Tutkimusprofessori Tero Niiranen keskittyy mineraalisysteemien mallinnuksen kehittämiseen ‒ ”Tutkimustiedon pitää olla yhteiskunnalle hyödyksi”

FT Tero Niiranen nimitettiin Geologian tutkimuskeskuksen malmigeologian tutkimusprofessoriksi lokakuun alussa. Uusi tutkimusprofessori uskoo vankasti kallioperägeologian ja malmigeologian vuorovaikutukseen ja eri tutkimusalueiden yhteistyöhön. ”Ehkä mielekkäintä työssäni on, että pystymme tuottamaan sellaista tietoa ja palveluja, joita yhteiskunta ja sidosryhmät meiltä odottavat. Olen tutkijana sellainen, että en haluaisi tehdä tätä pelkästään tutkimisen ilosta, vaan haluan siitä olevan hyötyä myös muille.”

Malmigeologian tutkimusprofessori Tero Niiranen. Kuva: Geologian tutkimuskeskus.

Miten kiinnostuit geologiasta?

Tero Niiranen: Päädyin alalle oikeastaan vähän vahingossa. Luonnontieteet olivat aina kiinnostaneet, joten hain ensin yliopistoon lukemaan biologiaa. Sinne oli todella vaikea päästä, geologia oli siis varasuunnitelmana. En päässyt biologiaa lukemaan, mikä näin jälkikäteen ajateltuna oli hyvä asia. Pääsin opiskelemaan geologiaa ja siinä opintojen ohessa huomasin, että tämähän on kiinnostavaa.

En myöskään ollut kiinnostunut mistään erityisestä aihe-alueesta tuolloin, vaan tieteenala kokonaisuudessaan kiinnosti yhä enemmän opintojen edetessä. Geologia on siinä mielessä erikoinen ala yliopistossa, että se valmistaa käytännössä ammattiin.

Suoritin perusopintoni Turun yliopistossa, josta valmistuin maisteriksi 2000. Sen jälkeen aloitin tekemään väitöskirjaani, joka liittyi Suomen rautaoksidi-kupari-kulta-esiintymiin. Väittelin tohtoriksi Helsingin yliopistosta joulukuussa 2005.

Millaisissa tehtävissä aloitit GTK:lla ja millaisten projektien parissa olet työskennellyt?

Aloitin GTK:lla malmigeologian erikoistutkijana 2008, ensi keväänä tulee siis kuluneeksi 15 vuotta. Ennen tätä ehdin työskennellä kolmisen vuotta geologina juniori malminetsintäyhtiössä. GTK:n Kallioperä- ja malmigeologian toimialalla oli tuolloin ryhdytty tekemään enemmän kallioperän 3D-mallinnusta, johon kaivattiin erityisesti mallinnusosaajaa.

Olen ollut GTK:lla vähän tällainen joka paikan höylä. Varsinkin alussa tein paljon kallioperän ja malmigeologian 3D-mallinnusta ja mineraalipotentiaalin arviointia. Viime vuosina opettelin työn ohessa prospektiivisuusmallinusmenetelmien käytön ja olen sen jälkeen ollut mukana useissa siihen liittyvissä projekteissa.

Mikä tekee mineraalisten varantojen löytämisestä ja hyödyntämisestä haastavaa tällä hetkellä?

Suomessa mineraalivarantojen löytämisestä tekee haastavaa se, että meillä on hyvin heikosti paljastunut kallioperä. Vain muutama prosentti on kalliopaljastumaa, loput maaperämuodostumien, soiden ja vesistöjen peittämää. Meillä ei ole suoraa näkymää valtaosaan kallioperästä, vaan joudumme käyttämään epäsuoria menetelmiä mineraaliesiintymien löytämiseksi.

Globaalisti ajatellen – ja tämä koskettaa myös Suomea – vaikuttaa siltä, että uusien merkittävien löytöjen määrä myös vähenee koko ajan. Tämä liittyy yksinkertaisesti siihen, että niin sanotut helpot esiintymät on jo löydetty. Ei välttämättä kaikkialta, ja Suomessakin on tehty vielä merkittäviä löytöjä, mutta helposti löydettäviä esiintymiä ne harvoin enää ovat.

On siis maailmanlaajuinen ilmiö, että helpot varannot ovat alkaneet ehtyä ja uudet ovat vaikeammin hyödynnettävissä, eli sijaitsevat syvemmällä tai herkillä alueilla, ja niihin sisältyy enemmän riskejä?

