Akkujen kriittiset raaka-aineet ekologisesti ja taloudellisesti kiertoon

Käytettyjen matkapuhelimin, tietokoneiden ja sähkötyökalujen akuissa on merkittävä raaka-ainepotentiaali, jota ei nykyisin hyödynnetä. Akuissa käytetään monia kriittiseksi luokiteltuaja raaka-aineita. Näitä ovat paljon julkisuutta saaneiden litiumin ja koboltin lisäksi fluori, fosfori ja harvinaiset maametallit. Näiden kriittisten raaka-aineiden ekologinen kierrätys vaatii uusien kierrätysprosessien kehitystä ja käyttöönottoa.

Viime kuussa Göteborgissa pidetyn akkujen kiertotalouteen keskittyneen CEB2018 konferenssin avausluennon piti Prof. Farouk Tedjar Singaporen teknologisesta yliopistosta (NTU: Nanyang Technological University). Prof. Tedjarilla on vuosikymmenien kokemus akkuteknologioista sekä akkujen kierrätyksestä. Hän on ollut mm. perustamassa rankalaista akkujen kierrätysyhtiö Recupyl SAS:ia .

Luennossaan Prof. Tedjar esitti katsauksen litium- ja metallihydridiakkujen markkinaennusteisiin, raaka-ainetarpeisiin sekä kierrätysprosesseihin. Maailmalla on käytössä viisi miljardia matkapuhelinta, joissa on arviolta 200.000 tonnia akkumateriaaleja. Lisäksi tietokoneissa ja sähkötyökaluissa on arvioitu olevan 120.000 tonnia akkumateriaaleja. Nämä ovat merkittäviä määriä verrattuna esim. litiumin ja koboltin nykyisiin vuosituotantoihin, jotka ovat 300.000 (Li) ja 150.000 (Co) tonnia. Arvokkaiden metallien pitoisuus käytöstä poistetuissa akuissa on suurempi kuin luonnon malmeissa, joten ne pitäisi saada tehokkaasti kierrätykseen, varsinkin akkujen tuotanto ja käyttö kasvavat voimakkaasti liikenteen sähköistymisen myötä.

Prof. Tedjarin mukaan nykyisissä akkuteknologioissa käytettään ainakin 25 eri metallia. Näistä koboltti ja litium ovat tunnetusti kriittisiä. Vähemmälle huomiolle on jäänyt, että myös litiumakkujen elektrolyytissä ja sideaineissa käytetty fluori ja litiumrautafosfaattiakuissa (LFP) käytettävä fosfori ovat EU:n kriittisten raaka-aineiden listalla. Esim. kiinalaisissa sähköbusseissa käytettävät LFP akut kattavat noin kolmanneksen litiumakkujen kokonaismarkkinasta. Nikkeli-metallihydridiakuissa puolestaan käytetään harvinaisia maametalleja, joita ei nykyisissä kierrätysprosesseissa saada lainkaan talteen.

Kierrätysprosessien ekologisuutta voidaan arvioida energian kulutuksen ja päästöjen avulla. Nykyään vallitsevat korkean lämpötilan sulattoprosessit ovat hyvin energiaintensiivisiä. Prof. Tedjar esitteli matalan lämpötilan mekaaniseen prosessointiin ja hydrometallurgisiin liuosprosesseihin perustuvia vaihtoehtoja, joilla akkujen kaikki elektrodimateriaalit (grafiittianodi ja katodimetallit) saadaan kierrätettyä. Tällaisten prosessien hiilijalanjälki olisi huomattavasti pienempi kuin nykyisten ratkaisujen, jos ne saadaan taloudellisesti skaalattua tuotantomittakaavaan.

Tekn.tri Pertti Kauranen toimii projektipäällikkönä Aalto yliopiston koordinoimassa ja strategisen tutkimusneuvoston rahoittamassa CloseLoop-kiertotalousprojektissa, jossa tutkitaan mm. litium- ja metallihydridiakkujen kierrätystä. Kehitystyö jatkuu tulevina vuosina Business Finlandin rahoittamassa BATCircle-projektissa, johon osallistuu yli 20 suomalaisyritystä. Molemmat projektit ovat läheisessä yhteistyössä Tulevaisuuden Akkuekosysteemi-hankkeen kanssa.

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s