Tuulilasi

Näin sähköautojen akut kierrätetään: Käytetystä akusta siivilöidään niin sanottu musta massa, joka sisältää arvokkaimmat raaka-aineet

Näin sähköautojen akut kierrätetään: Käytetystä akusta siivilöidään niin sanottu musta massa, joka sisältää arvokkaimmat raaka-aineet
Sähköauton akkujen kierrätys on Suomessa vielä todella pienimuotoista, mutta alan uskotaan kasvavan valtavaksi.
Julkaistu: 18.5.2022

Sanat kuulostavat hyytäviltä mutta tuovat itseasiassa ilosanoman tulevaisuudesta.

Musta massa.

End of life.

Kyse ei ole maailmanlopun ennusteesta, vaan ehkä päinvastoin. Näitä termejä käytetään toistuvasti, kun alan asiantuntijat ja toimijat puhuvat sähköautojen ajovoima-akkujen kierrätyksestä.

Sähköautojen akkujen kierrätyksestä on tulossa valtavaa liiketoimintaa. Maailmantilanne on tällä hetkellä sellainen, että siirtyminen polttomoottoriautoista sähköautoihin kiihtyy entisestään.

Suomenkin sähköautokanta kasvaa, ja pikku hiljaa elinkaarensa päässä olevia akkuja eli end of life -akkuja tulee yhä enemmän markkinoille. Näistä end of life -akuista siivilöidään kierrätysprosessissa niin sanottua mustaa massaa, joka sisältää kaikki halutuimmat ja arvokkaimmat metallit. Ne otetaan uudestaan käyttöön, mikä vähentää osaltaan kaivostoimintaa. Musta massa on hieman kuin uusi musta kulta, sillä sen sisältämille metalleille riittää kysyntää. Niitä suorastaan himoitaan.

Polttomoottorien vaihtuminen sähkömoottoreihin tarkoittaa, että samalla siirrytään öljystä metalliin eli kaivosteollisuuteen. Ehkä sähkömoottorit floppaavat, mutta jo nyt akkuja on lähes jokaisessa tuotteessa, isossa ja pienessä. Jos käykin niin, että tulevaisuudessa lähes kaikki autot, lentokoneet, metsäkoneet, laivat ja muut vempeleet liikkuvat sähköllä, se tarkoittaa melkoista määrää kierrätykseen päätyviä end of life -akkuja ja mustaa massaa.

Suomessa on paljon kaivostoimintaa sekä osaamista akkumetalleista, vastuullisesta raaka-aineiden tuotannosta ja kierrätyksestä. Kilpailu on kovaa ja asetelmia haetaan jo, mutta Suomella on mahdollisuus ottaa merkittävä rooli sähköautojen akkujen kierrätyksessä.

Litiumakkujen kierrätysmarkkinan arvoksi on vuonna 2030 ennustettu peräti 30 miljardia euroa.

Matkalla miljardeihin on toki monta mutkaa.

Autojen ajovoima-akkujen kierrätys on Suomessa erittäin pientä toimintaa. Se johtuu siitä, että Suomessa on vähän sähköautoja, ja nekin ovat niin uusia, etteivät niiden akut ole vielä pitkään aikaan end of life -akkuja, kuten kierrätysalalla sanotaan.

Hieman kärjistäen: kaikki Suomessa vuodessa kierrätettävät sähköautojen ajoakut mahtuisivat keskikokoisen taloyhtiön pyörävarastoon.

Mersun akkuja valmistetaan USA:n Alabamassa, jossa on suuret tilat akkujen valmistukselle.

Edessä loistava tulevaisuus

Aalto-yliopiston metallurgian professori Mari Lundström tutkii litiumakkujen kierrätyksen ympäristövaikutuksia. Hän on erittäin arvostettu tutkija alallaan.

Sähköautojen akkujen kierrätyksen kiihtyvyydestä kertoo, että pari vuotta sitten tutkijoilla oli vaikeuksia löytää käyttöikänsä lopussa olleita ajoakkuja tutkimuksiinsa, mutta nyt voidaan jo puhua akkumetallien kierrätykseen tulevaisuudessa liittyvistä jättimäisistä rahasummista ja ympäristövaikutuksista.

Kierrätettävä sähköauton akku on kuin hitaasti kypsyvä hedelmä. Tänään ostetun uuden sähköauton akku on kierrätyskunnossa noin keskimäärin 8–10 vuoden kuluttua. Viime vuosien sähköautobuumi näkyy akkujen kierrätyspisteissä 5–10 vuoden päästä. Sen satoa odotellessa kannatta virittää kierrätyskoneisto huippukuntoon.

Professori Lundström sanoo, että akkujen kierrätys tulee olemaan massiivista toimintaa.

