Akut ovat avainasemassa pyrkiessämme kohti ilmastoneutraaliutta. Niitä tarvitaan sähköajoneuvojen virranlähteenä sekä varastoimaan uusiutuvista lähteistä saatavaa energiaa. Koska ne ovat erityisen tärkeitä vihreän siirtymän kannalta, akkuteollisuus kasvaa huimaa vauhtia. Maailmanlaajuinen kilpailu alalla on kuitenkin ankaraa, ja akkujen hinnat ovat pudonneet nopeasti. Esimerkiksi Kiinassa litium-rautafosfaattiakkujen (LFP) hinta on puolittunut vain yhdessä vuodessa, ja Euroopalla on vaikeuksia pysyä tahdissa mukana. Uskon kuitenkin, että Suomi ja Pohjoismaat pärjäävät tällä kilpaillulla alalla, jos keskitymme ja panostamme oikeisiin asioihin.
Pohjoismaiden valttikortit akkujen arvoketjussa
Kun ajatellaan akkujen arvoketjua, Pohjoismailla on useita etuja puolellaan. Ensinnäkin meillä on sekä mineraaleja että asiantuntemusta tuottaa akkuihin tarvittavia raaka-aineita. Meillä on myös erinomaista osaamista ja akkujen kierrätykseen keskittynyttä teollisuutta. Lisäksi Pohjoismaissa uusiutuvan energiantuotannon ja ydinvoiman osuus on korkea ja sähköverkko on luotettava. Se takaa puhtaan ja edullisen energian saannin, mikä on välttämätöntä energiaintensiivisellä alalla. Meillä on myös tarjolla korkeatasoista akkuihin liittyvää koulutusta.
Yksi pohjoismaisista eduista on maiden halu ja pyrkimys tehdä keskinäistä yhteistyötä. Hieno esimerkki tästä on Nordbatt-konferenssi, joka kokoaa yhteen tutkijoita ja alan edustajia akkujen arvoketjun kaikista vaiheista. Viimeisin konferenssi järjestettiin äskettäin Oslossa, ja seuraavan Nordbatt-tapahtuman järjestävät VTT ja Aalto-yliopisto vuonna 2026.
Kestävyys on kantava voimamme
Vaikka akut ovat välttämättömiä vihreän siirtymän kannalta, kansalaisia myös huolettaa, millaisia negatiivisia vaikutuksia niillä voi olla yhteiskuntaan. Nämä huolet, joihin kuuluvat myrkyllisten kemikaalien käyttö, akkutuotannon aiheuttamat hiilidioksidipäästöt sekä tarve lisätä kaivostoimintaa, ovat erittäin tuttuja myös tutkijoille ja alan teollisuudelle. Onneksi paljon on tehtävissä akkutuotannon kestävyyden kasvattamiseksi. Ja juuri tässä Pohjoismaat voivat toimia edelläkävijöinä.
Kolme tapaa mahdollistaa kestävä kasvu
Muutamia esimerkkejä mainitakseni, olen tällä hetkellä erityisen innostunut kolmesta tavasta lisätä akkutuotannon kestävyyttä:
- PFAS-vapaiden sideaineiden kehitys
PFAS-materiaaleilla tarkoitetaan per- ja polyfluorattuja alkyyliyhdisteitä, joita kutsutaan ikuisuuskemikaaleiksi niiden äärimmäisen stabiiliuden vuoksi. Stabiiliutensa vuoksi ne ovat erinomaisia sideaineita akun elektrodeille, mutta ne ovat myös myrkyllisiä. Terveys- ja ympäristöongelmia aiheuttavista PFAS-yhdisteistä kannetaan merkittävää huolta jo muutenkin, ja juuri tästä syystä niiden käyttö kielletään jatkossa EU-alueella. Vaikkei akkuteollisuus olekaan luontoon päätyneiden PFAS-yhdisteiden merkittävin lähde eikä PFAS-materiaaleja vuoda akuista niitä käytettäessä, akkujen valmistuksen ja kierrätyksen aikainen saastumisriski on silti todellinen. Niinpä on erittäin tärkeää kehittää uusia, turvallisempia sideaineita. Tehtävä ei ole mahdoton, ja esimerkkejä tällaisista on jo olemassa tutkimuksen ja teollisuuden piirissä. Tarvitsisimme kuitenkin vielä lisää panostuksia niiden kehittämiseen, jotta niitä saataisiin parannettua ja sovitettua erilaisiin akkujen kemiallisiin koostumuksiin. - Biopohjaiset materiaalit kriittisten raaka-aineiden korvaajina
