Ykkössijalle akkumineraalien osaamisessa

Euroopan akkumarkkinoiden arvon on ennustettu kasvavan 250 miljardiin euroon vuoteen 2025 mennessä. Tällä hetkellä 80 prosenttia akuista valmistetaan Aasiassa.

Suomeen rakennetaan parhaillaan akkuklusteria. Sen kautta halutaan vahvistaa Suomen pääsyä mukaan eurooppalaisen ja globaaliin akkuverkostoon.

Suomella on hyvät edellytykset nousta Euroopan akkuteollisuuden keskiöön. Akkuihin tarvittavien mineraaliraaka-aineiden osalta olemme Euroopassa ylivertainen. Lisäksi Suomesta löytyy osaamista koko tuotantoketjuun kaivosteollisuudesta akkuraaka-aineiden jatkojalostukseen, akkujen valmistamiseen, käyttöön ja lataukseen liittyvään teknologiaan sekä kierrätykseen.

Olemme myös niitä harvoja maita, josta löytyy myös litium-ioniakkujen valmistamisen tarvittavia raaka-aineita.

Raaka-aineiden jäljitettävyys on nousemassa tärkeään asemaan, kun kaivostoiminnalla tuotettujen raaka-aineiden edellytetään yhä useammin tulevan tunnetuista ja vastuullisesti toimivista kaivoksista. Siksi Suomesta peräisin olevat mineraalit kiinnostavat.

”Suomen kallioperä tarjoaa lupaavat näkymät akuissa käytettävien metallien löytymiselle”, yksikönpäällikkö Pasi Heino GTK:sta kertoo.
”Kokonaisuudessaan akkumineraalien kysynnän arvioidaan kymmenkertaistuvan vuoteen 2022 mennessä ja siitä vielä seitsenkertaistuvan vuoteen 2030. Kysynnän kasvaessa GTK on lisännyt omaa akkumineraalien tutkimus- ja kartoitustoimintaansa”, Heino jatkaa.

Akkumineraaliprojekti

GTK:n nelivuotisessa vuodet 2019–2022 kattavassa akkumineraaliprojektissa arvioidaan akkutuotannossa tarvittavien mineraalien kuten koboltin, litiumin ja suomugrafiittin esiintymispotentiaalia Suomessa. Akkumineraaliprojekti on osa GTK:n perustutkimusta.

Akkumineraaliprojektissa pyritään tunnistamaan uusia alueita, joilla hyödyntämiskelpoisten esiintymien löytyminen on todennäköistä.
Tällä hetkellä koboltin kysyntä kasvaa eniten akkuteollisuudessa.

”Tämän vuoden maastotutkimukset painottuvat kolmelle koboltin suhteen mielenkiintoiselle alueelle: Koillismaan ja Etelä-Lapin rajaseudulle, Keski-Pohjanmaalle sekä Leppävirran ja Kaavin välisellä alueelle Savoon”, kertoo projektipäällikkö Perttu Mikkola GTK:sta.

”Teemme geofysiikan mittauksia kallioperän sähköisten ja magneettisten ominaisuuksien sekä tiheyden selvittämiseksi sekä kallioperäkartoitusta, lohkare-etsintää, kallioperäkairausta ja moreeninäytteenottoa”, Mikkola jatkaa.

Projektissa selvitetään akkumineraalien mahdollisia aiemmin tunnistamattomia esiintymisalueita analysoimalla GTK:n tietoaineistoja, uudelleen analysoimalla vanhoja moreeni- ja kairausnäytteitä ja vertaamalla näistä saatuja viitteitä tunnettuihin esiintymiin. Uudelleenanalysoinnissa sovelletaan myös uusia, nopeita ja kevyitä analyysimenetelmiä tavoitteena malmipotentiaalin aiempaa luotettavampi arviointi ja tunnistaminen.

Suomessa on paljon vanhoja malmiesiintymiä, joita tutkittaessa modernit mittaus-, mallinnus- ja tutkimusteknologiat eivät olleet vielä käytössä.

”Vanhat, niin sanotut brownfield-kohteet nousevat usein uudestaan tutkittaviksi todennetun malmipotentiaalisuutensa vuoksi”, kertoo geologi Janne Hokka GTK:sta.

”Aloimme tutkia brownfield-kohteiden malmi- ja geologisten tietomallien päivittämismahdollisuuksia. Selvitämme saadaanko brownfield-kohteiden materiaaleista uutta tietoa mineralisaatioiden muodostumisesta ja vastaavien kohteiden mineraalipotentiaalista. Tässä hyödynnämme nykyaikaisia aineistonkeruumenetelmiä sekä monimuuttuja- ja 3D-mallinnusta. Lisäksi selvitämme parhaat tavat päivittää alueiden tietovarannot ilman kalliita lisäkairauksia”, geofyysikko Hanna Leväniemi GTK:sta listaa.

Green Minerals

Green Minerals -projektissa kehitetään akkumineraaleina käytettävien litiumin ja grafiitin toimintaympäristöä. Tavoite on luoda innovaatioita kustannustehokkaiden ja ympäristöystävällisten toimintojen kehittämiseen aina etsinnästä tuotteisiin asti.

Green Minerals-projekti on Business Finlandin yhteisrahoittama kaksivuotinen yhteishanke, jossa GTK:n lisäksi ovat mukana Fennoscandian Resources Ab Oy ja Keliber Oy.