“Nämä vuodet pitää käyttää niin, että kehitetään kilpailukykyiset ja ympäristön kannalta parhaat teknologiat, joilla saadaan mahdollisimman paljon metalleja talteen mahdollisimman taloudellisesti ja pienellä hiilidioksidijalanjäljellä. Nyt on aika tehdä tutkimus- ja kehitystyötä. Pilotoida, kehittää ja hioa laitoksia”, Lundström kertoo.

Sähköautobuumi potkaisi vauhtia litiumakkujen kierrätyksen mahdollistamiseen.

Ensin kierrätettävästä litiumakusta puretaan varaus. Sitten akku murskataan, ja murskattu aines siivilöidään. Siivilän yläpuolelle jää isompaa ainesta, kuten kuparipaloja tai kuoren osia. Ne eivät ole kovin kiinnostavia ja jatkavat matkaansa toiseen kierrätysprosessiin.

Siivilän läpi pääsee hienojakoisempi aine, joka on melkein kuin pölyä. Tätä pienempää jaetta kutsutaan mustaksi massaksi, himoituksi rikasteeksi.

“Siinä ovat ne arvokkaat akkumetallit, jotka halutaan kierrätysprosessin kautta akkuihin takaisin.”

Musta massa sisältää nikkeliä, kobolttia, litiumia, mangaania, grafiittia, alumiinia ja kuparia sekä muun muassa fluorideja. Ennen koboltti oli erityisen arvokasta, mutta nykyään nikkeli on korvannut kobolttia ja noussut yhä kiinnostavammaksi aineeksi. Myös litiumin arvostuskäyrä sojottavaa ylös, sillä tulevaisuudessa se on sääntelyn mukaan otettava talteen, toisin kuin ennen.

Akkujen määrän kasvu on nimittäin noteerattu EU:ssa, jonka akkudirektiivi on loppusuoralla. Siihen kirjataan, kuinka monta prosenttia kierrätykseen tulevan käytetyn akun metalleista täytyy saada takaisin käyttöön.

Musta massa viedään varsinaiseen akkukierrätysprosessiin, joka on nykyään monesti hydrometallurginen prosessi, jonka ympäristövaikutuksiin professori Lundström on perehtynyt.

Hydrometallurgisessa prosessissa mustan massan aineet erotetaan ja otetaan talteen. Prosessin etu on, että sen avulla saadaan talteen myös mangaani ja erityisesti litium.

Ei ole itsestään selvää, että juuri hydrometallurginen prosessi tai ylipäätään kierrättäminen olisi ympäristön kannalta parempi vaihtoehto kuin akun valmistaminen uusista raaka-aineista eli primäärituotannon kautta.

“Esimerkiksi hydrometallurginen prosessi täytyy tehdä taitavasti, käyttää oikea määrä ja oikealla tavalla kemikaaleja ja energiaa”, Lundström kertoo.

“Olemme mallintaneet muutamia akkukierrätysprosesseja, niiden kemikaali- ja energiankulutusta sekä niiden aiheuttamaa ympäristöjalanjälkeä. Mallinnuksien perustella kierrätysprosessilla on huomattavasti pienempi hiilidioksidijalanjälki kuin primäärituotannolla.”

Mieleen pälkähtää ajatus, että käsissä on ikiliikkuja. Antaa metallien kiertää, jolloin melkoisia ympäristö- ja eettisiä ongelmia aiheuttavaa kaivostoimintaa ei tarvita juuri lainkaan. Professori Lundström herättää moisesta haaveilevat raakaan todellisuusteen.

“Vaikka kymmenen vuoden päästä kierrättäisimme kaikki akut, mitä meille tulee, ja todella hyvin, saisimme vain karkeasti alle kymmenen prosenttia tarvittavista raaka-aineista. Kaivostuotantoa on pakko lisästä, jos haluamme lisää sähköakkuja.”

Sähköauton akku kestää noin 8-10 vuotta, minkä jälkeen se saattaa saada uuden elämän energiavarastona. Tai se murskataan ja materiaalit kierrätetään.

Sähköauto on uusi tuote, jonka moni tarvitsee lyhyen ajan sisällä. Näin sähköauton akussa käytettävien raaka-aineiden, kuten litiumin, nikkelin ja koboltin tarve kasvaa erittäin jyrkästi. Niitä on kaivettava maasta, ja näin sähköautoa haluavan on kannatettava kaivostoimintaa, koska kierrätys tulee niin monta vuotta jälkijunassa.

“Suomessa saattaa olla poliitikkoja, jotka puhuvat sähköautojen puolesta mutta kaivoksia vastaan. Ei sellaista yhtälöä ole, sillä jos sähköautoja meinataan tehdä, niitä varten tarvitaan massiivisesti uusia kaivoksia”, Lundström sanoo.