Näinhän se on. Tuotannon pitää olla taloudellisesti kannattavaa ja esiintymässä olla riittävästi arvoainetta, jotta sitä pystytään louhimaan ja rikastamaan. Maailmalla on alueita, joissa on tehty aktiivista malminetsintää 100‒150 vuotta. Sielläkin tehdään vielä löytöjä, mutta käytännössä tämä tarkoittaa, että pitää mennä syvemmälle, mikä on kalliimpaa ja sisältää enemmän taloudellisia riskejä.

Meillä Suomessa tilanne on, että läheskään kaikkea mineraalipotentiaalia ei ole vielä tutkittu. Meillä on hyvin vähän alueita, joissa olisi tehty suuren volyymin malminetsintää kuten edellä mainituilla alueilla muualla maailmassa.

Miten tutkimuksella edistetään suurempien ja syvempien mineraalivarantojen löytymistä?

Aineistoa kerätään monella eri tutkimusmenetelmällä, geofysiikka on tässä merkittävimmässä roolissa. Suomessa käytetään yleisesti myös moreenigeokemian menetelmiä, jotka ovat tehokkaita, kuten muutkin geokemialliset menetelmät.

Menetelmillä kerättyjä aineistoja yhdistelemällä ja tulkitsemalla luodaan näkemys siitä, mitä kukin piirre aineistossa merkitsee geologian ja malminetsinnän kannalta. Tämä vaatii tietysti geologista tietämystä ja osaamista. Käytännössä esiintymään saadaan lopullinen varmistus kairaamalla.

Droneja on alettu hyödyntää tutkimuskäytössä enemmän, miten malminetsinnässä?

Dronen käyttö on tosiaan lisääntynyt huomattavasti viime aikoina. Varsinkin geofysiikan mittauksissa, esimerkiksi lentomagneettisissa mittauksissa, droneja käytetään etenevissä määrin myös GTK:lla. Kovin laajoja alueita dronella ei kannata kartoittaa, mutta niiden etuna on kustannustehokkuus ja nopeus sen kokoisilla alueilla, joissa lentokonetta tai helikopteria ei vielä kannata käyttää.

Dronella kerätty data on ihan laadukasta, mutta tällä hetkellä kaikkia geofysiikan menetelmiä ei voi kuitenkaan dronella suorittaa. Esimerkiksi sähköiset menetelmät ja radiometriset mittaukset ovat hankalia, koska mittauslaitteiden paino ja järjestelyt muodostuvat ongelmaksi. Näitäkin menetelmiä kuitenkin kehitetään koko ajan. Magneettiset mittaukset on jo ihan rutiinia suorittaa dronella.

Vihreä siirtymäkin tarvitsee perusmetalleja, mutta lisäksi niin sanottuja kriittisiä alkuaineita, muun muassa harvinaisia maametalleja. Maailmalla ollaan yhtä mieltä, että alkuaineiden tarve tulee kasvamaan, mutta mittakaavan suuruudesta on eri näkemyksiä.

Jos puhutaan mineraalisten raaka-aineiden kokonaiskuvasta, niin mitä tällä hetkellä tuotetaan, mitä olisi tarvetta tuottaa ja mitä tarvitaan tulevaisuudessa?

Malminetsintään globaalisti käytetty raha kuvastaa aika hyvin sitä, mihin aktiviteetit keskittyvät. Malminetsintään globaalisti käytetyistä varoista yli 60% menee kullanetsintään, mikä voi olla yllättävää. Toiseksi varoja käytetään perusmetallien, eli kuparin, nikkelin, sinkin ja lyijyn etsintään, joiden osuus on noin 20%. Reilut 80% kuluu siis kultaan ja perusmetalleihin, loput kattaa kaiken muun. Yhteiskunta tarvitsee ensi sijassa edelleen paljon perusmetalleja kuten kuparia.

Julkisessa keskustelussa korostuu kriittisten raaka-aineiden riittävyys ja hyödynnettävyys kestävällä tavalla muun muassa vihreän siirtymän ja huoltovarmuuden kannalta. Mitä huomioita keskustelusta nousee malmigeologian näkökulmasta?

Vihreä siirtymäkin tarvitsee perusmetalleja, mutta lisäksi niin sanottuja kriittisiä alkuaineita, muun muassa harvinaisia maametalleja. Maailmalla ollaan yhtä mieltä, että alkuaineiden tarve tulee kasvamaan, mutta mittakaavan suuruudesta on eri näkemyksiä.

Tällä hetkellä tilanne on, että harvinaisempien alkuaineiden kohdalla meillä ei ole edes materiaalia, jota kierrättää. Kaikki pitää ensin kaivaa, jotta se voidaan tuotteistaa ja aikanaan kierrättää. Kierrättäminen on erinomaisen hyvä ja kannatettava asia, mutta tällä hetkellä kierrättämällä ei pystytä korvaamaan oikeastaan mitään mineraalisia raaka-aineita kokonaan tai kattamaan tarvetta edes siten, ettei tarvittaisi primäärituotantoa.

Mikä mineraalisten raaka-aineiden kierrättämisestä tekee vaikeaa?

Ei sen välttämättä tarvitse vaikeaa olla, osa metalleista kierrätetään jo nyt todella hyvin, esimerkiksi lyijyn kierrätysaste on ymmärtääkseni 90% luokkaa. Kuparillakin se on korkea. Mutta kun ajatellaan tuotteen tai tavaran elinkaarta, esimerkiksi ratakiskoa, niin tuotteen elinikä saattaa olla 100 vuotta. Siinä vaiheessa, kun tuote on palvellut aikansa ja lähtee uudelleen käytettäväksi, niin sitä rautaa on tarvittu muualla jo moneen kertaan. Älylaitteissa sykli taas voi olla hyvin lyhyt. Matkapuhelimen keskimääräinen käyttöikä Suomessakin taitaa olla 2 vuotta.

Joidenkin alkuaineiden ja laitteiden kohdalla on todellisia haasteita siinä, miten kierrättäminen voidaan tehdä onnistuneesti. Kierrättäminen vaatii tietysti myös paljon energiaa, mikä on oma ongelmansa. Toisaalta primäärituotantokin vie energiaa, joten kyse on tasapainoilusta eri tarpeiden välillä.

Mitä mineraalisysteemien mallinnuksella tarkoitetaan ja miten se tehostaa mineraalisten varantojen löytymistä ja hyödyntämistä?

Mineraalisysteemien mallinnuksen teoriat juontavat 1990-luvulle. Malminetsinnällisesti tarkoitetaan sitä, että malmien muodostuminen on dynaaminen, geologinen prosessi. Mallinnuksessa pyritään tunnistamaan kaikki kriittiset elementit, jotka kytkeytyvät tähän muodostumisprosessiin. Esiintymätyypistä riippuen malminmuodostuminen saattaa kestää tuhansia, jopa kymmeniä tuhansia vuosia, mistä jää tietynlaiset jäljet kallioperään. Mineraalisysteemien mallinnuksessa rajataan kallioperästä sellaiset kriittiset yksiköt, rakenteet ja kivilajiassosiaatiot, jotka liittyvät malminmuodostumisen prosessiin. Tällä tavoin pääsemme rajaamaan otollisimmat alueet, joista esiintymiä kannattaa hakea. Esiintymäthän keskittyvät aina tiettyihin kivilajeihin tai tietyn tyyppisiin kallioperän rakenteisiin.

Kun näitä piirteitä kerätään tarpeeksi, pystymme rajaamaan potentiaalisimmat alueet tiukemmin, mikä lisää toiminnan kustannustehokkuutta. Pystymme siis välttämään malminetsinnän alueilla, joilla ei ole riittävää potentiaalia, mikä on ympäristönkin kannalta parempi.

Mineraalisysteemit eivät vaadi 3D-mallinnusta, mutta se on hyvä työkalu. Mallinnusohjelmat ovat kehittyneet huimasti tässä mielessä. Omasta kokemuksestani 3D-ajattelu tekee kallioperän tulkinnasta realistisempaa, koska se auttaa paremmin ymmärtämään kallioperän todellisia piirteitä.

EU:ssa valmistellaan asetusta liittyen kriittisiin raaka-aineisiin (Critical Raw Materials Act) erityisessä geopoliittisessa tilanteessa. Miltä Euroopan mineraalisten raaka-aineiden tulevaisuus näyttää saatavuuden näkökulmasta?

Mielestäni EU:n valmistelema asetus lähettää tärkeän signaalin mineraalisten raaka-aineiden kriittisyydestä yhteiskunnalle. Euroopassa ollaan viimein heräämässä tähän. Tällä hetkellä meillä ei ole täydellistä pulaa mistään, mutta Eurooppahan on suuri nettotuoja lähestulkoon kaikissa mineraalisissa raaka-aineissa. Alkuaineiden tuotanto on globaalia liiketoimintaa. Todellinen huolenaihe on, jos esimerkiksi Kiina ryhtyy rajoittamaan omaa vientiään. Tähän on kyllä havahduttu länsimaissa yleensäkin.

