Kiinalaisessa The 7th Global Li-ion Battery Recycler Summit 2021 –seminaarissa etelä-korealainen Econili Battery Inc. esitteli mielenkiintoista liiketoimintakonseptiaan akkukierrätykseen. Perinteisesti yritykset ovat joko myyneet koneita ja laitteita kierrätysoperaattoreille, tai kierrättäneet akkujätettä ja myyneet mustan massan eteenpäin. Korealaisyhtiö on yhdistänyt molemmat samaan konseptiin tavoitteenaan saada enemmän akkuja kierrätykseen piiriin ja helpottaa kierrätysmateriaalin kuljetusta.
Litiumioniakkujen kierrätys on saanut paljon huomiota parin viime vuoden aikana, koska akkujen valmistukseen tarvitaan paljon raaka-aineita ja raaka-aineiden primäärituotannon pelätään muodostuvan pullonkaulaksi akkuteollisuudelle. Myös ympäristötavoitteet tuovat painetta akkukierrätyksen kehittämiseen.
Vakiintuneet käytännöt kierrätykseen
Econilin toimitusjohtaja Jayden Goh kävi läpi akkukierrätyksen markkinoiden tämän hetken tilannetta. Valtaosa litiumioniakkujen kierrätystä tekevistä yrityksistä käyttää kiinalaista teknologiaa, joka on selkeästi edullisempaa kuin lännessä valmistettu teknologia. Goh arvioi, että kahdeksan kymmenestä akkukierrätyslaitoksesta käyttää kiinalaista teknologiaa.
Kierrätysprosessit voidaan periaatteessa jakaa polttamiseen (pyrometallurgia) ja liuotukseen (hydrometallurgia) – tai näiden yhdistelmään. Osa käsittelijöistä käyttää märkää prosessia, osa tekee ns. kuivaprosessia, joka perustuu mekaaniseen erotteluun. Liuotuksen kautta saadaan samasta määrästä kierrätysmateriaalia suhteessa enemmän kierrätysmateriaaleja talteen kuin kuivaprosessilla, myös pölyä ja hajuja syntyy vähemmän kuin mekaanisessa prosessissa. Pyrometallurginen käsittely on yleistymässä Kiinassa, mutta vastaavia prosesseja on haastavampi toteuttaa muissa maissa.
Akkukierrätyksen taloustiedettä
Tällä hetkellä akkukierrätyksen valtavirta muodostuu nikkeli-koboltti-mangaani (NCM) –akuista, jotka sisältävät kierrätyksen kannalta arvokkaita materiaaleja.
Kiinan ulkopuolella valtaosa hydrometallurgiaa käyttävistä kierrättäjistä käsittelee mieluummin akkutehtaiden tuotantojätettä kuin varsinaisen akkukeräyksen kautta kerättyä akku- ja paristojätettä. Esimerkiksi katodin valmistuksessa syntyvä jäte on helpompaa kierrättää, koska se ei sisällä kuparia tai muita epäpuhtauksia, materiaali on muutenkin homogeenisempaa, mikä helpottaa kemiallista erottelua. Econilin toimitusjohtaja Jayden Goh’n mukaan kierrätysakkujen käsittelystä syntyvästä mustasta massasta kierrättäjä saa huonomman hinnan kuin akkutehtaiden tuotantojätteestä tehtävästä kierrätysmassasta.
Länsimaissa akkujen kierrätys toimii paremmin, koska akkujen keräystä hoitavat yritykset saavat tukea akkujen tuottajayhteisöiltä jopa 700 euroa tonnilta, kertoo Goh. Autotehtaat maksavat tuotantojätteen kierrätyksestä 450 euroa tonnilta. Aasian maissa ei tällaisia korvauksia makseta, vaan raha pitää saada myymällä prosessin lopputuotteet.
Tätä taustaa vasten esimerkiksi suosiotaan kasvattavien litium-rautafosfaattia (LFP) –akkujen kierrätys tulee olemaan haastavaa. LPF-akun materiaalit eivät ole yksinään kovin arvokkaita, arvo syntyy, kun ne yhdistetään akuissa. Tästä johtuen niiden kierrätykseen ei ole oikein taloudellisesti toimivaa ratkaisua eikä LFP-akkujen mustalle massa ole vakiintunutta prosessia, vaan sellainen pitää kehittää tulevaisuudessa. Yhdysvalloissa tuottajayhteisöt maksavat tukea 2 000 dollaria tonnilta LFP-akkujen kierrätyksen hoitamisesta, kertoo Goh.