“Fakta on, että kun siirrytään öljystä pois, se tarkoittaa että siirrymme metallitalouteen. Mitä vähemmän öljyä, sitä enemmän täytyy kaivaa metalleja maasta. Vähän yleistäen, siis.”

Kierrätys on kyllä matkalla apuun, ja kierrätettävien raaka-aineiden osuus kasvaa akkujen tuotannossa, mutta muutos on hidas, sillä akkuja pitää tehdä mielettömiä määriä, jotta niitä riittää kaikille tarvitseville.

“Pitkälle ennustaminen on vaikeaa, mutta ehkä joskus 2045 tai 2050 yli puolet pääakkumetalleista tulisi kierrätyksestä.”

Akkuja käytetään paljon muuallakin kuin sähköautoissa. Kuten aikaisemmin todettiin, akut ja niiden kierrätys tulee olemaan jättimäistä liiketoimintaa. Lundströmin mukaan Suomella on hyvä mahdollisuus saada mehukas viipale kierrätyskakusta.

“Meillä on paljon kaivoksia ja metallinjalostuslaitoksia. Kaikissa Euroopan valtioissa ei ole edes kaivostoimintaa. Meillä on ollut kuparin, nikkelin ja koboltin jalostusta. Meillä on osaamista siitä, miten metalleja tehdään jo monelta vuosikymmeneltä. Ja kierrätysprosessi on vain yksi uusi metallinjalostusprosessi.”

Lisäksi Suomessa on runsaasti kierrätysmateriaalin käyttäjiä sekä akku-alan osaamista ja raaka-aineita, kuten litiumia.

“Suomesta esimerkiksi saa akkuihin raaka-ainetta, jonka hiilijalanjälki on alhainen ja tunnettu, mikä on Euroopassa harvinaista. Oikeastaan arvoketjusta puuttuu vain akkukennojen valmistustehdas. Kilpailu on kovaa, ja kaikki haluavat siivunsa, mutta kokoonsa nähden Suomella on jo vahva asema.”

Kehittyvien prosessien ansiosta raaka-aineet saadaan kierrätyksessä talteen yhä paremmin.

Kenraalin teesit

Miljardimyrskyn edellä on tyyntä.

Suomessa kierrätettiin vuonna 2019 kaikkiaan 209 sähköauton ajovoima-akkua.

Pienehkön lukeman kertoo Juha Kenraali, joka on Suomen Autokierrätys Oy:n toimitusjohtaja. Uusimpia tilastoja hänellä ei vielä ole.

Yksikään näistä 209 akusta ei tainnut olla varsinainen end of life –akku.

“Käytännössä kaikki sähköautot ja niiden akut ovat vielä niin uusia, että varsinaiseen kierrätykseen ei oikein päädy oikeastaan yhtään akkua, joka olisi tullut tiensä päähän. Kaikki akut, jotka päätyvät varsinaiseen kierrätykseen ovat kolariautoista, vaurioituneita tai vioittuneita akkuja”, Kenraali sanoo.

Kierrätykseen onkin yllättävän vaikea päästä, sillä osa elinkaarensa päähän tulleista akuista päätyy uudelleenkäyttöön, mikä ei ole varsinaista ja virallista kierrätystä, jossa akku murskataan ja mineraalit otetaan talteen.

Ajovoima-akku menettää kykynsä autoilun rankassa maailmassa, kun sen kapasiteetista on käytössä enää 70-80 prosenttia. Sen jälkeen toimintasäde pienenee liikaa ja akkua pitää ladata jatkuvasti. Tällainen akku on kuitenkin vielä sellaisenaankin erittäin kiinnostava energiavarastokäytössä, jolloin sitä ei murskata. Akkuja kysytään paljon energiavarastokäyttöön esimerkiksi aurinkopaneelien jatkoksi, mutta ei niitä riitä siihenkään tarkoitukseen.

Kenraalin mukaan Suomen autokannassa on 100 000 sähköautoa, mutta ne ovat melko uusia ja niiden näkyminen kierrätysakkujen volyymissa kestää pitkään. Lisäksi akkujen käyttöikä luultavasti pitenee, kun niiden korjaaminen , esimerkiksi kennojen vaihtaminen, yleistyy.

“Autokannassa on kaikkiaan kolme miljoona autoa. Autoja romutetaan joka vuosi 70 000 – 100 000. Samalla logiikalla 100 000 sähköautosta aika pieni määrä päätyy romutukseen ja kierrätykseen, ja siihenkin menee vielä vuosia.”

