911±¬ÁÏÍø

Sähköistyminen on olennainen osa niin kutsuttua vihreää siirtymää, jonka tavoitteena on vähentää hiilidioksidipäästöjä ja siirtyä ekologisesti kestäviin energialähteisiin. Siirtymän onnistuminen edellyttää kuitenkin kriittisiä raaka-aineita, kuten metalleja ja mineraaleja, jotka ovat välttämättömiä esimerkiksi uusiutuvan energian ratkaisuissa ja sähköajoneuvojen teknologiassa.

Kansainvälisen energiajärjestö IEA:n mukaan vuoteen 2040 mennessä sähkön on katettava lähes puolet maailman energiankulutuksesta ja sen tuotannon on saavutettava nettonollapäästöt – eli ilmakehästä tulee poistaa yhtä paljon kasvihuonepäästöjä kuin sähkön tuotanto niitä aiheuttaa.

Aalto-yliopiston metallurgian asiantuntijat, professori Mari Lundström ja Senior Scientist Benjamin Wilson, ovat koonneet viisi olennaista seikkaa vihreän siirtymän materiaalitarpeista.

1. Vihreä siirtymä ei onnistu ilman kaivostoiminnan merkittävää ja nopeaa laajentamista – kysyntä voi kasvaa jopa 20-kertaiseksi

Kriittisten raaka-aineiden kysyntä kasvaa valtavasti. Sen tyydyttämiseksi kaivostoimintaa on lisättävä maailmanlaajuisesti jopa 15–20-kertaiseksi. Jos kasvu olisi hitaampaa, voisimme keskustella rauhassa kaivosten sijainneista, mutta nyt mineraalit on louhittava sieltä, missä niitä on.

IEA:n mukaan energiasiirtymän kannalta keskeisten mineraalien kysyntä kasvaa voimakkaasti vuoteen 2040 mennessä. Kuparin kysynnän arvioidaan kasvavan puolella, kun taas nikkelin, koboltin ja harvinaisten maametallien kysyntä kaksinkertaistuu. Grafiitin tarve voi jopa nelinkertaistua, ja akkujen valmistuksessa keskeinen litium erottuu joukosta peräti kahdeksankertaisella kysynnän kasvulla.

Ei ole selvää, riittävätkö maapallon luonnonvarat edes vastaamaan tähän kysyntään. Vielä suurempi haaste on kuitenkin se, ettei tuotantoa ehditä lisätä tarpeeksi nopeasti. Uuden kaivoksen avaaminen vie esiintymän löytymisestä käyttöönottoon vähintään vuosikymmenen – liian kauan ilmastonmuutoksen hillinnän vaatimassa aikataulussa.

2. Suomi on Euroopan kärkeä mineraalien tuotannossa ja jalostuksessa, vaikka maanosa on yhä puutteellisesti kartoitettu

Euroopan mineraalivarantoja ei tunneta tarkasti, koska maanosa on geologisesti puutteellisesti kartoitettu. Vaikka esimerkiksi Portugalista tiedetään löytyvän litiumia, esiintymien koko, laatu ja taloudellinen kannattavuus ovat kysymysmerkkejä.

Suomi on tässä huomattava poikkeus. Toisen maailmansodan jälkeisen teollisen jälleenrakennusvaiheen aikana Suomi panosti valtion johdolla tehtyyn tutkimustoimintaan, minkä ansiosta meillä on yksi maailman perusteellisimmista geologisista kartoista.

Suomi erottuu myös metallien ja mineraalien jalostuksessa. Olemme Euroopan suurin nikkelin ja koboltin tuottaja sekä maailman suurimman Kiinan ulkopuolella sijaitsevan kobolttijalostamon kotimaa. Lisäksi Suomessa sijaitsee Euroopan toiseksi suurin sinkkijalostamo.

Tällä hetkellä Eurooppa pystyy tuottamaan vain noin 10 % tarvitsemistaan mineraaleista. Kriittisten mineraalien kysynnän kasvaessa Euroopan on kiireesti vähennettävä riippuvuuttaan ulkopuolisista toimittajista, kuten Kiinasta ja Kongon demokraattisesta tasavallasta, jossa kaivostoiminta ei usein täytä ympäristö- ja työolosuhdestandardeja.

3. Eri materiaalien ja teknologioiden monipuolinen hyödyntäminen ehkäisee valtakamppailuja

Uusiutuvan energian ja sähköistymisen lisäksi on tarkasteltava laajempaa kirjoa materiaaleja ja teknologioita, jotta raaka-aineiden saatavuus voidaan turvata ja geopoliittisia jänniteitä ehkäistä.