Projektissa tutkitaan muun muassa suomugrafiitin alueellista ja kohteellista esiintymistä ja etsintään soveltuvia geofysiikan menetelmiä.

”Tavoitteina on varmistaa litiumin ja suomugrafiitin varantojen nopea lisääntyminen sekä kehittää läpimurtoja kilpailukykyisissä prosessointitekniikoissa akkulaatuiselle suomugrafiitille”, kertoo projektin vetäjä, erikoisasiantuntija Seppo Leinonen GTK:sta.

”Tänä vuonna olemme tehneet magneettisia ja sähkömagneettisia mittauksia sekä vastusluotauksia. Johteiden esiintymistä on mitattu myös reikäluotauksena”, Leinonen valottaa.

”Testaamme myös geokemian menetelmiä kuten biogeokemiaa, heikkouuttoa ja moreenigeokemiaa litiumpegmatiittien paikantamisessa yhteistyössä Keliber Oy;n kanssa”, Leinonen jatkaa.
Grafiitille tehdään rikastustestausta. Tuotesoveltuvuuden testauksessa vaahdotettua grafiittia prosessoidaan edelleen ja valmistetaan kaupallista tuotetta vastaavaa huippupuhdasta anodigrafiittia.

”Ensimmäiset erät anodiaktiivista grafiittia on jo valmistettu”, kertoo Leinonen.
”Olemme myös kokeilleet useita analyysimenetelmiä korkean hiilipitoisuuden määritykseen”.

Akkutestaukset teetetään Oulun yliopistossa. Tutkimuksilla tuetaan Fennoscandian Resources Ab Oy:n aikeita käynnistää kaivostoiminta ja grafiitin jatkojalostus Suomessa.

”Mineralogiset tutkimukset tehdään GTK:n Espoon ja Outokummun laboratorioissa. Näytteistä analysoidaan myös hiilipitoisuus ja kokokivikemiallinen koostumus. Tarvittaessa tehdään myös vaahdotuskokeet grafiitin partikkelikoon, liberaation ja rikastusominaisuuksien määrittämiseksi. Litiumpegmatiittien huntujen identifiointia jatketaan raskasmineraalien tutkimuksilla”, Leinonen jatkaa.

BATCircle

Jotta akkumineraalien saanti voidaan turvata, tarvitaan sekä uusia kaivoksia että tehokasta kierrätystä.

Tällä hetkellä litiumioniakuista päätyy kiertoon vain noin viisi prosenttia. Kierrätyksen tehostamiseksi on vielä paljon tehtävää.

GTK on mukana Business Finlandin rahoittamassa BATCircle-projektissa, joka on osa EU:n strategista energiateknologiaohjelmaa. Kansallisessa BATCircle-konsortiossa on mukana kaikkiaan 22 yritystä, neljä yliopistoa, kaksi tutkimuslaitosta sekä kaksi kaupunkia. Projekti on kaksivuotinen ja sen kokonaisbudjetti on yli 20 miljoonaa euroa. Hanke kytkeytyy Business Finlandin Batteries from Finland –kokonaisuuteen .

BATCircle-projektissa GTK tutkii tunnettujen akkumineraaliesiintymien ominaisuuksien mm. mineralogian ja geometallurgian keinoin ja tekee mineraalipotentiaalin arviointia. Näin muodostetaan kokonaiskuva siitä kuinka paljon ja millaisia primääriraaka-aineita Suomessa voidaan tuottaa akkuklusterin arvoketjuun.

”Tavoitteena on laatia strateginen suunnitelma ja tiekartta kotimaisten primääriraaka-aineiden kestävän käytön maksimoimiseksi akkuteollisuudessa”, kertoo yksikön päällikkö Pekka Tuomela GTK:sta.

”Kartoitamme akkumineraalien, erityisesti koboltin potentiaalia Suomessa. Lisäksi teemme rikastukseen ja prosessointiin liittyvää tutkimusta”, Tuomela kertoo.

Projektissa Aalto-yliopisto ja Outotec koordinoivat akkualaan liittyvän kierrätyksen tutkimusta. Erityisen paljon hyödyntämätöntä potentiaalia löytyy akkujen kierrätyksessä.

Akkumineraalien tarve heijastuu myös GTK Mintec:in koetehtaan ja laboratorioiden työhön.Mintec:istä löytyy kokonaisosaamista, jota voidaan hyödyntää projekteissa. Tutkimuskokonaisuus kattaa ketjun mineralogisesta ja isotooppigeologisesta tutkimuksesta ja laboratoriomitan rikastuskokeista lähtien aina jatkuvatoimisiin koetehdasmittakaavan ajoihin.

”Hankimme alkuvuodesta Outokummun mineralogian laboratorioon RAMAN-mikroskoopin, jolla vahvistetaan mineraalien tarkempaa tunnistamista. RAMAN-mikroskoopilla voidaan esimerkiksi tunnistaa tarkemmin Li-mineraalit, kertoo ryhmäpäällikkö Hannu Makkonen GTK:sta.

Aalto-yliopisto, GTK ja Teknologian tutkimuskeskus VTT avaavat lokakuussa 2019 uuden kiertotalouden haasteita ratkaisevan laboratoriokeskittymän Otaniemen kampusalueelle. Circular Raw Materials Hub -yhteislaboratorio keskittyy ratkaisemaan muun muassa mineraalien kierrätykseen ja talteenottoon liittyviä haasteita.

Teksti: Kristina Karvonen