27/05/2020

Mistä kasvua akkubuumin kylkeen?

Sähköautojen ja akkujen lisäksi Euroopan tulee pyrkiä johtoasemaan myös muilla vähähiilisyyttä tukevien teknologioiden markkinoilla, kirjoittaa vierailijabloggarimme Olli Salmi.

Olli Salmi
Toimitusjohtaja, EIT RawMaterials Baltic Sea Innovation Hub CLC

Uuden Teslan sähköauton hankkiminen omalle pihalle ei välttämättä ole paras mahdollinen ilmastoteko. Näin kiteytti ST1:n Mika Anttonen erinomaisessa vuorimiespäivien juhlapuheenvuorossaan energian ja raaka-aineiden tulevaisuudesta vuosi sitten.

Ajatus jäi mieleen kahdesta syystä. Ensinnäkin on totta, että kulutuksen lisääminen on harvoin ratkaisu ympäristöongelmiin. Kotitalouksien kulutus aiheuttaa Suomen ympäristökeskuksen mukaan yli 60 % Suomen kasvihuonekaasupäästöistä, eivätkä vähähiiliset teknologiat ole auttaneet vähentämään kulutuspäästöjä 2000-luvun aikana1.

Toinen syy on se, että ilmastonmuutoksen vastainen kamppailu edellyttää energiahuollon kokonaismurrosta, joka näyttäisi kääntävän vanhat ympäristönsuojelun lainalaisuudet päälaelleen. Uusiutuva energia on tärkeä osa ratkaisua ja tarvitsee rinnalleen energian varastointia. Molemmat edellyttävät raaka-aineiden saantia kaivoksista ja kierrätyslaitoksista sekä kykyä tuottaa pitkälle jalostettuja teknologiamateriaaleja.

Koko raaka-ainearvoketju kaivosteollisuus ja malminetsintä mukaan lukien näyttäytyykin nyt tärkeänä osana ilmastonmuutoksen ratkaisua. Vielä 1990-luvulla tällaista kehityskulkua olisi ollut hyvin vaikea hahmottaa.

Kestävän kehityksen materiaalit teknologian ytimessä

Vaikka sähköautot ja akut nähdään keskeisenä teknologiapolkuna vähähiilisempään tulevaisuuteen, on käsillä muitakin kiinnostavia polkuja eurooppalaiselle tutkimukselle ja teollisuudelle. Suuntaviivoja voi hakea esimerkiksi energiamateriaaleihin keskittyvän verkoston EMIRIn (The Energry Materials Industrial Research Initiative) viime vuoden lopulla julkaisemasta tiekartasta.

Lähtökohta on, että kehittyneiden materiaalien valmistus on yhteiskunnallisesti merkittävää toimintaa: kerrannaisvaikutuksineen alalla on Euroopassa noin 10 miljoonaa työpaikkaa, ja panos Euroopan kansantuotteeseen on yli 650 miljardia euroa. Firmoja on kaikkiaan noin 40 000.

Ilmastonmuutoksen torjunta ja materiaaliala nivoutuvat läheisesti toisiinsa ja listan kärjessä ovat kolme keskeistä EU:n ongelmaa2, jotka varmasti ovat tuttuja myös suomalaiselle teollisuudelle:

1. Loppukäyttäjät

Vähähiilisten energiaratkaisujen loppukäyttäjät löytyvät yhä useammin EU:n ulkopuolelta: Aasian maat kehittävät nopealla tahdilla omaa sähköntuotantokapasiteettiaan.

2. Materiaalien valmistus

Vähähiilisiin energiaratkaisuihin tarvittavien laitteiden, komponenttien ja korkean jalostusarvon materiaalien valmistus on siirtynyt lähemmäksi loppukäyttäjiä ja näin ollen EU:n ulkopuolelle.

3. Innovaatiot

Materiaalitekniikan innovaatiot syntyvät vähähiilisen energiantuotannon ja energiatehokkuusratkaisujen läheisyydessä. Euroopassa tehdään erinomaista perustutkimusta, mutta muualla maailmassa tutkimus keskittyy innovaatioihin, tuotantoon ja kaupallistamiseen.