Akkutuotanto ei ole vielä tulevaisuudessakaan mahdollista ilman kaivostoimintaa. Kaivostoiminnan tarvetta vähentää kuitenkin se, että joitain akkumateriaaleja pystytään tuottamaan myös biopohjaisista lähteistä. Yksi pisimmälle kehittyneistä ratkaisuista on biopohjainen hiili, josta voisi saada korvaajan kaivoksista kaivetulle tai fossiiliselle synteettiselle grafiitille. Pohjoismaissa voimme valjastaa käyttöömme myös metsäteollisuusasiantuntijuutemme. Niinpä esimerkiksi ligniiniä tutkitaan jo mahdollisena akkuanodien raaka-aineena myös VTT:llä. Kestävyyden lisäksi tällaisten materiaalien käyttö mahdollistaisi myös paikalliset arvoketjut, mikä toisi lisää huoltovarmuutta. Hiili ei ole kuitenkaan ainoa akkukäyttöön soveltuva biomateriaali. Myös selluloosapohjaisia erottimia ja biopohjaisia sideaineita voisi ottaa käyttöön, ja jopa joitain katodiaktiivimateriaaleja voisi valmistaa uusiutuvista lähteistä. - Akkujen tuotannon energiankulutus pienemmäksi kuivapäällystyksen avulla
Perinteinen tapa valmistaa akun elektrodeja on sekoittaa aktiiviset materiaalit ja lisäaineet liuottimeen, ja sitten päällystää ne virrankeräimelle. Elektrodien kuivaaminen kuluttaa runsaasti energiaa, ja voi muodostaa 40 % koko akkukennojen valmistusprosessin tuottamista hiilidioksidipäästöistä. Käytetyt liuottimet voivat myös olla myrkyllisiä. Kuivapäällystys, mikä tarkoittaa elektrodien prosessointia ilman liuottimien käyttöä, on yksi mahdollinen tapa vähentää energiankulutusta ja kustannuksia ja lisätä turvallisuutta. Uskon, että tästä menetelmästä tulee tulevaisuudessa keskeinen prosessointitapa, sillä se voi parantaa akkujen suorituskykyä ja energiatiheyttä mahdollistamalla aiempaa paksumpien elektrodien valmistuksen. VTT:llä olemme jo kehittämässä kuivapäällystystekniikkaa.
Itse työskentelen kennotuotannon parissa, joten esimerkkini keskittyivät siihen. On kuitenkin olemassa myös lukuisia muita tapoja lisätä akkujen valmistuksen kestävyyttä, kuten uudet raaka-aineiden jalostusmenetelmät, jotka voivat vähentää merkittävästi veden- ja energiankulutusta.
Päätelmät
Pitkällä tähtäimellä akkujen kestävyyden ja turvallisuuden lisääminen on ainoa tapa luoda liiketoimintaa akkutuotannon alalla. PFAS-materiaalien käyttö akuissa ja paristoissa voidaan kieltää, sähkön hinta ailahtelee, työntekijöiden turvallisuus on varmistettava, ja kriittisten materiaalien, kuten grafiitin, saannissa voi olla ongelmia. Näin ollen akkujen kestävyyden ja energiatehokkuuden lisääminen ja myrkyllisten ja/tai kriittisten raaka-aineiden käytön minimoiminen parantaa samalla myös akkuteollisuuden kannattavuutta. Puhumattakaan yleisistä positiivisista vaikutuksista ja kansalaisten kasvavasta hyväksynnästä, jotka ovat molemmat välttämättömiä akkuteollisuuden ja ylipäänsä yhteiskunnan kannalta.
Jos kiinnostuksesi aihetta kohtaan heräsi, ota yhteyttä! Etsimme yhteistyökumppaneita, joiden kanssa voimme rakentaa kestävämpää tulevaisuutta.
