Akkujen määrän on ennustettu kymmenkertaistuvan Euroopan markkinoilla vuoteen 2030 mennessä. Kaikki käytöstä poistuvat akut pitäisi saada kierrätykseen raaka-aineiden riittävyyden varmistamiseksi, mutta kierrätysprosessien kehittämisessä pienemmät akut näyttävät unohtuneen.
Litiumioniakut valtaavat akkumarkkinoita vauhdilla. Autoilun sähköistymiseen ja uusiutuvan energian varastointiin tarvitaan akkuratkaisuja, mutta merkittävää kasvua tapahtuu myös johdottomien työkalujen ja kevyiden sähköisten liikkumavälineiden kuten sähköpyörien akkujen määrissä.
Myös EU huomioi tämän, sillä pian voimaan astuvassa akkuasetuksessa litiumioniakuille asetetaan omat tiukat kierrätysvaatimukset. Vuonna 2026 erilliskerätyistä litiumioniakuista on saatava kierrätettyä uudelleen materiaalina vähintään 65 prosenttia ja vuodesta 2031 alkaen 70 prosenttia.
Lisäksi tärkeimmille litiumioniakkumateriaaleille (koboltti, litium ja nikkeli) on asetettu materiaalikohtaiset kierrätysvaatimukset ja niin kutsuttu sekoitevelvoite, eli velvollisuus käyttää tietty määrä kierrätysperäistä raaka-ainetta uusissa akuissa.
”Nykyinen kierrätysvaatimus on 50 prosenttia, joten kyse on isoista muutoksista. Korkeaksi asetetuilla vaatimuksilla halutaan vauhdittaa akkujen kiertotalouden kehittymistä ja vähentää Euroopan riippuvuutta kolmansien maiden raaka-aineista”, sanoo toimitusjohtaja Liisa-Marie Stenbäck Recser Oy:sta, joka huolehtii paristojen ja pienakkujen keräyksestä ja kierrätyksestä Suomessa.
Erittäin haastavaa kierrätysvaatimusten tavoittaminen on osalle litiumioniakuista, joita kerääntyy tällä hetkellä kasoittain lajittelulaitoksille. Pienien älylaitteissa käytettävien litiumioniakkujen ja isojen sähköauton akkujen väliin jää muun muassa keskikokoisten akkujen kasvava joukko, joka sisältää johdottomien työkalujen ja sähköisten liikkumavälineiden sisältämiä akkuja 1, ja joka ei tunnu kelpaavan kellekään.
Eri käyttötarkoituksiin soveltuville litiumioniakuille yhteistä on lähinnä toimintaperiaate
Litiumia litiumioniakuissa on nimestään huolimatta vain muutamia prosentteja. Litiumioniakku onkin yleisnimitys akuille, joiden toiminta perustuu litiumionien liikkeeseen negatiivisesti varautuneen anodin ja positiivisesti varautuneen katodin välillä.
Litiumakun nimi ei paljasta akkujen raaka-ainesisältöä. Tyypillisesti kaikissa litiumakuissa on kuparia, alumiinia ja grafiittia, mutta katodin koostumuksessa koboltin, nikkelin, mangaanin, raudan, fosfaatin ja muiden materiaalien pitoisuus voi vaihdella merkittävästi.
Tähän asti litiumakkujen kierrätysprosesseissa arvokkain kiertoon saatu raaka-aine on ollut koboltti. Tämän vuoksi litiumioniakut jaetaan kierrätyksen näkökulmasta korkeakobolttisiin ja matalakobolttisiin.
Korkea kobolttipitoisuus mahdollistaa suuren energiatiheyden, minkä vuoksi se on ollut suosittu akkukemia esimerkiksi älylaitteissa, joissa akun on oltava pieni ja kevyt. Mitä vähemmän akun koolla on väliä, sitä todennäköisemmin käytetty akkukemia on koboltin hinnan ja saatavuuden takia matalakobolttisempi. Tällaisia vähäkobolttisia akkuja ovat tällä hetkellä kierrätyslaitosten varastoihin kertyvät keskikokoiset johdottomien työkalujen ja kevyiden sähköisten liikkumavälineiden akut.