Kuva 1. Akkujen kierrättäminen säästää luontoa ja energiaa. (kuva: Econili Battery Inc. 2021)
Kannattaa kuljettaa mustaa massaa, ei kierrätysakkuja
Econilin tavoitteena on tuottaa akkumateriaaleja niin edullisesti ja kestävästi, että akkuvalmistajien kannattaa mieluummin ostaa kierrätysmateriaalia kuin neitseellistä raaka-ainetta.
Yhtiöllä on laaja kumppaniverkosto, jonka avulla se aikoo rakentaa kierrätyspisteitä (hub) ensin Aasiaan ja sitten Eurooppaan. Jotta tämä on mahdollista, pitää kierrätysprosessien ja –teknologioiden olla helpommin käyttöönotettavissa kuin nykyisin.
Yksi iso haaste akkumateriaalien kierrättäjille on pilviin nousseet laivakuljetusten hinnat, joihin toivotaan helpotusta ensi vuonna. Econilin mukaan kuljetuskustannuksissa voi saavuttaa 40 prosentin säästöt, jos kuljettaa mustaa massaa eikä kierrätysparistoja tai –akkuja.
Akkukierrätyksen haasteita
Yksi akkukierrätyksen haasteista on, että akut ja paristot ovat niin erilaisia: niitä on kaiken muotoisia ja niissä käytetään hyvin erilaisia kemioita.
Toinen haaste liittyy akkujen ja paristojen keräämiseen kierrätystä varten. Globaalit kannusteet kerätä akkuja kierrätykseen puuttuvat, jolloin kierrätyskustannukset pitää kattaa kierrätysmateriaaleista saatavilla tuloilla.
Omat haasteensa akkukierrätykseen tuo akkujen luokittelu vaaralliseksi jätteeksi. Goh viittaa EU:n tulevaan akkuasetukseen ja VAK-määräyksiin, jotka edellyttävät esimerkiksi turvalaatikoiden käyttöä varastoinnissa ja kuljetuksissa. Yksi iso turvalaatikko voi maksaa jopa 20 000 euroa, varoittaa Goh. Tällä on suuret vaikutukset kierrättäjien kannalta.
Myös EU:n jätelainsäädäntö teettää aasialaisen akkukierrättäjän mukaan paljon paperitöitä. Akkujen kuljettaminen kokonaisena on lähes mahdotonta. Esimerkiksi laivayhtiöt eivät kuljeta jännitteellisiä akkuja. Goh’n mukaan akkujen kuljetukseen kokonaisina kierrätykseen ei löydy toimivia ratkaisuja. Myös autovalmistajat suosittelevat jännitteen purkamista akuista ennen kuljetusta. Maailmalla on tosin akkukierrättäjiä, joiden prosessi kestää myös jännitteellisten kennojen käsittelyn.
Akkukierrätys ja vaarallisten aineiden kuljetukset
Koska akkujäte luokitellaan yleensä vaaralliseksi aineeksi, tulee kuljetukset merkitä ja pakata asianmukaisesti. Toimitusjohtaja Goh esitteli Japanissa ja Koreassa käytössä olevia HS-koodeja eri akkukemioille ja –kierrätysmateriaaleille (ks. kuva 2 alla). Mielenkiintoista sinänsä, että nämä HS-koodit ovat hyvin samankaltaiset kuin VAK/ADR-määräyksissä käytettävät koodit.
Kuva 2. Japanissa ja Koreassa käytössä olevia HS-koodeja akkujen kierrätysmateriaaleille. (kuva: Econili Battery Inc. 2021)
Vaarallisten aineiden, kuten kierrätysakkujen, kuljettamisen pitäisi olla mahdollista normaaleja reittejä pitkin esimerkiksi Euroopasta Aasiaan, jos tuotteet on luokiteltu, pakattu ja merkitty oikein, ja niille on olemassa asianmukaiset dokumentit. Tästä huolimatta monet logistiikkayhtiöt eivät salli akkujenjätteen kuljetuksia omilla reiteillään. Econili on keskustellut useiden logistiikkatoimijoiden kanssa, jotka eivät ottaneet kokonaisia akkuja kuljetettavaksi. Yksi syy on se, että jotkut toimijat ovat yrittäneet kielloista huolimatta kuljettaa ladattuja akkuja. Kokonaisten akkujen vienti Euroopan ulkopuolelle vaatii myös paljon paperityötä.
