Kultasieppari löytyi ”ei tiedolla, ei taidolla, vaan tuurilla” – EU kirittää kriittisten raaka-aineiden kierrätystä

Tätä vinkkiä et saa niksipirkkojen sukkahousueksperteiltä. Tarvitaan kemisti keksimään, että nylon12 on se materiaali, joka sieppaa kullan tarkasti talteen vesivirroista.

”Ei tiedolla, ei taidolla, vaan tuurilla”, kommentoi Kummeleita siteeraten ja vaatimattomasti hymyillen Ari Väisänen, Jyväskylän yliopiston kemian kiertotalouden professori.

Kullan arvoinen oivallus nylon12-polymeeristä syntyi, kun tutkijat tekivät yliopiston kemian laitoksen tiloissa nollakokeita kehittäessään 3D-tulostettuja metallisieppareita. Teknologia kaupallistettiin sittemmin startup-yritys Weeefiner Oy:n toimesta ja nimettiin 4D Sieppariksi.

Yliopiston tiloissa edelleen toimiva Weeefiner valmistaa 3D-tulostamalla suodatinyksiköitä, joiden läpi vesivirrat pumpataan.

”Neljäs dimensio on kemia. Arvometallit saadaan tehokkaasti talteen säätämällä prosessin parametreja, esimerkiksi ioninvaihtomateriaaleja ja virtausominaisuuksia”, Väisänen kertoo Kemiamedia.fi:ssä.

Väisäsen mukaan oikeanlainen kemia mahdollistaa paljon kiertotaloudesta ja siirtää parhaimmillaan sanan jäte historiaan.

”Raskasmetallit väärässä paikassa ovat ongelma, mutta jos pystymme ottamaan esimerkiksi kadmiumin selektiivisesti talteen jätevesistä, silloin sitäkin voidaan hyödyntää uudelleen.”

Väisänen avasi kemiallista kulmaa kiertotalouteen Metallianalyyttisen jaoston seminaarissa helmikuun alussa. Hänen mukaansa analytiikka määrittelee sivu- ja jätevirtojen käyttöä ja auttaa nostamaan tuotannon jalostusastetta.

”Materiaalista on tiedettävä sekä arvokkaiden että haitallisten aineiden pitoisuudet. Näin saadaan hyöty talteen ja vältytään ikäviltä yllätyksiltä.”

Kiertotaloutta tarvitaan kipeästi, jotta maapallon rajalliset luonnonvarat saataisiin riittämään pitempään. Vihreä siirtymä tuuli- ja aurinkovoimaloineen, teollisuuden autonomisten prosessien vaatima sensoriteknologia ja sähköajoneuvojen yleistyminen kasvattavat nopeasti kriittisten raaka-aineiden tarvetta.

Euroopan unioni kirittää kriittisten raaka-aineiden kiertoa

Kuvioon kietoutuu tiiviisti myös geopolitiikka, sillä kriittisten raaka-aineisen markkinoista leijonanosaa hallitsee Kiina.

”Kun siirrytään fossiilikeskeisestä taloudesta raaka-ainekeskeiseen, resurssit jakautuvat entistä vähemmälle joukolle valtioita”, Väisänen huomauttaa.

”Kiina vieläpä säästelee omia varantojaan ostamalla jopa tappiolla afrikkalaisia sivukivikasoja. Kiinalaiset hallitsevat erotusteknologian ja käyttävät kemikaaleja, joita EU-alueella ei saa käyttää.”

Euroopan unioni pyrkii kohentamaan asemiaan lähiaikoina julkaistavalla kriittisten raaka-aineiden asetuksella. Asetusluonnoksessa todetaan muun muassa, että unionin jäsenmaissa käytettävästä litiumista 30 prosenttia tulisi jatkossa tuottaa EU:n alueella ja että jätevirroissa olevista harvinaisista maametalleista 20 prosenttia tulisi ottaa talteen.

Unioni on listannut kolmisenkymmentä teollisen toiminnan kannalta kriittistä raaka-ainetta tai raaka-aineryhmää. Väisänen ympäröi punakynällä fosforin ja fosfaattikiven, galliumin, koboltin, litiumin, skandiumin, harvinaiset maametallit ja platinaryhmän metallit.

”Kaikkein tärkeintä olisi akkukemikaalien, raskaiden harvinaisten maametallien ja jalometallien kierrätys.”

Vielä ei kierrätyksellä ole kyetty vastaamaan kasvavaan kysyntään.

”Kriittisten raaka-aineiden kierrätysaste suhteessa teollisuuden tarpeisiin vaihtelee alle prosentista reiluun 40 prosenttiin. Häntäpäästä löytyvät muun muassa litium ja monet harvinaiset maametallit.”

Yli 30 prosentin kierrätysasteeseen teollisuuden tarpeisiin suhteutettuna yltävät tätä nykyä vain volframi, europium ja yttrium. Miten lukuja saataisiin kohennettua?

Ari Väisänen osoittaa sormellaan lainsäädäntöä, johon monet innovatiiviset startupit törmäävät.

”Yrityksillä on vaikeuksia saada lupia ja päästä käyntiin. Homma voi tyssätä jo tulkintoihin siitä, mikä on jätettä ja mikä raaka-ainetta.”

70-vuotias Metallianalyyttinen jaosto yhdistää alan toimijoita

Vuonna 1953 perustettu Metallianalyyttinen jaosto on vanhimpia kemian seurojen jaostoista. Yhdistys toimii valtakunnallisena yhdyssiteenä alkuaineanalytiikan parissa toimivien ammattilaisten, yritysten ja yhteisöjen välillä.

Oulussa 1.–2. helmikuuta järjestetyn seminaarin teemana oli metallianalytiikka kaivosteollisuuden ja kiertotalouden työkaluna. Tapahtuma kokosi puolensataa asiantuntijaa.

Teksti: Leena Joutsen/ Kemiamedia.fi. Kirjoittaja on Kemiamedian päätoimittaja, joka toimi Kemia-lehden päätoimittajana 2002–2022.

Kuva: Leena Joutsen. Professori Ari Väisäsen mukaan erityisen tärkeää olisi tehostaa akkukemikaalien, raskaiden harvinaisten maametallien ja jalometallien kierrätystä.