Näihin ongelmiin tulisi EMIRIn mukaan pureutua viidellä eri osa-alueella:

  1. Tuuli- ja aurinkosähköratkaisut: materiaalinäkökulmasta kestävät pinnoitteet ja kestomagneetteihin tarvittavat maametalliyhdisteet ja niiden korvaaminen sekä aurinkokennoissa korkeatehoiset piikiteet, uudet lämmönsiirtonesteet ja absorptiomateriaalit ovat etusijalla.

  2. Energian varastointi akkuihin sekä sähköisen liikkumisen että sähkön lyhytaikaisen varastoinnin varmistamiseksi. Materiaalinäkökulma on hyvin laaja raaka-aineiden saatavuudesta katodimateriaaleihin ja uusissa, kiinteän olomuodon akuissa tarvittaviin materiaaleihin.

  3. Vetyteknologioiden kehittäminen sähköiseen liikkumiseen, jolloin raaka-ainetarpeet keskittyvät erityisesti katalyysimateriaaleihin. Komponenteissa kuten elektrodeissa, membraaneissa ja elektrolyyteissä sekä testaus- ja laadunvarmistuksen kehittämisessä löytyy uusia mahdollisuuksia teollisuudelle.

  4. Materiaalien kehittäminen kemialliseen energian varastointiin vedyn avulla (power-to-X) ja hiilidioksidin talteenottoon.

  5. Energiatehokkuus ajoneuvojen keveiden rakenteiden ja rakennetun ympäristön materiaalien parantamisen kautta, erityisesti hybridimateriaalien yhteensovittaminen ja materiaalien käyttöturvallisuus.

EIT RawMaterialsilla on selkeä rooli raaka-aine- ja materiaalisektorin innovaatioiden kaupallistamisessa ja Euroopan parhaiden toimijoiden verkottamisessa – rahoitusta on haettavissa yliopistojen, tutkimuslaitosten ja yritysten yhteistyöhankkeisiin.

Raaka-aineiden jäljitettävyydessä vielä kehitettävää

Koronaviruksen aiheuttama pandemia on tuonut pitkien arvoketjujen ongelmat selvästi näkyviin. Eurooppalainen vähähiilisyyttä tukeva teollisuus on täysin riippuvainen raaka-aineista, jotka pääosin tuotetaan EU:n ulkopuolella. Tähän riippuvuuteen on nyt hyvä tilaisuus puuttua nopeasti teollisuuden uudistumisen ja innovaatiotoiminnan avulla. Materiaalituotannon arvoketjut jatkavat nopeaa kehitystään koronan jälkeenkin, ja Suomen ja muun Euroopan tulee pyrkiä tämän kehityksen kärkeen niin uusien liiketoimintamahdollisuuksien kuin ympäristönkin takia.

Tällä hetkellä esimerkiksi ei ole olemassa luotettavaa tapaa varmistaa akuissa käytettävien metallien tuotannon sosiaalisia ja ympäristöön kohdistuvia vaikutuksia. Lukuisia projekteja kestävien raaka-aineiden sertifiointiin on käynnissä esimerkiksi BMW:n, Volvon, Volkswagenin ja Fordin toimesta, mutta tuloksia ja sertifikaattien laajempaa käyttöönottoa joudutaan vielä odottamaan.

No entä onko se Tesla sitten hyvä ilmastoteko? Nollapäästöihin on vaikea päästä, mutta polttomoottoriautoon verrattuna vastaus on todennäköisesti kyllä, tosin riippuen siitä missä ja millä tavoin sähköautoa käytät. Auton valmistuksessa syntyvät päästöt kompensoituvat sähköauton hyväksi parhaiten silloin, kun akkujen lataamiseen käytetty energia tuotetaan vähähiilisesti. Tällä hetkellä Euroopan maista sähköautolla ajaminen näyttäisi olevan paras ilmastoteko Ruotsissa. 

 

1 Nissinen A ja Savolainen H (toim), 2019: Julkisten hankintojen ja kotitalouksien kulutuksen hiilijalanjälki ja luonnonvarojen käyttö. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 15/2019.

2 Ierides M et.al, 2019: Advanced Materials for Clean and Sustainable Energy and Mobility. EMIRI Technology Roadmap, Sept. 2019.

Olli Salmi

Toimitusjohtaja, EIT RawMaterials Baltic Sea Innovation Hub CLC