Ympäristöteknologia (Kierrätys, jätteiden energiahyödyntäminen)

Akkujen kierrätys säästää tärkeitä raaka-aineita

KUVA: STENA RECYCLING OY

Käytettyjen sähköakkujen kierrätyksestä saadaan uusien akkujen valmistuslinjoilla tarvittavia harvinaisia metalleja. Nykyaikaiset akkujen kierrätysratkaisut vähentävät uuden raaka-aineen tarvetta ja samalla parantavat eurooppalaisten akkutehtaiden toimintamahdollisuuksia.

USEILLAKIN YHTIÖILLÄ on vireillä sähköakkujen kierrätyslaitosten rakennushankkeita Suomessa ja muualla Euroopassa. Esimerkiksi Stena Recycling aloitti sähköisten akkujen kierrätyksen jo useita vuosia sitten.

”Keväällä 2023 avasimme uuden akkujen kierrätysyksikön Riihimäellä”, kertoo Stena Recycling Oy:n asiakaspäällikkö Joni Korkola.

”Stena-konsernilla on eri maissa ’battery center’ -tyyppisiä akkujen esikäsittelylaitoksia, jotka vastaavat akkujen esikäsittelystä ja tekevät arvioita akkujen uudelleenkäytön mahdollisuuksista. Sen jälkeen akut kuljetetaan joko Ruotsiin jatkokäsiteltäviksi tai kierrätettäviksi joko akkuina tai materiaaleina.”

Ennen Riihimäelle rakennetun laitoksen valmistumista Stena Recycling Oy oli hyödyntänyt akkujen kierrätyksessä konsernin ruotsalaista organisaatiota noin kolmen vuoden ajan.

Kierrätyslaitos Halmstadiin

Maaliskuussa 2023 Stena Recycling avasi lisäksi Ruotsissa ensimmäisen teollisen mittakaavan kierrätyslaitoksensa litiumioniakuille. Investoinnin arvo oli neljännesmiljardi Ruotsin kruunua eli noin 20 miljoonaa euroa. Ruotsin energiavirasto on myöntänyt hankkeelle rahoitustukea.

Laitos sijaitsee Halmstadissa Etelä-Ruotsissa. Nykyaikaisen kierrätysprosessin avulla sähköajoneuvon akusta voidaan kierrättää 95 prosenttia.

Stena on jo tehnyt akku- ja autoalan yhteistyökumppaneidensa kanssa sopimuksia, joilla laitokselle saadaan riittävästi kierrätysvolyymia alusta pitäen. Uusien Euroopan Unionin säädösten ja nopeasti sähköistyvän liikenteen myötä yrityksillä onkin tarvetta löytää ajanmukaisia ratkaisuja sähköautojen – ja myös vaikkapa sähköskootterien – akkujen kierrätykseen.

Stena Recycling Oy:n asiakaspäällikkö Joni Korkola kertoo, että liikenteeseen tulee sähköautojen ohella myös esimerkiksi lisää sähköpotkulautoja sekä monenlaisia sähkötyökoneita, joista niin ikään päätyy aikanaan akkuja kierrätykseen. On vielä pohdittava, miten ne kaikki saadaan järkevästi hyödynnettyä.
KUVA: STENA RECYCLING OY

Halmstadin tehtaan kierrätyskapasiteetti on alkuvaiheessa noin 10 000 tonnia vuodessa. Tarvittaessa kapasiteetti on mahdollista kaksinkertaistaa. Yhden sähköauton akun massa on arviolta keskimäärin 500 kg.

”Kierrätyslaitos käsittelee Stena Recycling-konsernin Ruotsin, Suomen, Norjan, Saksan, Tanskan, Puolan ja Italian keräyspisteisiin tuotuja ja niissä esikäsiteltyjä akkumateriaaleja”, Korkola selittää.

Markkinoiden kasvaessa akkujen kierrätyskapasiteettia on tarkoitus edelleen laajentaa. Stenan arvion mukaan markkinan tarve kierrätyskapasiteetille on kymmenen seuraavan vuoden aikana vähintään 5–10 kertaa nykyisiä suurempi.

”Sähköisten akkujen kierrätysmarkkina muuttuu koko ajan.

Markkinat kehittyvät

Korkola muistuttaa, että sähköisten akkujen kierrätysmarkkina muuttuu koko ajan.

”Liikenteeseen tulee sähköautojen ohella myös esimerkiksi lisää sähköpotkulautoja sekä monenlaisia sähkötyökoneita, joista niin ikään päätyy aikanaan akkuja kierrätykseen. On vielä pohdittava, miten ne kaikki saadaan järkevästi hyödynnettyä”, hän toteaa.

”Nykyisin kierrätettäviksi tulee paljolti litium-rautafosfaattiakkuja ja NCA/NMC-akkuja, mutta muitakin akkutyyppejä on mahdollista kierrättää. Vaikkapa litium-titanaattioksidiakut ovat kierrätysmielessä hiukan hankalampia tapauksia, mutta kyllä sellaistenkin kierrätys onnistuu.”