Jos palaan malminetsinnän globaaliin budjettiin, niin alueista eniten sijoitetaan Kanadaan, heidän osuutensa on noin 20%. Australia on toisena suunnilleen samalla osuudella. Yhdysvaltoihin menee 10% ja koko Latinalaiseen Amerikkaan 20%. Länsi-Euroopan osuus on 3%. Eurooppa on siis pieni toimija, mutta täällä käytetään mineraalisia raaka-aineita runsaasti. Tämä on yksi syy, miksi EU:n asetus lähtee siitä, että aktiviteettia Euroopassa pitäisi lisätä. Asetuksessa otetaan myös kiitettävästi huomioon sekundäärit raaka-aineet ja kiertotalous, ei pelkästään primäärituotantoa.

Suomi ja koko Fennoskandian kilpi (Suomi, Ruotsi, Norja) on poikkeuksellista aluetta, koska meillä on korkea malmipotentiaali ja mahdollisuus tehdä malminetsintä- ja kaivostoimintaa. Keski-Euroopassa tämä on hyvinkin vaikeaa, koska toiminnalle ei ole tilaa tai sosiaalista toimilupaa. Esimerkiksi Saksassa uuden kaivoistoiminnan aloittaminen on todella vaikeaa, samoin Ranskassa. Toisaalta molemmissa maissa on runsaasti keskeistä teollisuutta, esimerkiksi autoteollisuutta, joka käyttää valtavat määrät mineraalisia raaka-aineita. Onhan siinä moraalinen ristiriita näiden asioiden välillä.

Mistä EU:n mineraaliset raaka-aineet sitten tulevat tällä hetkellä, Kiinasta?

Ei välttämättä, eikä edes valtaosin Kiinasta. Riippuu täysin, mistä alkuaineesta puhutaan. Jos otetaan esimerkiksi kupari, niin globaalin kuparituotannon painopiste taitaa olla Chilen ja Perun suunnalla. Australia on myös iso metallien tuottaja, samoin Kanada. Globaali alkuainetuotanto on hajautettua. Kiina on suuri vientimaa monessa raaka-aineessa, mutta toisaalta myös suuri metallien maahantuoja – esimerkiksi australialaista rautamalmia viedään paljon Kiinaan. Kuva ei ole ihan yksinkertainen.

Emme vielä maininneet Afrikkaa ja sen kaivannaistuotantoa. Entä miten Venäjän ja Ukrainan tilanne vaikuttaa alkuaineiden saatavuuteen?

Afrikan osuus globaalista malminetsintäbudjetista on ollut vakaa 8%. Osuus on pieni, kun ajattelee, että kyseessä on iso manner, jossa on valtavat luonnonvarat. Tuotantoa on mm. Etelä-Afrikassa ja Kongossa, mutta kaikki tunnistavat esimerkiksi Kongon kobolttituotannon ongelmat. Toimintaympäristönä Afrikka on paikoin vaikea kansainvälisille yrityksille, koska maariskit ovat usein korkeat. Kiina on viime aikoina investoinut paljon Afrikkaan, taustalla voi olettaa kiinnostuksen raaka-aineisiin.

Venäjä on myös mineraalisilta raaka-aineiltaan rikas, sieltä on perinteisesti tuotu paljon kromia ja varsinkin nikkeliä, ja platinametalleja. Venäjälle asetetut sanktiot ovat eittämättä vaikuttaneet vientiin ja aiheuttaneet paineita tuotantoon muualla.

Miten mineraalipotentiaalin, kallioperägeologian ja mineraalivarantojen tutkimusta kehitetään GTK:lla tulevaisuudessa?

GTK:lla tilanne on muuttunut aika paljon viimeisten 10‒15 vuoden aikana. Olemme siirtyneet ministeriölle raportoitavista malmiaiheista niin sanottuun temaattiseen kartoitukseen kiinnostavilla alueilla. Malminetsinnässä kartoitetaan potentiaalisia vyöhykkeitä kohteellisen malminetsinnän sijaan.

Mielestäni on hyvä, että teemme tutkimusta, jota yliopistot tai malminetsintäyhtiöt eivät tee. Toimimme tutkimuksen välimaastossa. Kehittämisen kannalta olemme menossa suurempien kokonaisuuksien hahmottamiseen, eli haemme eri mineraalisysteemien isoja elementtejä ja rajaamme niiden avulla malmipotentiaalisia vyöhykkeitä. Tämä vaatii kallioperägeologian, malmigeologian ja geofysiikan osaajien välistä tiivistä yhteistyötä. Olemme siis menneet yhteistyön ja isompien kokonaisuuksien suuntaan, joka tuntuu minusta luonnolliselta ja järkevältä tavalla, josta on hyötyä myös yhteiskunnalle ja sidosryhmillemme.