Onko akkukierrätys oikeasti ekologista? Tutkimus osoitti, että Aalto-yliopiston kierrätysprosessi nipistää akkumetallien hiilikuormasta ainakin 38 prosenttia

EU tavoittelee teilleen 30 miljoonaa sähköautoa vuoteen 2030 mennessä. Tiensä päähän tulleet akut ovat ympäristölle haitallista jätettä mutta myös arvokasta raaka-ainetta uusille akuille.

”Kierrätyksen omat ympäristövaikutukset ovat kuitenkin usein sokea piste. Kierrätyksen täytyy olla todennetusti ekologisempaa kuin raaka-aineiden primäärituotanto, jotta se kannattaa”, sanoo Aalto-yliopiston apulaisprofessori Mari Lundström.

Lundströmin tutkimusryhmä on kehittänyt hydrometallurgisen kierrätysprosessin, jossa akkumetallit erotellaan litiumioni- ja nikkelimetallihydridiakkujätteestä liuottamalla. Prosessissa saadaan tarkkaan talteen mangaani, nikkeli, koboltti, litium ja harvinaiset maametallit. Nykyisin akkujen kierrätyksessä käytetään usein sulatusta, jossa tyypillisesti menetetään litium ja osa muista raaka-aineista.

Tuoreessa tutkimuksessa ryhmän tutkijat selvittivät kierrätysprosessin ympäristöjalanjälkeä yksityiskohtaisesti elinkaarianalyysin avulla. Menetelmällä saatiin aiempaa tarkempaa tietoa kierrätyksen ympäristövaikutuksista, kuten energiankulutuksesta, vesitaseesta ja prosessin päästöistä.

Tutkimuksen mukaan prosessilla saadun raaka-aineen hiilijalanjälki on 38 prosenttia pienempi kuin neitseellisen raaka-aineen. Ero on vielä huomattavasti suurempi, jos mukaan lasketaan mekaanisessa esikäsittelyssä talteen otetut kupari ja alumiini.

”Käyttämämme metodologian avulla voidaan arvioida aiempaa tarkemmin kierrätysprosessien ympäristövaikutuksia jopa niiden suunnitteluvaiheessa ja löytää parhaat mahdolliset vaihtoehdot”, Lundström sanoo.

”Elinkaarianalyysi myös tunnistaa ongelmakohdat, joissa kierrätystä voidaan kehittää. Huomasimme esimerkiksi, että natriumhydroksidin käyttäminen neutralointikemikaalina nostaa tutkimamme prosessin ympäristökuormitusta huomattavasti”, sanoo Aalto-yliopiston tohtorikoulutettava Marja Rinne.

Suomi pyrkii akkukierrätyksen edelläkävijäksi

EU:n tavoitteena on, että akkujätteen massasta saadaan kierrätettyä 70 prosenttia vuoteen 2030 mennessä. Akkumetalleille tullaan asettamaan metallikohtaiset tavoitteet: 2030 mennessä 95 prosenttia koboltista, nikkelistä ja kuparista sekä 70 prosenttia litiumista tulee kierrättää.

Arvioiden mukaan litiumakkujen kierrätysmarkkinan koko olisi maailmanlaajuisesti noin 19 miljardia vuoteen 2030 mennessä. Viime vuonna julkaistu Suomen akkustrategia pyrkii nostamaan Suomen akkujen kierrätyksen ja vastuullisen raaka-ainetuotannon kärkimaaksi.

Mari Lundströmin mukaan nyt on otollinen aika kehittää vaihtoehtoisia kierrätysmenetelmiä, sillä kovaa vauhtia yleistyvien sähköautojen myötä akkujätteen määrä kasvaa räjähdysmäisesti.

”Kierrätykselle tulee olemaan tosi iso tarve, ja meidän täytyy myös tietää, mikä tulevaisuuden prosesseista on paras. Aalto-yliopistossa teknologisten innovaatioiden ja niiden ympäristövaikutusten tutkimus kulkevat tiivisti käsi kädessä”, Lundström sanoo.

Tutkimus on julkaistu Resources, Conservation and Recycling -lehdessä.

M. Rinne, H. Elomaa, A. Porvali, M. Lundström, 2021. Simulation-based life cycle assessment for hydrometallurgical recycling of mixed LIB and NiMH waste, Resources, Conservation and Recycling, vol. 170, 105586, DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105586

Linkki julkaisuun https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.105586