Ajovoima-akkujen kierrätyksen käytännöt ja tulevaisuus ovat Kenraalin mukaan vielä kehittymässä. Tavoitteet ainakin kiristyvät. Kun nyt akusta pitää saada kierrätettyä 50 prosenttia, nousee lukema jatkossa portaittain lähes 100 prosenttiin. Kenraali uskoo, että akkujen kierrätys automatisoituu ja tehdasmaistuu, ja akulle käy kuten purettavalle autolle:

“Siinä ei kauaa kestä, kun auto on murusina.”

Kierrätyksestä huolehtiminen on autonvalmistajien velvollisuus ja oikeus. Ehkä autonvalmistajat haluavat jatkossa hyödyntää autojensa halutun akkumateriaalin omassa tuotannossaan.

“Laitetaankin autot merkkikohtaisiin pinoihin ja lähetetään ne valmistajalle kierrätysmateriaalina. Mutta se voi olla tehotonta ja hankalaa. Ja tarjolla on ulkoistettuja toimijoitakin. On todennäköisempää, että jatketaan kuin nyt. Metallilla on kova kysyntä ja globaalit markkinat, ja se kuka tarjoaa eniten, saa lastin. Näin varmistetaan, että tavara menee heti käyttöön eikä jää mihinkään puskuriksi.”

Suomessa on paljon osaamista mm. metalleista, kaivostoiminnasta sekä kierrätyksestä, joten sähköautojen akut avaavat tännekin monia uusia mahdollisuuksia.

Ikaalisten kautta Harjavaltaan

Suomessa on ainakin yksi toimija, joka on pystyy hoitamaan sähköauton ajovoima-akun kierrätyksen alusta loppuun. Fortum siivilöi mustan massan esiin ja erottelee ja puhdistaa sen niin, että raaka-aineet voidaan toimittaa eteen päin, kertoo johtaja Kalle Saarimaa Fortumilta.

Akku otetaan vastaan Ikaalisissa, jossa jännite puretaan ja akku hajotetaan. Harjavallassa akun musta massa käy läpihydrometallurgisen prosessin.

Onko Fortumilla sellainen prosessi, että aina kun sähköauton akku saapuu kierrätettäväksi, juodaan vähintään pullakahvit tai avataan kuohuviinipullo?

“Eijei, itse asiassa tilanne Euroopassa on se, että akkuja tulee enemmän kuin niille on esikäsittelykapasiteettia. Se johtuu kahdesta seikasta. Toinen on se, että on kolariautoja ja takaisinkutsuja eli valmistaja on ottanut jonkun erän vioittuneita akkuja takaisin, ja niitä voi kerralla tulla aika paljon”, Saarimaa kertoo

“Toinen syy on, että kyllähän akkutehtailta syntyy jätettä ja vioittuneita akkuja, vioittuneita kennoja. Ne pitää ja voi kierrättää samalla tavalla kuin end of life -akku.”

Saarimaa muistuttaakin, että akkujätettä voi tulla monesta paikasta jo ennen kuin sähköauto on ajettu loppuun.

Fortumin kierrätyskapasiteetti on vielä aika vaatimaton, mutta yhtiö on investoimassa merkittävästi suurempaan ja kehittyneempään laitokseen Harjavallassa.

“Mustan massan käsittely moninkertaistuu. Laitosta ei ole tarkoitettu pelkästään Suomen tarpeisiin, vaan pystymme palvelemaan valtaosan Pohjois- ja Länsi-Euroopan tarpeista tällä yhdellä laitoksella.”

Saarimaan mukaan Suomeen ei kannata tuoda kokonaisia akkuja kierrätettäväksi, koska kierrätysprosessin mekaaninen alkuosa, jossa akku murskataan, on hyvin paikallista toimintaa. Sen sijaan arvokkaan mustan massan lähettäminen Suomeen on järkevää.

“Suomen sijainti on monesti heikko, mutta mustan massan kohdalla se on erittäin hyvä. Suomessa on paljon asiakkaita, kuten Terrafame, jotka käyttävät kierrätettäviä akkumateriaaleja. Ja useasta teknisestä syystä on järkevää, että kierrätyslaitos on lähellä sen kierrätysmateriaalin loppuasiakasta.”

Alan potentiaali houkuttelee monia, vaikka toiminta on nyt erittäin pientä. Sähköautojen ja hybridien ensirekisteröintilukemat kasvavat kovasti, mutta alan kierrätyksen ensimmäinen isompi end of life -akkujen aalto ei ehkä saavukaan sähköautojen suunnasta. Litiumakkuja löytyy muun muassa kaivoskoneista ja linja-autoista. Niitä käytetään rajummin kuin sähköautoja, ja niiden akut kuluvat nopeammin.

2 kommenttia