Akun kennotyypillä ei Korkolan mukaan ole juuri merkitystä akkuja kierrätettäessä.

”Tulevaisuudessa kierrätykseen saattaa tulla nykymuotoisten sähköautoakkujen lisäksi paljon suurempiakin akkukokonaisuuksia, joiden koko ehkä vastaa auton alustan pintaalaa ja ovat osa auton rakennetta. Tällaisista voi hyvinkin tulla uusia haasteita kierrätyksen kannalta.”

Stenan ajatuksena on keskittyä sähköakkujen mekaaniseen kierrätykseen.

”Kaikki vastaanotetut akut esikäsitellään. Niistä puretaan jännitteet ja kaapelit, minkä lisäksi akut tarkastetaan ja luokitellaan kunnon mukaan.”

KUVA: STENA RECYCLING OY

”Halmstadin laitoksella akut murskataan hapettomassa tilassa. Rauta, kupari, alumiini, muovit ja muut helposti kierrätettävät materiaalit erotellaan, minkä jälkeen jäljelle jää niin sanottu musta massa. Se kuljetetaan muualle jatkokäsittelyä varten.”

Mustassa massassa on tyypillisesti mukana esimerkiksi erilaisia harvinaisia maametalleja - kuten kobolttia ja litiumia – joille on kysyntää uusien akkujen valmistuksessa. Stenan yhteistyökumppanit ottavat niitä talteen hydrometallurgisen prosessin avulla.

”Vaarallisen jätteen käsittely edellyttää aina ympäristölupaa.

Lisälaitoksia suunnitteilla

Suomessa sähköautot ovat vasta alkamassa yleistyä, joten kierrätykseen tulee vasta suhteellisen pieni määrä sähköakkuja – nekin pääasiassa vaurioituneista autoista. Korkolan mukaan akkuja päätyy keräyspisteisiin selvästi enemmän vaikkapa Norjassa.

”Stena-konsernin tarkoituksena on tulevaisuudessa laajentaa toimintaa rakentamalla toinen Halmstadin laitosta vastaava kierrätyslaitos Eurooppaan, mutta Ruotsin ulkopuolelle. Tätä nykyä konsernilla on akkujen kierrätystä kahdeksassa Euroopan maassa”, Korkola mainitsee.

KUVA: STENA RECYCLING OY

”Tulevan kakkoslaitoksen sijoituspaikasta ei vielä ole tehty lopullista päätöstä. Laitos olisi hyvä rakentaa sellaiselle seudulle, mihin on keskittynyt paljon sähköakkuja valmistavaa teollisuutta.”

Joissakin erikoistapauksissa sähköakkuja on ehkä mahdollista kierrättää sellaisinaan, ellei uudessa käyttötarkoituksessa ole haittaa vanhan akun alentuneesta varauskyvystä. Energian varastointi voi olla yksi vaihtoehto.

”Se kuitenkin vaatii vielä paljon työtä, koska kierrätykseen päätyy monentyyppisiä ja eri-ikäisiä akkuja. Ongelmaksi nousee erityisesti turvallisuus. Akkujen huolimaton varastointi ja uudelleenkäyttö on jo aiheuttanut vaaratilanteita ulkomailla. Vaarallisen jätteen käsittely edellyttää aina ympäristölupaa”, muistuttaa Korkola.

KUVA: STENA RECYCLING OY

Lähivuosina akkujen kierrätystä ja uudelleenkäyttöä saattaa helpottaa EU:n uusi asetus, joka edellyttää akkujen elinkaaren seuraamista.

Akkujen esikäsittelyä ja metallien kierrätystä

Fortumin akkuliiketoiminnan johtaja Tero Holländer sanoo, että Suomi on Euroopan ainoa maa, jonka maaperässä on kaikkia nykyisissä litiumakuissa tarvittavia akkumateriaaleja. Tämä houkuttelee maahan ulkomaisiakin toimijoita.
KUVA: FORTUM

Suomessa uusia sähköautoakkujen kierrätyslaitoksia on rakentanut myös Fortum, joka on hankkinut lisää asiantuntemusta vaarallisten jätteiden kierrätykseen muun muassa Ekokemin yritysostolla vuonna 2016.

Viime aikoina akkuihin erikoistuneita Fortumin akkujen kierrätys- tai käsittelylaitoksia on perustettu Ikaalisiin, Harjavaltaan ja Kirchardtiin Stuttgartin lähistölle Saksaan.

”Fortum hakee kierrätyspalveluunsa teollisuusasiakkaiden akkutuotantojätettä sekä käytöstä poistettuja akkuja. Ikaalisten ja Saksan laitokset ovat esikäsittelylaitoksia, joissa akut analysoidaan ja esikäsitellään muun muassa purkamalla niiden jännite”, selittää Fortumin akkuliiketoiminnan johtaja Tero Holländer.

”Harjavaltaan toukokuussa 2023 valmistunut hydrometallurginen kierrätyslaitos käsittelee akkujen katodimateriaalijätteitä ja niin sanottua mustaa massaa Fortumin kehittämällä prosessilla, jossa muun muassa otetaan talteen nikkeliä ja kobolttia. Jo ennen tätä kaupallisen mittakaavan laitosta Fortumilla oli Harjavallassa pienempi akkumateriaaleja kierrättävä pilottitehdas.”

