Platinaryhmän metallit (PGM)

Mitkä metallit kuuluvat platinaryhmään?

Platinaryhmän metallit eli PGM-metallit (englanniksi platinum-group metals) ovat kuuden alkuaineen joukko, joka esiintyy yhdessä samoissa esiintymissä. Platina ja palladium ovat ryhmän suurimmat metallit tuotannon ja käytön mukaan. Rodium, iridium, ruteeni ja osmium esiintyvät pääosin platinan ja palladiumin seurassa, ja niitä saadaan talteen samojen malmien jalostuksessa.

Missä palladiumia käytetään?

Palladiumia käytetään eniten bensiiniautojen katalysaattoreissa, koska se hoitaa pakokaasujen puhdistuksessa saman työn kuin platina mutta on historiallisesti ollut edullisempaa. Siksi autoteollisuus on siirtynyt käyttämään sitä bensiinimoottoreissa platinan sijaan, kuten USGS toteaa.

Autoteollisuuden lisäksi palladiumia on elektroniikassa, esimerkiksi kovalevyissä, hybridipiireissä ja monikerroskeraamisissa kondensaattoreissa. Lisäksi sitä käytetään kemianteollisuuden ja öljynjalostuksen katalyytteinä sekä hammas- ja lääketieteellisissä tuotteissa. Autoteollisuuden osuus kaikesta uudesta platinan, palladiumin ja rodiumin kysynnästä oli alan järjestön mukaan yli puolet (61 prosenttia Johnson Matthey -yhtiön laskelmassa). Palladiumin kysyntä seuraa siis erityisesti bensiiniautojen valmistusmääriä: kun niitä valmistetaan vähemmän, myös palladiumin tarve pienenee.

Miksi katalysaattori sisältää jalometalleja?

Katalysaattori sisältää platinaryhmän metalleja, koska ne nopeuttavat pakokaasun haitallisten yhdisteiden hajoamista ilman, että ne itse kuluvat. Metallit ovat ohuena pinnoitteena keraamisessa kennorakenteessa terässuojuksen sisällä, ja kuuma pakokaasu virtaa kennon tuhansien pienten kanavien läpi.

Perinteisessä kolmitoimikatalysaattorissa työ jakautuu näin:

• Platina ja palladium hapettavat hiilimonoksidin ja palamattomat hiilivedyt hiilidioksidiksi ja vedeksi.
• Rodium pelkistää typenoksidit typeksi ja hapeksi.
• Ceriumoksidi varastoi happea ja luovuttaa sitä tarpeen mukaan. Cerium on yksi harvinaisista maametalleista.

Tarvitaanko platinaa vetyautoissa?

Vetyauton polttokennossa on platinakatalyytti, joka yhdistää vedyn ja hapen sähköksi ja vedeksi. Joissain polttokennoissa platinan kanssa käytetään ruteenia. Vedyn valmistuksessa elektrolyysillä platina ja iridium ovat PEM-elektrolyysereissä vastakkaisilla puolilla: platina vetyä tuottavalla puolella ja iridium happea tuottavalla.

Vety ei ole tällä hetkellä platinan suurin käyttökohde. Johnson Matthey -yhtiön tuoreimman markkinaraportin mukaan ensimmäinen kaupallisen mittakaavan iridiumin käyttö PEM-elektrolyysissä on alkamassa, ja iridiumin kysyntä voi kasvaa kahden suuren eurooppalaisen vihreän vedyn hankkeen valmistuttua. Platinan kysyntä taas painuu autoteollisuudessa, jos akkusähköautojen tuotanto kasvaa, mutta raportin mukaan EU:n ja Yhdysvaltojen säännösmuutokset voivat pidentää katalysaattoreita tarvitsevien polttomoottoriautojen, esimerkiksi ladattavien hybridien, aikaa.

Mistä platinaryhmän metallit tulevat?

Maailman platinaryhmän metallit tulevat harvoista esiintymistä. USGS:n mukaan suurimmat resurssit ja varannot ovat Etelä-Afrikan Bushveldin kompleksissa. Platinaa louhitaan Etelä-Afrikassa moninkertainen määrä muihin maihin verrattuna. Palladiumia louhitaan Venäjällä ja Etelä-Afrikassa lähes yhtä paljon.

Tuotantoon vaikuttavat samat asiat kuin muuhunkin syväkaivostoimintaan: korkeat kustannukset, työselkkaukset ja sähkönsaannin häiriöt Etelä-Afrikassa sekä Venäjällä alhaisemmat malmipitoisuudet ja häiriöt tehtaissa. Toinen tärkeä lähde on kierrätys: USGS:n mukaan käytetyistä ja uusista romuista otettiin maailmassa talteen noin 120 000 kilogrammaa palladiumia ja platinaa vuodessa. Kun hinnat ovat korkeat, katalysaattoreiden keräily vilkastuu.

Euroopan komission kriittisten raaka-aineiden luettelossa platinaryhmän metallit ovat omana ryhmänään kriittisiä materiaaleja, kuten myös kevyet ja raskaat harvinaiset maametallit. Lisää luettelosta ja sen perusteista kertoo sivu kriittiset raaka-aineet.

Mikä PGM-metalli liittyy mihin uutiseen?

Platinaryhmän metalleista kirjoitettaessa sama sana peittää eri markkinat, ja seuraavat nyrkkisäännöt auttavat lukemaan uutisia:

• Jos uutinen koskee bensiiniautojen tuotantoa, olennaisia ovat palladium ja rodium, koska niiden kysyntä riippuu eniten bensiinikatalysaattoreista.
• Jos uutinen koskee vihreää vetyä, kyse on yleensä iridiumista ja platinasta.
• Jos uutinen koskee tietokeskuksia, mukana on usein ruteeni ja platina kiintolevyjen takia.
• Jos uutinen koskee kaivosten häiriöitä, katse kannattaa suunnata Etelä-Afrikkaan platinan osalta ja Venäjään ja Etelä-Afrikkaan palladiumin osalta.

Onko Suomessa platinaryhmän metalleja?

Suomessa platinaryhmän metalleja esiintyy nikkeli-kuparimalmien yhteydessä. Geologian tutkimuskeskus GTK:n kaivosluettelon mukaan Sodankylän Kevitsan kaivoksella louhitaan nikkeliä, kuparia, kultaa, kobolttia ja platinaryhmän metalleja, ja tuotteina ovat nikkeli- ja kuparirikasteet. Platinaryhmän metalleja on lisäksi esiintymissä ja hankkeissa, kuten Sakatissa ja Suhangossa. Hankkeiden lupatilanne muuttuu, joten ajantasaisen tilanteen löytää GTK:n kaivosluettelosta.

Lähteet

• U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries, Platinum-group metals.
• International Platinum Group Metals Association: About PGMs.
• Johnson Matthey: PGM Market Report.
• Geologian tutkimuskeskus GTK: Kaivokset ja kaivoshankkeet.
• HJS: Three-way catalytic converters (teknistä taustaa).
• Euroopan komissio: Critical raw materials.