Ulla Lassin kolumni: Urbaani louhinta luo harvinaisista maametalleista nopeasti liiketoimintaa

Geopoliittinen epävarmuus on viime aikoina lisännyt myös poliittista kiinnostusta kallioperän harvinaisiin maametalliesiintymiin.

Harvinaisiin maametalleihin (ns. rare earth element eli REE-metalleihin) kuuluvat skandium, yttrium sekä jaksollisen järjestelmän alkuaineet lantaanista luteniumiin. Useilla REE-metalleilla on ainutlaatuisia sähköisiä, magneettisia tai optisia ominaisuuksia, jotka tekevät niistä arvokkaita raaka-aineita teollisissa sovelluksissa ja tuotteissa.

Kiina on merkittävin REE-metallien jalostaja, yli 90 prosentin markkinaosuudellaan (Bloomberg 2024). Kiinan tuotanto vastaa noin 140 000 tonnin vuotuista REE-metallien tuotantoa.

Myös Suomi oli merkittävä REE-metallien tuottaja noin 10 % markkinaosuudella vielä 1970-luvun alkupuolella, kun täällä jalostettiin silloisesta Neuvostoliitosta tuotua apatiittirikastetta lannoiteteollisuuden tarvitseman fosforin raaka-aineeksi. Sittemmin raaka-aine on vaihtunut kotimaiseksi apatiitiksi, jossa ei ole merkittäviä REE-metallipitoisuuksia. Raaka-aineen vaihdon myötä myös REE-metallien tuotanto Suomessa päättyi.

REE-metallien erotusprosessit ovat monimutkaisia ja aiheuttavat korkeita prosessointikustannuksia.

REE-metallit esiintyvät luonnossa samoissa malmeissa, usein kuitenkin erillään, minkä vuoksi taloudellisesti hyödynnettäviä malmiesiintymiä on harvassa. REE-metallit eivät esiinny metallisessa muodossa vaan erilaisina yhdisteinä mineraaleissa, kuten oksideina, karbonaatteina, silikaatteina tai fosfaatteina. Lisäksi REE-metallien erotusprosessit ovat monimutkaisia ja aiheuttavat korkeita prosessointikustannuksia.

Myös Suomessa on tunnettuja REE-metalliesiintymiä, mm. Soklin malmio Savukoskella ja Rautalammin skandiumesiintymä, jonka hyödyntämismahdollisuuksia hiljattain tutkittiin Oulun yliopiston väitöstutkimuksessammekin (Rita Kallio, väitöstutkimus, 2022).

Miksi harvinaiset maametallit kiinnostavat?

REE-metallien ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät niistä arvokkaita raaka-aineita nykyteknologian sovelluksissa. Keskeiset REE-metallien käyttökohteet voidaan jakaa sähköiseen liikkuvuuteen, uusiutuvan energian ja puolustusteknologian sovelluksiin, mikä selittää kasvavaa maailmanlaajuista kiinnostusta.

REE-metalleja käytetään esimerkiksi tuuliturbiinien ja sähköajoneuvojen moottorien kestomagneeteissa, älylaitteissa, katalyyteissä, metalliseoksissa, lamppujen loisteaineissa, lääketieteellisessä kuvantamisessa sekä muissa elektroniikan ja optiikan sovelluksissa.

Myös NiMH-akuissa voi olla REE-metalleja osana anodin rakennetta, mutta toisin kuin usein todetaan, nykyisissä litiumioniakkuteknologiaan perustuvissa akkukennoissa ei käytetä REE-metalleja. Uudet, kiinteän elektrolyytin käyttöön perustuvat ns. solid-state akkuteknologiat tulevat lähivuosina kuitenkin lisäämään tarvetta REE-metalleille. Niissä REE-metalleja käytetään parantamaan elektrolyyttien ionijohtavuutta ja akkukennon stabiilisuutta.

Voisivatko harvinaiset maametallit olla merkittävä sysäys uudelle liiketoiminnalle myös Suomessa?

REE-metalleilla on ratkaiseva rooli energiasiirtymän ja digitaalisen siirtymän edistäjänä, ja myös materiaalitarpeet ovat moninkertaiset. Esimerkiksi älylaitteista löytyy kymmenittäin erilaisia metalleja, myös REE-metalleja.

Sähköauton valmistus tarvitsee noin kuusinkertaisen määrän metalleja perinteiseen polttomoottoriautoon verrattuna ajovoima-akun takia.

Tuulipuistot taas vaativat lähes yhdeksän kertaa enemmän metalleja kuin perinteiset polttoon perustuvat energiantuotantolaitokset.

Nopein tie REE-metallien hyödyntämiseen ja uuden liiketoiminnan synnyttämiseen ei ole uuden kaivostoiminnan käynnistäminen vaan niin sanottu urban mining. Tämä tarkoittaa prosessia, jossa kerätään ja hyödynnetään käytettyjä materiaaleja ja metalleja, kuten elektroniikkajätettä, rakennusmateriaaleja ja kulutustavaroita.

Urban mining vähentää kaivostoiminnan tarvetta, edistää kiertotalouden tavoitteita ja vähentää riippuvuutta EU:n ulkopuolisista materiaalivirroista. Mutta se myös edellyttää entistä aktiivisempaa kierrätystä ja kierrätysvirtojen hallintaa.

Tuulipuistot taas vaativat lähes yhdeksän kertaa enemmän metalleja kuin perinteiset polttoon perustuvat energiantuotantolaitokset.

Suomen yliopistoissa on jo pitkään tehty tutkimusta, jonka avulla pienetkin REE-metallien pitoisuudet voidaan ottaa talteen kuluttajaelektroniikan tuotteista ja teollisuuden sivuvirroista. Metallit ovat lisäksi suoraan hyödynnettävässä muodossa.

Yhdistämällä teollinen ja akateeminen osaaminen voisimme nopeasti luoda EU-alueellekin ainutlaatuista uutta liiketoimintaa arvokkaiden REE-metallien ympärille. Samalla parantaisimme kansallista huoltovarmuuttamme.

Kirjoittaja on Oulun yliopiston kemian professori Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksessa.