Case 12.04.2019

Metallien uusiokäyttö lääkkeeksi kestävyysvajeeseen

Nykyiset kaivokset eivät riitä vastaamaan metallien kysyntään uusiutuvan energian, kuten tuuli- ja aurinkoenergian, ja sähköisen liikenteen lisääntyessä. Symbiosis of Metals Production and Nature (SYMMET) -hanke pyrkii löytämään ratkaisuja kestävyysvajeeseen, jonka metallien jatkuvasti kasvava tarve aiheuttaa.
Lisätietoja
Outi Suomi
Bio and Circular Finland
+358 50 557 7699
outi.suomi (at) businessfinland.fi
Timo Fabritius

Oulun yliopisto
timo.fabritius (at) oulu.fi

”Hanke on lähtenyt vauhdilla liikkeelle. Eri materiaalivirtojen hyödyntämispotentiaalia tutkitaan laajasti useilla eri tekniikoilla niin hydro- kuin pyrometallurgisilla menetelmillä. Painopisteenä tällä hetkellä on teräksenvalmistuksen kuonien hyödyntäminen sekä savukaasujen puhdistuksesta syntyvien lietteiden kierrätys”, sanoo hankekonsortion vastuullisena johtajana toimiva professori Timo Fabritius Prosessimetallurgian tutkimusyksiköstä.

Hanke kutsui alan tutkijat koolle Ouluun 26. maaliskuuta seminaariin pohtimaan menetelmiä, joilla voidaan parantaa metallurgisten prosessien materiaali- ja energiatehokkuutta, kierrätystä ja materiaalien uusiokäyttöä metallien valmistuksessa. Hankkeen keskiössä ovat metallurgisissa prosesseissa syntyvät sivuvirrat, joista tärkeimpiä ovat kuonat, lietteet, hilseet, jätelämpö ja prosessivedet.

”Nykyisin merkittävä osa hienojakoisista koksi-, pöly-  ja kuonajakeista sidotaan esimerkiksi sementillä ja panostetaan takaisin raudan tai teräksen valmistusprosesseihin. Hankkeessa selvitetään muun muassa mahdollisuutta korvata osa sementistä vaihtoehtoisilla sivuainevirroista valmistetuilla sideaineilla”, Fabritius lisää.

Apua hankalien lietteiden ja aineiden käsittelyyn

Hankkeessa tutkitaan myös mikroaaltokäsittelyiden vaikutusta hankalasti käsiteltävien ja märkien lietteiden agglomeroimiseksi, esipelkistykseen ja haitallisten matalassa lämpötilassa haihtuvien aineiden poistoon. Fabritiuksen mukaan metallien uusiokäytön ja kierrätyksen ongelmana on usein jonkin suhteellisen matalassa lämpötilassa höyrystyvän alkuaineen akkumuloituminen pölyihin.

”Sinkki on tästä hyvä esimerkki teräksen valmistuksen puolella. Lisäksi kierrätystä usein rajoittaa se, ettei materiaalia pystytä panostamaan takaisin hienojakoisena pölynä tai lietteenä vaan se täytyy agglomeroida jollain tapaa. Yhtenä esimerkkinä näiden ongelmien ratkaisuun tutkitaan mikroaaltokäsittelyn mahdollisuuksia”, Fabritius kertoo.

Tutkijoita kiinnostaa esimerkiksi se, mitkä materiaalit absorboivat mikroaaltoja, tapahtuuko käsittelyiden aikana oksidisten materiaalien pelkistymistä tai matalalla haihtuvien aineiden höyrystymistä. Vielä ei myöskään tiedetä agglomeroituuko materiaali, kuinka korkeaksi lämpötila nousee käsittelyn aikana ja kuinka pitkä käsittelyaika mahdollisesti vaaditaan. Sitten on vielä selvitettävä menetelmien energiankulutus.

Lisäksi tutkitaan kalsiumpohjaisten korkean lisäarvon tuotteiden valmistusta eri menetelmillä terästen valmistuskuonista sekä ei-fossiilisten pelkistimien soveltuvuutta värimetalliprosesseista saatujen kuonien hyödyntämiseen.

Materiaali- ja energiatehokkuudesta kilpailuetua

Metallinvalmistuksessa kuluu paljon energiaa ja materiaaleja. Se on siksi myös merkittävä hiilidioksidipäästöjen lähde, vaikka suomalainen metalliteollisuus onkin energia- ja materiaalitehokkuudeltaan maailman kärkeä. Metalliteollisuudessa syntyy myös suuria sivutuotteiden virtoja, joista merkittävä osa kierrätetään takaisin prosessiin. Materiaalikiertojen sulkeminen ja entistä energiatehokkaammat tuotantoprosessit ovat välttämättömiä metalliteollisuuden kilpailukyvyn parantamiseksi ja päästötavoitteiden saavuttamiseksi.

Parhaimmillaan tutkimus tuottaa uusia innovaatioita ja uutta liiketoimintaa. Oulun yliopisto tuo hankkeeseen erityisosaamista pölyjen, lietteiden ja prosessivesien käsittelyssä ja prosessinohjaukseen käytettävien uusien mittaustekniikoiden kehittämisessä. Projekti on myös jo luonut uusia yhteistyömahdollisuuksia yliopistojen ja yritysten välille.

”Uutta liiketoimintaa pyritään luomaan muun muassa kalsiumpohjaisten tuotteiden ja kemikaalien valmistuksen ympärille. Yliopistojen puolelta konsortio on auki kaikille, mutta suurin lisäarvo saataisiin varmaankin siitä, että uusia pk-yrityksiä tulisi konsortioon kehittämään ja pilotoimaan omia analysointi- tai käsittelymenetelmiään erilaisten sivuainevirtojen hyödyntämiseksi”, Fabritius lisää.

Kaikki mukana olevat yliopistot tekevät laajasti kansainvälistä yhteistyötä. Yhteistyö sisältää muun muassa tutkijavaihtoa esimerkiksi Saksan ja Kiinan kanssa, kansainvälisiä yhteisjulkaisuja ja  yhteiseurooppalaisten hankekokonaisuuksien valmistelua kiertotalouden piirissä.

Kaksivuotisen hankkeen kokonaisbudjetti on noin 6,9 miljoonaa euroa ja siihen osallistuu kymmenen yritystä ja neljä yliopistoa ja tutkimuslaitosta. Hankkeen rahoittavat Business Finland ja konsortion partnerit.

Hankkeeseen osallistuvat Aalto-yliopisto, Boliden Harjavalta Oy, Boliden Kokkola Oy, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Luxmet Oy, Oulun yliopisto, Outokumpu Stainless Oy, Outotec (Finland) Oy, Owatec Oy, SSAB Europe Oy, Tapojärvi Oy ja Teknologian tutkimuskeskus VTT. Lisäksi mukana on yhteistyöpartnerina Timegate Instruments Oy.


Teksti: Sirpa Mustonen, Motiva