Isoissa litiumioniakuissa, kuten trukeissa käytettävissä akuissa, yleistyvä akkukemia on tällä hetkellä litiumrautafosfaattiakku (LFP), jossa koboltin, nikkelin ja muiden yleisten litiumioniakkuraaka-aineiden sijaan on käytetty rautaa ja fosfaattia.2
Haastavinta onkin saada toimitettua kierrätykseen keskikokoisia matalakobolttisia litiumioniakkuja. Näissä käytetty litiumakkukemia vaihtelee, eikä akun raaka-ainesisältöä pysty päättelemään akun merkinnöistä.
“Jos akun sisältö on hyvin sekalaista, sitä on vaikea erotella, jolloin akkujen kierrätyksestä syntyneen mustan massan sisältö voi olla mitä vain. Tällainen sekalainen sisältö ei kiinnosta jatkojalostajia, sillä siitä on vaikea eritellä talteen tärkeitä metalleja”, sanoo toimitusjohtaja Tommi Karjalainen kierrätyslaitos Akkuser Oy:sta, joka tarjoaa Suomessa lajittelua Recserin keräämille paristoille ja akuille sekä kierrätystä korkeakobolttisille ja nikkelipitoisille akuille.
Pulaa kierrätyskapasiteetista koko Euroopassa
“Litiumioniakkujen kierrätystä on Euroopassa kehitetty jo pitkään, mutta silti tällä hetkellä lajittelulaitosten varastoihin kerääntyy erityisesti keskikokoisia matalakobolttisia litiumioniakkuja, joita käytetään muun muassa johdottomissa työkaluissa ja sähköisissä liikkumavälineissä”, toteaa Karjalainen.
Aasiassa sen sijaan myös nämä akut kiinnostavat. Akkumateriaalien jalostus ja akkujen valmistus on vielä tänä päivänä pitkälti keskittynyt Aasiaan, jossa myös epämääräisempi sisältö menee kaupaksi.3 Monet kriittiset materiaalit valuvat Euroopasta Aasiaan.
Akkuasetuksen etenemistä seuranneen Akkukierrätys Pb Oy:n toimitusjohtaja Johanna Alakerttulan mukaan EU:n akkuasetus lähtee siitä, että Euroopassa oltaisiin eurooppalaisten raaka-aineiden ja valmistuksen varassa.
“Kyse on kuitenkin kriittisistä materiaaleista, joita tarvitaan koko ajan enemmän Euroopassa. Lähellä käsittely vähentää myös kuljetusten aiheuttamia ympäristövaikutuksia.”
EU:n akkuasetuksen tavoitteiden mukaisesti akuille tulisi jatkossa löytyä kierrätysratkaisu EU:n sisältä eli kierrätysprosesseja on kehitettävä myös EU:ssa.
Voisiko sähköautojen akuille kehitettyjä kierrätyslaitoksia hyödyntää myös pienemmille akuille?
Täysin mahdotonta matalakobolttisten litiumioniakkujen kierrätys ei Euroopassakaan ole. Erityisesti Fortum satsaa sähköautojen akkujen kierrätyskapasiteetin rakentamiseen Suomessakin.
Sähköautojen litiumioniakkujen kierrätyslaitoksilla voisi periaatteessa käsitellä muitakin keskikokoisia matalakobolttisia akkuja. Litiumioniakkujen kierrätystä tutkinut Mari Lundström Aalto-yliopistosta kuitenkin toteaa, että pienten ja keskikokoisten kuluttaja-akkujen kohdalla voi nousta ongelmaksi niistä tehdyn massan sisältämät epäpuhtaudet.
