Digitalisaation kanssa käsi kädessä kulkeva sähköistyminen koskettaa meitä kaikkia, vaikka sähköautolla tai -potkulaudalla huristelu ei vielä olisikaan perusarkea. Työkalut, tietokoneet, tabletit ja puhelimet hyödyntävät kaikki akkuja, joiden materiaalien kysyntä kasvaa kohisten elintasomme noustessa. Tutkija Mari Lundström odottaa, että tulevaisuudessa akkuja voitaisiin myös uusiokäyttää tehokkaammin.
Yksi sähköistymisen perusedellytyksistä on energian varastointi kuhunkin tarpeeseen sopivalla tavalla. Esimerkiksi älypuhelimissa tai sähköautoissa akku ei saisi painaa mahdottomasti, jolloin materiaalivalinnoissa ratkaisevaa on ollut koko ja paino kierrätettävyyden sijaan.
“Käytännössä sähköistyminen vaatii, että akut ovat hyvin kevyitä. Ennen esimerkiksi lyijyakut olivat todella yleisiä ja niiden kierrätettävyys oli ihan huippuluokkaa, mutta nyt hyödynnetään paljon köykäisempiä litiumakkuja, joiden kierrättäminen on kuitenkin vähän hankalampaa”, kertoo Aalto-yliopiston metallurgian apulaisprofessori Mari Lundström.
Mari Lundström tutkii työssään erityisesti kierrättämistä, sillä varsinkin louhimalla saatavia harvinaisempia raaka-aineita ei ole saatavilla niin paljon kuin kysyntä vaatisi. Lisäksi akkuja ei aina suunnitella kierrätettäviksi, vaikka kestävä ja lisääntyvä energian varastointi tulee tulevaisuudessa nimenomaan vaatimaan hyvin kierrätettäviä tuotteita ja materiaaleja.
Metallin kierrättäminen auttaa vastaamaan kysyntään ekologisesti
Suurimpina haasteina akkujen kierrättämisessä ovat puutteet keräämislogistiikassa sekä kierrätysprosesseissa. Monella jää vanha puhelin akkuineen kaikkineen kaapin pohjalle pölyttymään ja robotti-imuri päätyy kenties kotitalousjätteeseen kierrätyslaitoksen sijaan.
Nämä akut eivät koskaan pääse uusiokäyttöön, vaikka etenkin useita eri metalleja hyödyntävissä litiumakuissa se olisi ensiarvoisen tärkeää.
“Myös metallin talteen ottamisessa olisi parantamisen varaa. Olemassa olevan jätelainsäädännön mukaan kierrätetystä akusta voidaan puhua silloin, kun sen materiaaleista on otettu talteen 50 prosenttia tai enemmän. Eli siis puolet akun materiaaleista saisi mennä hukkaan. Tämä tavoite on kuitenkin muuttumassa ja esimerkiksi Fortum on kertonut kierrätysprosessinsa ottavan talteen peräti 80 prosenttia akkumateriaalista”, Lundström sanoo.
Metallien rinnalle kehitellään myös uudenlaisia materiaalivaihtoehtoja. Esimerkiksi Stora Enson laboratoriossa pyritään rakentamaan puupohjaista vaihtoehtoa grafiitille.
Täysin uusien akkuteknologioiden markkinoille saattaminen riittävässä mittakaavassa on pitkä prosessi, mutta myös jo olemassa olevia akkuja kehitetään jatkuvasti paremmiksi.
“Tällä hetkellä laajalti käytetyissä litiumakuissa käytetään kobolttia, jonka saatavuus ja eettiset kysymykset ovat haastavia. Sen roolia on kuitenkin saatu kutistettua nikkeliä hyödyntämällä, jolloin kyseessä on vähäkobolttisempi variaatio perinteisestä litiumakusta. Vastaavaa kehitystä nähdään varmasti jatkossakin enemmän”, Lundström jatkaa.
Sähköinen tulevaisuus ei ole automaattisesti vihreämpi, mutta suunta on oikea
Digitalisaation ja sähköistymisen ansiosta liikumme jo nyt sähköavusteisesti sekä hoidamme paljon päivittäisiä askareitamme ja työtämme teknologian välityksellä. Pakokaasuja tupruttavat polttomoottorit väistyvät pikkuhiljaa ja bitit kuljettavat monia sellaisia asioita, joihin ennen tarvittiin pyörät.
Sähköistymisestä on povattu ekologista vastinetta moneen ympäristöä kuormittavaan pulmaan, mutta on tärkeä muistaa, ettei teknologia itsessään ole päästötöntä.
Monesti julkinen liikenne on edelleen sähköautoa ekologisempi ratkaisu – ainakin siellä, missä sitä on tarjolla. Mutta jos autolla on pakko liikkua päivittäin esimerkiksi töihin, on sähköautoon vaihtaminen fossiilisia polttoaineita ympäristöystävällisempää muutaman vuoden aikajänteellä mitattuna.
“Kaikki uusi materiaali ja kehitetty teknologia luo päästöjä, jolloin kulutuspäätöksiä kannattaa tietenkin tarkastella kriittisesti. Tällä hetkellä kenelläkään ei esimerkiksi ole puhelimessaan täysin kierrätetyistä materiaaleista valmistettua akkua, vaan jokainen uusi laite edellyttää metallien louhintaa, josta syntyy enemmän päästöjä ”, Lundström sanoo.
Mitä sitten ympäristöystävällisempi akkuteknologia vaatii toteutuakseen? Selvää ainakin on, että tulevaisuuden akkuja on suunniteltava kierrätettävyys ja saatavuus edellä. Näin ei ole ennen ollut, vaan kehitystyö on kulkenut suorituskyvyn ehdoilla.
Jos uusi akku tarvitsee harvinaista tai eettisesti hankalaa metallia toimiakseen, on syytä pohtia, miten kestävästi sitä voidaan globaalisti hyödyntää.
“Harmillisesti materiaalikehitys on aina pysynyt vähän erillään akkujen suunnittelusta, vaikka juuri siellä syntyvät suurimmat vaikutukset. Uskon, että tulevaisuudessa tähän kiinnitetään enemmän huomiota. Innovaatioita on jo nyt tehty Suomessakin, mutta innolla odotan tutkimuksen kasvavan entistä vahvemmin kierrätettävyyden suuntaan”, Lundström pohtii.
DNA:n Tulevaisuustehtaassa sähköistymisestä keskustelevat Suomen akkustrategian tunteva erityisasiantuntija Jarkko Vesa TEMistä sekä tutkija Marja Rinne Aalto-yliopistosta. Katso videokeskustelu!
