Blogi: Kaivosalalta
Share to Facebook Share to Twitter Share to Twitter More...

Elämäntapametallit ja kierrätys

Tarvitsemme raaka-aineita nykyaikaisen elämäntavan ylläpitämiseksi. Joidenkin pääraaka-aineiden luotettavan ja esteettömän saannin turvaaminen herättää yhä enemmän huolta Euroopan unionissa ja koko maailmassa. Tätä haastetta varten Euroopan komissio on laatinut kriittisten raaka-aineiden luettelon.

Uusi luettelo julkaistiin vuonna 2017, ja siinä on 27 EU:n kannalta kriittistä raaka-ainetta. Niiden saatavuudessa voi olla enemmän ongelmia kuin useimpien muiden raaka-aineiden. Lisäksi niillä on suurempi vaikutus talouteen. Luettelosta on apua, kun edistetään kriittisten raaka-aineiden tuotantoa Euroopassa tehostamalla kierrätystä ja tarpeen vaatiessa helpottamalla uusien kaivoshankkeiden aloittamista.

Kaikille kriittisille raaka-aineille on ominaista se, että ne pääasiassa eivät ole energiaan liittyviä raaka-aineita ja että ne liittyvät vahvasti kaikkiin teollisuudenaloihin kaikissa toimitusketjun vaiheissa. Kriittisiä raaka-aineita ovat esimerkiksi huipputeknologian alalla käytettävät metallit, kuten volframin tai niobiumin kaltaiset harvinaiset maametallit. Myös luonnongrafiitin, luonnonkumin, koksihiilen ja raakafosfaatin saatavuudessa voi olla riskejä.

Kannettavat tietokoneet ja sähköautot lisäävät elämäntapametallien kysyntää

Uuteen metalliryhmään, elämäntapametalleihin, kuuluvat litium, indium, grafiitti, harvinaiset maametallit ja koboltti. Litiumioniakkuja käytetään laajalti jokapäiväisessä elämässä, kuten sähköautoissa, kannettavissa tietokoneissa, älypuhelimissa, tablet-laitteissa ja monissa muissa laitteissa, joita ilman emme voi enää elää. Tällä hetkellä litiumia ei pidetä kriittisenä raaka-aineena, mutta toinen tärkeä akkutuotannon raaka-aine koboltti on sellainen. Yleisesti ei tiedetä, että litiumioniakut voivat sisältää yhtä paljon kobolttia kuin litiumia.

Hybridi- ja sähköajoneuvot ovat tulleet jäädäkseen, ja monet perinteiset autonvalmistajat ovat ilmoittaneet, että ne laajentavat toimintaansa sähköajoneuvoihin tulevina vuosina. EU:n tasolla komissio uskoo, että siirtyminen perinteisistä ajoneuvoista sähköautoihin ei ehkä onnistu, koska Euroopassa ei ole akkuteollisuutta.

Tällä hetkellä maailmalla on noin 60 litiumin tuotantoon tähtäävää kaivoshanketta. Litiumesiintymiä on Australiassa, Argentiinassa ja Skandinaviassa. Ei ole helppoa ennustaa, kuinka litiumin kysyntä kasvaa tulevaisuudessa. Onko sen saanti turvattu vai tuotetaanko sitä liian vähän? Toiset arvelevat, että litiumista tulee kova pula, ja toiset puolestaan uskovat jopa ylitarjontaan tulevina vuosina. 

Koboltti oli kaupallisten litiumioniakkujen ensimmäinen katodimateriaali, mutta parhaillaan kobolttia yritetään osittain korvata muilla metallioksideilla. Koboltti on nikkelin ja kuparin sivutuote, ja sen tuotanto on sidottu perusmetallien maailmanlaajuisiin suhdannevaihteluihin ja hintoihin. Yli 40 prosenttia koko maailman kobolttituotannosta käytetään jo nyt akkuteollisuudessa, mutta kobolttia tarvitaan myös monilla muilla aloilla, kuten superseoksissa, magneeteissa ja katalyyttinä. Akkujen kierrätys ei takaa koboltin riittävyyttä, koska kierrätysmateriaalista on vaikeaa tuottaa akkuihin sopivaa kobolttia.