Ei-vaarallisten aineiden kuljetukset
Econilin toimitusjohtaja Goh avasi pääosin kiinalaiselle seminaariväelle myös Euroopan unionin ja muiden kv-toimijoiden sääntöviidakkoa jätteenviennille. Lähtökohtaisesti jätteiden kuljetuksille vaaditaan viranomaisten lupa. Ei-vaarallisten (non-hazardous), niin sanottujen vihreän listan jätteiden kuljettaminen kierrätykseen OECD-alueella on Goh’n mukaan poikkeus tähän sääntöön. Esimerkiksi EU:n alueella jotkin jäsenmaat hyväksyvät akkujätteen green list -tuotteeksi, toiset eivät. Joka maalla on omat menettelytavat ja säädökset, muistuttaa Goh (juuri tähän ongelmaan EU pyrkii puuttumaan komission uuden akkuasetusehdotuksen ns. level playing field -pykälillä eli että asetus tulee ottaa sellaisenaan käyttöön kaikissa jäsenmaissa, ilman perinteisiä kansallisia sovellutuksia ja poikkeuksia).
Goh viittasi esityksessään myös Baselin sopimukseen, jossa on kaksi erilaista sääntöä jätteiden vientiin. Ensimmäinen vaihtoehto on, että jätteiden viejä täyttää Baselin sopimuksen liitteen 7 ja homma on sillä selvä. Toisen vaihtoehto on, että jätteitä vievän maan on saatava vientilupa ympäristöviranomaisilta ja toimitettava kopio alkuperäisestä päätöksestä viejäyritykselle. Luvan saantiin menee helposti vähintään 2 – 3 kuukautta, varoittaa Goh. Monet yrittävät ohittaa tämän prosessin ja ilmoittavat vain, että kyseessä on luvallista, “vihreää jätettä”.
Akkujätteen vienti EU-maista vaatii myös paljon dokumentaatiota, kuten ympäristösopimuksen (artikla 5 / EC 1013/2006), notifiointisopimuksen, kuljetussopimuksen, taloudelliset vakuudet, vastaanottavan laitoksen lisenssi-, lupa- ja vakuutustiedot sekä kuljetusyhtiön lisenssi- ja vakuutustiedot. Tämän dokumentaation kasaaminen vie Goh’n mukaan noin kolme kuukautta aikaa.
Econilin ratkaisu: kuljeta mustaa massaa, älä akkuja
Korealaisyhtiön ratkaisu edellä kuvattuihin kuljetus-, vienti- ja kustannushaasteisiin on yksinkertainen: Econili tarjoaa edullisen teknologian kierrätyslaitosten rakentamiseksi eri puolille maailmaa. Yhtiön mukaan heidän teknologiansa on paitsi edullinen, myös ympäristöystävällinen eikä saastuta vesiä tai ilmaa. Laitoksen saa nopeasti käyntiin ja, mikä parasta, Econili sitoutuu ostamaan laitoksen prosessin lopputuloksena syntyvän mustan massa.
Econili esitteli seminaarissa prosessikaavioita ja kuvia tarjoamastaan akkukierrätysratkaisusta (ks. kuva 3 alla). Käsittelylinjan pituus on 36 metriä (voi asentaa myös U-muotoon) ja korkeus 6,5 metriä, joten ihan pieneen halliin ei tällaista linjastoa pistetä pystyyn. Tosin yhtiö kehui, että heidän ratkaisunsa on tilankäytöltään kompakti.
Kuva 3. Econilin prosessikuvaus. (kuva: Econili Battery Inc. 2021)
Kapasiteettia tonni tunnissa
Econilin akkukierrätysratkaisun kriittiset mitat ovat 1 000 kg akkujätettä tunnissa, tehontarve 254 kW ja tilaa linjastolle tarvitaan 186 neliömetriä. Käsittelylaitteiston käyttökustannukset ovat noin 70 dollaria / tn. Hyötysuhde on hyvä, sillä tonnista akkujätettä pitäisi syntyä 700 kg mustaa massaa (riippuu luonnollisesti käsiteltävästä kierrätysmateriaalista. Linjaston operointi vaatii kaksi ihmistä, kertoo Econili.
Kuva 4. Yhtiö lupaa, että akkujätteestä saada mustaa massaa 60 – 70 % hyötysuhteella, lisäksi talteen saadaan kuparia ja alumiinia. (kuva: Econili Battery Inc. 2021)
Yhtiön tavoitteena on saada tällaisia ensimmäisen vaiheen käsittelylaitoksia eri puolille maailmaa. Kumppaneita on kuulemma Euroopassakin. Prosessissa syntyvä musta massa kuljetetaan sitten hydrometallurgiseen käsittelyyn Econilin ja yhteistyökumppanin laitokselle Etelä-Koreaan. Mustaa massaa on helppo kuljettaa, joten edellä kuvatut haasteet laivakuljetuksiin liittyen voidaan välttää ja samalla säästetään kustannuksia, kun materiaali on tiiviissä muodossa mustana massana. Linjaston hinta on alle 100 000 dollaria, kertoi toimitusjohtaja Goh seminaarissa.
Toim. huom. Econilin teknisessä ratkaisussa ei sinällään ole mitään poikkeuksellista. Olennaista on lähinnä se, että käsittelylinjasto on suunniteltu valmiiksi, se on edullinen (myyjän arvio) ja ympäristövaatimukset on huomioitu (myyjä lupaus). Samanlaista “hub and spoke” -mallia suunnittelevat ja/tai toteuttavat monet muutkin toimijat, kuten kanadalainen Li-Cycle. Edellä kuvattu Econilin käsittelylaitos muistuttaa myös paljon suomalaisen Akkuser Oy:n kuivaprosessia. Sen sijaan Econilin tapa lähestyä markkinoita myymällä sekä käsittelylaitteisto että sitoutumalla ostamaan laitoksen tuottama musta massa jatkokäsiteltäväksi Etelä-Koreassa, on hyvä oivallus. Tavoitteena on rakentaa globaali kumppaniverkosto, ekosysteemi, joka tuottaa raaka-ainetta eli mustaa massaa korealaiselle hydrometallurgiselle laitokselle. Saman tyyppisiä suunnitelmia on varmaan myös Fortumilla oman akkukierrätysliiketoimintansa suhteen ainakin Euroopan mittakaavassa. Suomalaisille toimijoille Kiinan akkukierrätysseminaarin yksi keskeinen anti oli, että Kiinassa akkukierrätys on jo iso bisnes, kun Euroopassa painopiste on edelleen vahvasti tutkimus- ja sääntelypuolella. Tämä korostui Kiinan seminaarissa jo siitäkin syystä, että länsimaisia puheenvuoroja pitivät brittiläiset ja amerikkalaiset yliopistot ja tutkimusfirmat. Onneksi meillä Euroopassakin teolliset toimijat rakentavat vauhdilla kapasiteettiaan, hyvänä esimerkkinä Fortumin uusi akkumateriaalien kierrätyslaitos, jonka peruskivi muurataan Harjavallassa marraskuun 1. päivänä 2021. Hyvä niin, sillä aasialaiset toimijat himoitsevat samaa akkujaetta kuin eurooppalaisetkin toimijat.
Kriittisemateriaalit.fi-sivusto on Huoltovarmuuskeskuksen Teknologiapoolin hallinnoima sivusto, joka seuraa suomalaisen teollisuuden kannalta kriittisten metallien ja mineraalien sekä elektroniikkakomponenttien markkinoiden kehitystä erityisesti jatkuvuudenhallinnan ja huoltovarmuuden näkökulmasta. Lisätietoja: jarkko.vesa(at)notinnovatedhere.fi
(Julkaistu 29.10.2021)
Lähteet:
- Econili Battery Inc. esitys The 7th Global Li-Ion Battery Recycler Summit 2021 -seminaarissa 26.10.2021.
Lisää aiheesta:
Litiumioniakkujen kierrätys: mustan massan salaisuudet (ICBR 2021)
Fortum kierrättää Valmet Automotiven Salon ja Uudenkaupungin akkutehtaiden tuotantojätteen
Primobius rakentaa sähköautojen akkujen kierrätyslaitosta Saksaan
BASF kehittää kemiallista prosessia litiumin talteenottoon akkujätteestä