Toinen matalakobolttisten litiumioniakkujen kierrätystä hankaloittava tekijä on niissä jäljellä oleva varaus, joka voi kierrätysprosessissa aiheuttaa oikosulun ja tulipalovaaran.4 Varaus ei estä pienimpien akkujen käsittelyä varaus ja isommista sähköauton akuista varaus on helppo purkaa. Näiden väliin jäävä sekalainen keskikokoisten akkujen joukko on sen sijaan haastavampi, koska varauksen purku voidaan joutua tekemään käsityönä akku kerrallaan.
Varauksen voi pyrkiä poistamaan myös kemiallisilla menetelmillä, jossa akku upotetaan suolaliuokseen. Karjalaisen mukaan tässä haasteena on se, että akku lopettaa purkamisen jossain vaiheessa, vaikka akku ei ole tyhjä. Kemiallinen purku ei ole siis kovinkaan luotettava. Yksi lisähaaste akkujen kierrätyksessä on myös vielä toistaiseksi pienet volyymit.
“Euroopassa ei edes voi olla satoja isoja kierrätyskeskuksia akuille, sillä suurin osa akuista on vielä käytössä. Isoin tarve on vasta kymmenen vuoden päästä”, toteaa Lundström.
Vaikka tarve kasvaa vasta tulevan vuosikymmenen aikana, tulisi kierrätyskapasiteetin olla valmis ennen sitä. Tähän tarvitaan panostusta myös muilta tahoilta.
Jo suunnitteluvaiheessa tulisi huomioida tuotteen kierrätettävyys
Karjalaisen mukaan parasta olisi, että olemassa olevaa infraa voisi hyödyntää kierrätysprosessissa ilman mittavia muutoksia. Toisin sanoen jo valmistuksessa tulisi huomioida elinkaaren loppupää.
Myös Lundström painottaa tuotesuunnittelua. Akut pitäisi suunnitella niin, että ne olisi helppo kierrättää.
Kierrätettävyyttä pyritään edistämään EU:n akkuasetuksen myötä monin keinoin, kuten edellyttämällä akkujen irrotettavuutta, vaatimalla kierrätystä helpottavia merkintöjä ja tietoa akkuihin sekä korostamalla entisestään tuottajavastuuta.
Tuottajavastuu tarkoittaa sitä, että tuottajan eli valmistajan tai maahantuojan, tulee järjestää kustannuksellaan markkinoille saattamiensa akkujen kierrätys niiden tullessa tiensä päähän. Tämä takaa sen, että kierrätyksen toteutuminen ei ole vain kierrätysmateriaalin raaka-ainearvon varassa, vaan myös vaikeasti kierrätettävien matalakobolttisten akkujen kierrätyspalveluiden tuottaminen voi olla kierrätyslaitoksille kannattavaa.
EU:n akkuasetukseen on kirjattu tuottajavastuumaksujen mukautumisperiaate, jolla halutaan palkita tuottajia tuotesuunnitteluun tehdyistä panostuksista.
“Recserissä kierrätyksen kustannukset jaetaan jo nyt tuottajien kesken niin, että helposti kierrätettävillä akuilla on alhaisempi kierrätysmaksu kuin hankalammin kierrätettävillä”, Liisa-Marie Stenbäck sanoo.
Myös pienien akkujen kierrätysteknologioiden kehittämiseen tutkimusta ja rahoitusta
Litiumioniakkujen kierrätykseen tulevat määrät ovat vielä pieniä, mutta koko ajan kasvussa. Lundström kertoo, että on paljon yksittäisiä innovaatioita ja tutkimusaiheita, joilla pyritään parantamaan kierrätystä.
Käynnissä onkin eräänlainen siirtymävaihe. Siirtymä ei kuitenkaan tapahdu itsestään. Tommi Karjalainen toivoisi enemmän lainsäädännön tukea ja investointeja, jotta resursseja voitaisiin kasvattaa.
