Metallisieppari nappaa aarteet romuista

Harva tulee ajatelleeksi kännykkää, läppäriä tai taulutelevisiota katsoessaan, että laite pitää sisällään arvokkaita metalleja, joita louhitaan maaperästä. Harvinaisia maametalleja tarvitaan tällä hetkellä akkuihin, piirilevyihin ja erityisesti tehokkaisiin kestomagneetteihin, joita käytetään sähköautojen lisäksi esimerkiksi tuulivoimaloissa.

EU on ollut pitkään huolissaan jalo- ja maametallien saatavuudesta ja huoltovarmuudesta. Harvinaiset maametallit ostetaan tällä hetkellä kiinalaisilta yrityksiltä. Kysyntään pyritään vastaamaan kehittämällä kiertotalouden menetelmiä, jotka ovat myös ympäristön kannalta välttämättömiä kehitysaskelia.

Jyväskylän yliopiston analyyttisen kemian ja kiertotalouden professori Ari Väisänen uskoo, että ottaa vielä aikansa ennen kuin vihreä teknologia alkaa laskea hiilidioksidipäästöjä, koska teknologian rakentaminen vaatii valtavan määrän kaivostoimintaa. Sitä tärkeämpää on saada harvinaiset metallit uusiokäyttöön.

Professori Ari Väisäsen tutkimusryhmä on kehittänyt ainutlaatuista kemiallista sieppariteknologiaa Jyväskylän yliopistolla.
Kuva: Jyväskylän yliopisto.

Kierrätysteollisuus ei osaa vielä erotella harvinaisia maametalleja sähkö- ja elektroniikkaromusta. Piirilevyissä voi olla 100 g palladiumia tuhatta kiloa kohti, ja yhden palladiumkilon hinta on ollut korkeimmillaan 60 000 €. Myös esimerkiksi parjattu lyijy on Väisäsen mukaan yhä käypää kauppatavaraa.

–Olemme kehittäneet menetelmää, jossa sieppaamme eri metallit yksittäin talteen liuottamalla niitä happojen avulla.

Tekniikan avulla yksittäinen alkuaine saadaan eroteltua SER-romusta riittävän puhtaana, jotta sitä voidaan hyödyntää jatkokäyttöön. Myös erotteluun käytettäviä happoliuoksia kierrätetään prosessissa. Teollisessa mittakaavassa tarvitaan jatkossa useiden tekniikoiden yhdistelyä, jotta kaikki metallit saadaan irroteltua ja kierrätettyä.

–Äärimmäisen merkittävä asia kehitystyölle oli se, että saimme yliopistolle koelaitteiston, joka mahdollistaa jatkuvan toiminnan yksittäisten kokeilujen sijaan.

Hydrometallurgisella laitteistolla erotellaan aineksia toisistaan happoliuotusten avulla. Kuva. Jyväskylän yliopisto

MEABin rakentama laitteisto on ainutlaatuinen. Sen suunnittelussa oli mukana Elomatic Oy, joka suunnitteli prosessin kokoon, joka mahtuu laboratorioon ja on skaalattavissa myös teolliseen tuotantoon sopivaksi.

–Uusien prosessien ja tekniikoiden suunnitteleminen on suunnittelijalle aina hyvin mielenkiintoinen haaste. Erityisen innostavaksi projektista teki käytettävä raaka-aine ja siitä saatavat lopputuotteet, yhdistettynä ainutlaatuiseen, uutta tekniikkaa sisältävään prosessiin, kertoo Mari Vasara Elomaticilta.

Tutkimuslaitteisto soveltuu monenlaiseen testaukseen

Rahoitus laitteistolle saatiin pitkälti Keski-Suomen liitolta EAKR-tuella Kiertotalouden tutkimusalusta -hankkeesta (KITA). Väisänen toivoo paljon yhteistyökumppaneita, sillä laitteisto ja laboratorio tarjoavat oivallisen yhteistyöympäristön erilaisten tekniikoiden testaamiselle ja kehittämiselle yritysten kanssa.

–Voimme säätää laitteistoa eri käyttötarkoituksiin, kuten orgaanisten aineiden erotteluun jätelietteestä. Olemme hakeneet myös tähän rahoitusta.

Väisänen kertoo esimerkkinä, että jätevesiin päätyy lääkeaineita, jotka ovat esimerkiksi Välimerellä aiheuttaneet lintukuolemia, kun linnut ovat syöneet kipulääkejäämiä sisältäviä kaloja.

Laitteistoa voidaan säätää eri käyttötarkoituksiin. Tutkimusalustan kehittämiseen otetaan mieluusti yhteistyökumppaneita.
Kuva: Jyväskylän yliopisto

Energiayhtiö Alva, Tapojärvi ja Elker suunnittelevat parhaillaan Jyväskylään isompaa pilottilaitosta, jossa hyödynnetään happoliuotukseen perustuvaa tekniikkaa.

–Meillä on oma tutkimushanke menossa heidän kanssaan, Väisänen kertoo.

Jyväskylä tavoittelee edelläkävijyyttä raaka-aineiden kiertotaloudessa. Suomi voi puolestaan olla tulevaisuudessa ensimmäinen omavarainen valtio joidenkin EU:n kriittisiksi listaamien alkuaineiden tuotannossa.

Kiertotalouden tutkimusalusta -kehittämishanke (KITA)

Toteutusaika: 1.1.2019–30.04.2021
Kokonaiskustannukset: Budjetti 348 078 €
EAKR- ja valtion tuen osuus: 243 655 €

Kiertotalouden tutkimusalusta -investointihanke: Hydrometallurgisen prosessilaitteiston hankinta

Kesto: 1.1.2019–31.12.2020
Kokonaiskustannukset: Budjetti 340 000 €
EAKR- ja valtion tuen osuus: 170 000 €

Rahoittajat: Keski-Suomen liitto (EAKR), Alva