Lisää kierrätystä ja korvaajia kriittisille raaka-aineille

Raaka-aineiden niukkuusongelmaa voidaan ratkaista monilla tavoilla. Raaka-aineiden käytön ja tuotannon tehokkuutta voidaan lisätä parantamalla prosesseja, ja myös kierrätystä voidaan tehostaa. Esimerkiksi koboltin kierrättäminen lisääntyy nopeasti. Hyödykkeiden tutkimusryhmä CRU arvioi, että 11 600 tonnia kobolttia eli 9,7 prosenttia kaikista markkinoiden toimituksista tulee kierrätyksestä vuonna 2021 ja 24 900 tonnia eli 17,9 prosenttia vuoteen 2026 mennessä.

Kierrätysteollisuus lisää nyt käytettyjen litiumioni-, litiumpolymeeri- ja nikkelimetallihybridiakkujen keräämistä saadakseen talteen arvokkaat metallit. Ne muutetaan aktiivisiksi katodimateriaaleiksi, joita käytetään uusien akkujen tuotannossa. Kobolttia tarvitaan nykyisin käytössä olevissa akuissa, joiden energiatiheys on suuri. Sen kysyntä on kasvanut, mikä on edistänyt kierrätystä.

Myös pitkäkestoiset ratkaisut edellyttävät, että kriittiset materiaalit tunnistetaan ja korvataan muilla. Korvaaminen vaatii yleensä laajaa tutkimusta, kehittämistä ja prosessien päivittämistä, ja käyttöönotto vie aikaa. Joka puolella maailmaa tehdään hyvin paljon tutkimuksia akkujen kemiallisen koostumuksen kehittämiseksi niin, että niissä olisi vähemmän kobolttia mutta sama energiatiheys. Kun nyt yritetään vähentää koboltin määrää ja lisätä nikkeliä, niin tulevaisuudessa on käytettävissä muita vaihtoehtoisia koostumuksia. Pitkäaikaiset ratkaisut voivat tarkoittaa myös kaivoshankkeiden lisäämistä tai uusien aloittamista, mikä taas riippuu useista tekijöistä. Kaivostoiminta ei ole aina mahdollista esimerkiksi malmin ehtymisen, korkeiden energiakustannusten ja ympäristörajoitusten vuoksi.

Elämäntapametallien tehokkaan kierrätyksen suurin ongelma on tällä hetkellä sähkö- ja elektroniikkalaiteromun riittämätön kerääminen, koska niissä on eniten elämäntapametalleja. Se on myös suurin este kriittisten metallien riittävyyden takaamiselle.

Kuinka Metso voi auttaa voittamaan raaka-aineiden niukkuuteen liittyvät haasteet?

Metsolla on osaamista niin raaka-aineiden tuotannosta kuin metallien kierrätyksestäkin. Olemme olleet mukana suunnittelemassa uraauurtavia mineraalinkäsittelyjärjestelmiä ja -laitteita jo noin 150 vuoden ajan. Nykyään tarjoamme kattavan valikoiman energiatehokkaita hienonnus- ja raaka-aineratkaisuja kaivoksille, sekä erilaisia elinkaaripalveluita, joiden avulla voidaan optimoida prosesseja ja saada paras tulos käsiteltävästä malmista. Metson tuotekehitystiimi työskentelee parhaillaan materiaalien korvaamista käsittelevän projektin parissa. Tämä on osa jatkuvaa pyrkimystämme parantaa prosessiemme energiatehokkuutta ja luotettavuutta.

Kierrätysratkaisumme sopivat romuttamoiden, autonvalmistajien ja muiden kotitalous- tai teollisuusjätettä käsittelevien laitosten tarpeisiin. Valikoimassamme on monenlaisia tehokkaita ratkaisuja lähestulkoon minkä tahansa romun leikkaamiseen, paalaamiseen, briketointiin, murskaamiseen ja esimurskaamiseen. Erityisesti Metson pienet metallisilppurit ovat jo menestyksekkäästi käytössä useissa eurooppalaisissa säh- ja elektroniikkalaiteromun kierrätyskeskuksissa. Niillä voidaan luotettavasti taata erityiset fragmentointivaatimukset.

Teemme jatkuvasti töitä kiertojärjestelmän molemmat päät huomioiden. Tehostamme raaka-aineiden tuotantoa ympäristönsuojelua unohtamatta ja parannamme materiaalien talteenottoa ja käytöstä poistettujen kulutus- ja teollisuustuotteiden uusiokäyttöä. Molemmat puolet ovat välttämättömiä elämäntapametallien tuotannon jatkuvuudelle, koska ne ovat niin tärkeitä yhteiskuntamme ja elämäntapamme kannalta.


Bloggaaja

Marke Kallio

Research Manager, Aggregates R&D

Kuulemme mielellämme kommenttisi

Metso Facebookissa

Metso Twitterissä