Monien kriittisten mineraalien esiintymät ovat keskittyneet harvoihin maihin, mikä voi johtaa poliittiseen epävakauteen, kauppakiistoihin ja resursseihin kytkeytyvään nationalismiin. Hyödyntämällä vaihtoehtoisia materiaaleja ja teknologioita voidaan vähentää näitä riskejä.

Norjassa kehitteillä oleva toriumteknologia on esimerkki ratkaisusta, joka laajentaa käytettävien materiaalien valikoimaa. Suomessa voitaisiin kehittää innovaatioita yleisimpien raaka-aineiden pohjalta energian varastointiin, tuotantoon ja materiaaliteknologiaan.

Aalto-yliopistossa tutkitaan esimerkiksi katalyysiprosesseja, joissa käytettäisiin vähemmän platinaa – mineraalia, josta 80 % tuotetaan Etelä-Afrikassa. Sinkin kaltaisten vaihtoehtojen hyödyntäminen taas voisi vähentää riippuvuutta harvinaisista ja geopoliittisesti herkistä materiaaleista.

4. Kierrätys ei korvaa kaivostoimintaa – vielä

Akkukierrätys on kasvanut voimakkaasti viime vuosina, ja ala herättää yhä enemmän kiinnostusta sekä tutkimuksen että liiketoiminnan näkökulmasta. Vaikka kaivostoimintaa on edelleen välttämätöntä lisätä, myös kierrätysratkaisuja on kehitettävä jo nyt tulevaisuutta varten.

Kuitenkaan vielä lähivuosina kierrätys ei riitä vastaamaan kriittisten raaka-aineiden kuten litiumin, nikkelin, grafiitin, koboltin ja kuparin kasvavaan globaaliin kysyntään. Esimerkiksi sähköautojen akkuja ei pystytä kierrättämään merkittävässä mittakaavassa ainakaan vielä kymmeneen vuoteen – ja silloinkin talteen saadun materiaalin arvioidaan kattavan vain noin viidenneksen tarpeesta.

IEA:n mukaan kierrätys voi kuitenkin vuoteen 2040 mennessä muodostua aidoksi vaihtoehdoksi kaivostoiminnalle. Tällöin uusia kaivoksia ei välttämättä enää tarvitsisi perustaa. Tämä edellyttää, että kiertotalouden tutkimukseen ja infrastruktuuriin panostetaan ajoissa. Näin varmistetaan, että kun materiaalit alkavat laajemmin kiertää, ne voidaan hyödyntää tehokkaasti ja kestävästi uudelleen.

5. Suomi on litiumioniakkujen edelläkävijä – BATCircle3.0 vauhdittaa kiertoa ja vähentää raaka-aineiden riippuvuutta

Bloombergin listauksesta vuodelta 2024 käy ilmi, että Suomi on maailman kärkimaita litiumioniakkujen valmistuksen, käytön ja kierrätyksen kattavassa arvoketjussa. Litiumioniakut ovat mahdollistaneet kannettavien kulutuselektroniikkalaitteiden, kuten kannettavien tietokoneiden, matkapuhelimien ja sähköajoneuvojen kehityksen. 

Tietämys akkumateriaalien talteenotosta, synteesistä ja kierrätyksestä on kilpailukyvyn kannalta ratkaisevan tärkeää vihreässä siirtymässä ja maailmanlaajuisessa sähköistymisessä. Lisäksi EU:n uusi akkuasetus on lisännyt tiettyjen akkukomponenttien ja -materiaalien kierrätyksen tarvetta.
 
Aalto-yliopiston vetämä kolmivuotinen BATCircle3.0-projekti pyrkii tehostamaan arvokkaiden akkumateriaalien kiertoa ja kehittämään toteuttamiskelpoisia ratkaisuja niiden materiaalien talteenottoon, joita ei tällä hetkellä kierrätetä. Tavoitteet ovat nykyisen akkuasetuksen tavoitteita kunnianhimoisempia ja pyrkimyksenä on vähentää entisestään riippuvuutta kriittisistä raaka-aineista. Tarkoitus on sekä tukea akkujen arvoketjun kehittämistä Suomessa että parantaa Euroopan kilpailukykyä.
 
BATCircle3.0 pyrkii kehittämään seuraavan sukupolven akkujen kemioita ja karakterisointimenetelmiä sekä ymmärtämään tulevien akkujätteiden kierrätettävyyttä, esimerkiksi epäpuhtauksien vaikutuksia käsittelyyn. Tavoitteena on luoda synergiaa prosessoinnin, kierrätyksen ja kemiallisen kierron välille, jotta kierrätettyjä raaka-aineita voidaan käyttää taloudellisesti kannattavasti ja vastuullisesti.