullistamaan niiden maailmanmarkkinat. LUT-yliopistossa on tutkittu jo vuosia alan lupaavia teknologioita. Läpimurto voi olla lähellä.

Kirjoittaja Sami Virolainen on LUT-yliopiston teollisen hydrometallurgian dosentti ja Epäorgaanisten materiaalinen kestävän kiertotalouden tutkimusalustan johtaja. Hänen tutkimustyönsä keskeisenä sovellusalana on 15 vuoden ajan ollut metallien kiertotalousteknologioiden kehittäminen.

LUT-yliopiston uudella, epäorgaanisten materiaalien kiertotalouteen keskittyvällä tutkimusalustalla (SCI-MAT: https://www.lut.fi/web/en/research/platforms/sci-mat) on tavoitteena kehittää ja etsiä sellaisia teknologioita ja liiketoimintamalleja, joiden avulla metallien kierrätysarvoketjusta tulee taloudellisesti kannattavaa. Kierrätysliiketoiminnasta ei saa koitua ympäristöhaittoja ja metallien kierrätys sekä koko metallien tuotanto täytyy toteuttaa sosiaalisesti kestävästi ilman riistoa ja muita sosiaalisia haittoja. Tätä varten SCI-MAT-tutkimusalustalla työskentelee myös kestävyystieteilijöitä, jotka tutkivat erilaisten kierrätys- ja metallientuotantoarvoketjujen ympäristö- ja sosiaalisia vaikutuksia. Alusta yhdistää kaikki LUT-yliopiston vahvat osaamisalueet eli kauppatieteet, kestävyystieteet ja teknologian edistääkseen metallien kiertotaloutta. Tarkoitus on tutkia metallien kierrätystä kokonaisvaltaisesti, ei pelkästään yhdestä näkökulmasta.

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin