– Litiumioniakkujen kierrättämiseen ei ole aikaisemmin ollut teollisen mittakaavan kierrätysteknologiaa, jolla suurin osa akun materiaaleista olisi saatu kiertoon. Lähdimme etsimään ratkaisua tähän yhteiskunnan sähköistymistä hidastavaan haasteeseen, ja kehitimme skaalautuvan kierrätysratkaisun, joka sopii kaikille akkuja käyttäville teollisuudenaloille, kertoo Fortumin kierrätys- ja jäteliiketoiminnan johtaja Kalle Saarimaa.

Uudenlaisen prosessin avulla akuille yli 80 % kierrätysaste

Uudella vähäpäästöisellä hydrometallurgisella kierrätysprosessilla saavutetaan yli 80 prosentin kierrätysaste verrattuna nykyiseen noin 50 prosentin kierrätysasteeseen. Akut tehdään ensin turvallisiksi mekaanista käsittelyä varten. Mekaanisen käsittelyn jälkeen muovit, alumiini sekä kupari erotetaan ja ohjataan omiin kierrätysprosesseihinsa.

Hydrometallurgisessa prosessissa koboltti, mangaani ja nikkeli otetaan talteen, ja toimitetaan akkuvalmistajille hyödynnettäväksi uusien akkujen tuotannossa.

Hydrometallurgisen teknologian on kehittänyt suomalainen kasvuyritys Crisolteq, jolla on Harjavallassa teollisen mittakaavan hydrometallurginen kierrätyslaitos. Fortum aloittaa yhteistyön Crisolteqin kanssa akkujen kierrättämisessä.

Sähköautojen akuilla monia kierrätysmahdollisuuksia

– Kiertotalous tarkoittaa käytöstä poistuneen materiaalin kierrätystä takaisin sen alkuperäiseen käyttötarkoitukseensa. Litiumioniakkujen kierrätyksessä Fortumin tavoitteena on, että suurin osa akun materiaaleista voitaisiin käyttää uusien akkujen raaka-aineena, Saarimaa toteaa.

Fortumilla on myös useita pilottihankkeita käytöstä poistettujen akkujen uudelleenkäyttöön. Esimerkiksi käytettyjä sähköautojen akkuja voitaisiin hyödyntää kiinteinä energiavarastoina aurinko- tai tuulivoimalaloissa.

Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n ennusteen mukaan sähköautojen määrä tulee kasvamaan nykyisestä kolmesta miljoonasta 125 miljoonaan vuoteen 2030 mennessä. Litiumioniakkujen kierrätysmarkkinan arvo globaalisti oli noin 1,7 miljoonaa euroa vuonna 2015, mutta sen odotetaan nousevan yli 20 miljardiin euroon tulevina vuosina.

Koboltti akkutuotannon kulmakivi?

Sähköautojen räjähdysmäinen kasvu tulee nykyisin teknologioin väistämättä synnyttämään pulaa monista metalleista ja metalliseoksista. Lisäksi joudumme rakentamaan uutta infrastruktuuria, kuten sähköverkkoja, jotka entisestään lisäävät metallien kysyntää. Jatkossa meidän on mietittävä, mitkä ovat teollisuuden kannalta kriittisten metallien järkevät käyttökohteet ja toisaalta sitä, onko niille esimerkiksi akkuteollisuudessa vaihtoehtoja VTT:n tutkimuspäällikkö Pekka Pohjanne kertoo.

Koboltti on yksi tärkeimmistä litiumakkujen valmistuksessa käytettävistä raaka-aineista, ja sen tarve kasvaa edelleen sitä mukaa kun sähköautot entisestään yleistyvät.

– Tällä hetkellä mietitään, mikä ovat tulevaisuuden akkuratkaisuja – voidaanko niissä vähentää koboltin käyttöä tai joissakin tapauksissa välttää jopa kokonaan? Pohjanne pohtii.

Pohjanteen mukaan vaihtoehtoisia akkuratkaisuja on jo olemassa. Toisaalta tuotekehityksellä on onnistuttu toisen sukupolven akkuratkaisuissa vähentämään kriittisten metallien käyttöä murto-osaan edeltäjiinsä verrattuna.

– Koboltin osuus litiumakuissa on jo vähentynyt noin kolmasosasta viidesosaan nykyisin käytössä olevissa akkuteknologioissa.  Joissakin uusimmissa akkukonsepteissa koboltin osuus on enää noin 10 prosenttia.

Pojanne korostaa, että kriittisille metalleille on löydettävä korvaavia raaka-aineita ja tehostettava metallien kierrätystä. Samalla on myös kehitettävä uusia teknologisia ratkaisuja uusia jotka vaativat vähemmän kriittisiä raaka-aineita.

– Myös uudenlaiset tuotantoteknologiat auttavat vähentämään raaka-aineiden kulutusta. Tästä hyvänä esimerkkinä materiaalia lisäävä valmistus (AM= Additive Manufacturing) eli 3D-tulostus. VTT ja Nurmi Cylinders ovat kehittäneet yhdessä 3D-tulostetun, 66 prosenttia alkuperäistä osaa kevyemmän ja samalla vähemmän raaka-ainetta vaativan hydraulisen venttiililohkon.

Nina Garlo-Melkas