Myös Stenbäck ja Alakerttula painottavat, että aktiivisten kuluttajien lisäksi tarvitaan keinoja helpottaa ja vauhdittaa kierrätysraaka-ainemarkkinoita. EU:n akkuasetukseen sisällytetty sekoitevelvoite eli velvoite käyttää uusissa akuissa tietty määrä kierrätysperäistä raaka-ainetta on merkittävä uudistus.
Lisäsi tarvitaan jätteeksi luokittelun päättymistä koskevan sääntelyn kehittämistä kierrätysraaka-aineiden tuotteistamisen helpottamiseksi. Toivottavaa olisi myös, että Suomessakin suunnattaisiin tutkimus- ja kehitysrahoitusta myös lajittelulaitosten varastoihin kertyvien keskikokoisten litiumioniakkujen kierrätysprosessien kehittämiseen.
”Erilaisia akkuhankkeita on käynnissä kymmenittäin, mutta ne tuntuvat keskittyvän enimmäkseen sähköauton akkuihin. Toivoisimme jonkin hankkeen keskittyvän pienempien litiumakkujen kierrätyksen haasteisiin, sillä Suomessa kerätään ja kierrätetään niitä vielä vuosia enemmän kuin sähköautojen akkuja”, Stenbäck toteaa.
[1] Kannettavien ladattavien akkujen markkinoille saatettu määrä EU:ssa vuosina 2010–2040 on ennustettu lisääntyvän 330 miljoonasta yksiköstä vuonna 2010 680 miljoonaan yksikköön vuonna 2050 (+105 %). Sähköisten liikkumavälineiden akkujen määrän Euroopan markkinoilla puolestaan ennustetaan kasvavan vuosina 2010–2040 alle miljoonasta yksiköstä 17 miljoonaan yksikköön. Jätevirrat kehittyvät viiveellä litiumioniakkujen pitkähkön käyttöiän (keskimäärin 4–10 vuotta) vuoksi. Ks. Huisman, J., Bobba, S., “Available for Collection” study on alternative collection targets for waste portable and light means of transport batteries, EUR 30746 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2021.
[2] Lue lisää litiumakkutyypeistä: https://batteryuniversity.com/article/bu-205-types-of-lithium-ion. Hyvä artikkeli litiumioniakkujen kierrätyksen haasteista: https://www.kriittisetmateriaalit.fi/litiumioniakkujen-kierratys-mustan-massan-salaisuudet-icbr2021/.
[4] Litiumioniakkujen tulipaloriski perustuu elektrolyyttinä käytettyyn palavaan nesteeseen ja nk. lämpökarkaamisilmiöön. Lue lisää: https://www.paristokierratys.fi/blog/2020/09/15/kierrossa-tasta-syysta-kaytettyjen-litiumakkujen-ja-paristojen-virtanapojen-suojaaminen-on-erityisen-tarkeaa/
Lue lisää EU:n akkuasetuksen tavoitteista ja vaatimuksista
- #Akkuasetus: EU:n tuleva akkuasetus nostaa tuottajavastuun keskiöön ja muuttaa tapamme käyttää, valmistaa ja kierrättää akkuja ja paristoja
- #Akkuasetus: Näin Valmet Automotive valmistautuu digitaaliseen akkupassiin
- #Akkuasetus: Akkujen uudet merkinnät edistävät turvallisuutta ja kierrätystä
- #Akkuasetus: Paristojen ja akkujen keräysastetta halutaan kiristää EU:ssa ja samalla muuttaa laskentatapaa realistisemmaksi
- #Akkuasetus: Sopu EU:n akkuasetuksen sisällöstä syntyi viimein – millaisia kompromisseja saatiin aikaiseksi?
Tämä artikkeli on osa paristo- ja akkutuottajayhteisöinä toimivien Recser Oy:n ja Akkukierrätys Pb Oy:n yhteistä EU:n akkuasetusaiheista viestintää. Voit tilata ajankohtaisimmat uutiset aiheesta myös uutiskirjeenä.