KUVA: FORTUM

”Myös litiumia erotellaan jätteistä. Parhaillaan suunnittelemme Harjavallan käsittelylaitokseen vielä laajennusosaa, joka voisi kahden vuoden päästä myös hoitaa litiumhydroksidin valmistusta.”

Uuden laitoksen käsittelykapasiteettia Fortum ei vielä julkista. Fortumilla on lisäksi Torniossa kierrätyslaitos. Se on erikoistunut kierrättämään sellaisia metalliteollisuuden jätevirtoja, jotka sisältävät akuissa käytettäviä arvokkaita metalleja.

Tiivistä toimintaa Harjavallassa

Akkumateriaalitehdasta Harjavaltaan kaavailee myös saksalainen kemian alan yhtiö BASF, joka syyskuussa 2023 sai uudelle tehtaalleen ympäristöluvan ja toiminnan aloittamisluvan Etelä-Suomen aluehallintovirastolta.

Tulevan BASFin akkumateriaalitehtaan tuotteena on katodiaktiivisen materiaalin esiaste, joka kuuluu sähköautoakkujen raaka-aineisiin. Uusi tehdas on määrä rakentaa Harjavallan suurteollisuusalueen välittömään läheisyyteen.

”Harjavallassa BASF ei kilpaile Fortumin laitosten kanssa. BASFn tuote on akuissa tarvittavan katodiaktiivimateriaalin esiaste, niin sanottu pCAM. Suomeen on tulossa paljon akkuteollisuuden investointeja, ja juuri Harjavallan alueella on jo nyt tämän alan osaavaa työvoimaa”, sanoo Holländer.

”Suomi on Euroopan ainoa maa, jonka maaperässä on kaikkia nykyisissä litiumakuissa tarvittavia akkumateriaaleja. Tämä houkuttelee maahan ulkomaisiakin toimijoita.”

Materiaalia sähköautoakkujen valmistukseen saadaan myös akkujen valmistusjätteistä sekä kierrätykseen päätyneistä vanhoista akuista, joita Suomeen tulee myös Saksasta – muun muassa Fortumin laitokselta Kirchardtista läheltä Stuttgartia.

”Akkuihin tarvittavista metalleista uskotaan tulevan pulaa lähitulevaisuudessa.

KUVA: FORTUM

Raaka-aineet hupenevat

Akkuihin tarvittavista metalleista uskotaan tulevan pulaa lähitulevaisuudessa. Holländerin arvion mukaan sähköakkuja tarvitaan aikanaan sähköautojen ohella myös vetykäyttöisiin ajoneuvoihin.

Lisäksi akuilla on käyttöä energian varastoinnissa, sähköverkon tasapainottamisessa ja vesivoimalaitosten hybridiratkaisuissa. Niinpä sekä akkujen tarve että akkuteollisuus lisääntyvät Euroopassa, minkä seurauksena esimerkiksi litiumille ja nikkelille tulee paljon kysyntää.

”Tällä hetkellä käytännöllisesti katsoen kaikki akkujen aktiivimateriaaleissa käytettävät metallit voidaan ottaa talteen ja kierrättää. Tulevaisuudessa pystyttäneen kierrättämään myös akuissa olevat elektrolyyttinesteet kemianteollisuuden raakaaineiksi”, Holländer pohtii.

Kierrätyksestä saatavilla raaka-aineilla voidaan parantaa Euroopan oman akkuvalmistuksen toimintaedellytyksiä.

”Kaikkia sähköakkuja ei tarvitse valmistaa Euroopan ulkopuolella, vaikka täällä ei pystytäkään louhimaan kaikkia akuissa käytettäviä materiaaleja. Tulevaisuudessa akuista kierrätetyt metallit täyttävät useiden kymmenien prosenttien osuuden akkumetallien tarpeesta”, korostaa Holländer.

KUVA: FORTUM

Teknologiat kehittyvät

Takavuosina akkujen kierrätys on paljolti ollut pienen mittakaavan toimintaa, jossa on keskitytty esimerkiksi kuluttajien paristojen sekä pienakkujen keräämiseen ja kierrättämiseen.

”Monilla laitoksilla on sovellettu termistä käsittelyä, jolla ei saada kaikkia materiaaleja talteen. Fortum on kehittänyt sähköautoakkujen kierrätykseen nykyaikaista prosessia, joka on myös ympäristöystävällinen. Olimme liikkeellä jo varhaisessa vaiheessa”, Holländer kehaisee.

Akkujen kierrätyksessä on olennaista kiinnittää huomiota myös vaarallisen jätteen oikeanlaiseen kuljetukseen ja säilytykseen. Alalla tarvitaan siis pitkäjänteistä kehitystyötä, mutta sen lisäksi valmiuksia reagoida nopeasti muuttuviin tilanteisiin ja akkutekniikoihin.

Teksti: Ari Mononen