GTK: Raaka-aineiden arvoketjussa on pullonkauloja – välähdys kokonaiskuvasta saatu, keskustelu alkanut ja ratkaisuja etsitään

GTK:n uutinen

Siirtyminen vähähiilisiin ratkaisuihin on erittäin ajankohtainen aihe. Geologian tutkimuskeskus GTK on halunnut selvittää materiaali- ja energiajärjestelmien välistä yhteyttä vähähiilisyyteen siirtymisen edellytysten parantamiseksi julkaisemalla apulaistutkimusprofessori Simon P. Michauxin tutkimusraportin syksyllä 2021. Se tuo esiin alustavat laskelmat ja laajan aiheen systeemiset keskinäisriippuvuudet. Keskustelu ja yhteistyö eri alojen toimijoiden kanssa sekä havaintojen jalostaminen tieteellisiksi julkaisuiksi jatkuu. Tässä muutamia vastauksia keskustelussa nousseihin kysymyksiin, joita tarkennetaan mukana olevalla videolla.

Tutkimusraportti ”Assessment of the Extra Capacity Required of Alternative Energy Electrical Power Systems to Completely Replace Fossil Fuels” on kuva vuoden 2018 tilanteeseen, joka oli raportin tekoaikana viimeisin vuosi, johon koronaviruksen tuoma poikkeusaika ei ollut vaikuttanut. Raportissa esitetään skenaariot siitä, miten fossiiliseen energiaan pohjautuva järjestelmä siirrettäisiin sellaisenaan vähähiiliseksi ilman esim. kulutuksen vähentämistä. Hän ei ehdota, että se sellaisenaan siirrettäisiin, koska energiatulevaisuutemme on uusituvan energian tuotantokykyä paljon laajempi kysymys.

Nyt tehtyjen laskelmien lopputulosten mittakaavoihin vaikuttavat suuresti laskelmien oletukset sekä teknologiavaihtoehdot, ydinvoiman osuus, synteettisen polttoaineiden kehitys monen muun tekijän ohella.

”Kokonaiskuvan rakentamisessa miten materiaalijärjestelmä ja energiajärjestelmä nivoutuvat yhteen on vielä selvitettävää, erityisesti kun lähestytään raaka-aineiden käyttöön saamisen konkretiaa, joka kattaisi koko valmistuksen kaaren aina kaivuusta, rikastuksesta, jalostuksen, välituotteiden tai komponenttien ja lopputuotteiden valmistuksen kautta kierrätykseen. Esimerkiksi Suomen tunnetuista kobolttivarannoista on rikastettavissa vain alle puolet koboltin sitouduttua tavallaan vääriin mineraaleihin. Kierrätyksessä puhutaan samankaltaisista haasteista ja siksi korostetaan kierrätettävyyden huomioimista jo tuotteen suunnitteluvaiheessa. Luonnon mineraaleissa tätä vaihtoehtoa ei ole. ”, sanoo tiede- ja innovaatiojohtaja Saku Vuori.

Riittävätkö raaka-aineet? Kyllä ja ei

Kallioperässä on runsaasti metalleja ja mineraaleja, eikä niiden ole arvioitu loppuvan. Ongelmana on niiden hyödynnettävyys ja saatavuus. Kiertotalouden menetelmien kehittäminen on tärkeää, mutta nyt kierrossa ei vielä ole tarpeeksi mitä kierrättää. Nykymallilla tuotanto ei pysty vastaamaan tarpeeksi nopeasti muuttuvaan ja kasvavaan raaka-aineiden kysyntään. Tämän huolen jakavat mm. Euroopan komissio, Maailmanpankki ja Kansainvälinen energiajärjestö IEA.

”Energiamurroksen ja kasvavien materiaalitarpeiden (sisältäen erilaiset kallioperästä louhittavat mineraalit ym. raaka-aineet sekä sekundääriraaka-aineet) yhteydestä ei siis ole epäselvyyttä, ja haasteiden ratkaiseminen vaatii systeemistä globaalia perspektiiviä. Ja nämä asiat pitää ratkaista, ei ole muuta vaihtoehtoa”, sanoo apulaistutkimusprofessori Simon P. Michaux.

Onko fossiilisille polttoaineille yhtä korvaajaa?

Ratkaisuvaihtoehtoja on useita – ja niitä on haettava useista eri lähteistä. On syytä olettaa, ettei mikään yksittäinen teknologia ratkaise kokonaisuutta, vaan monia erilaisia tarvitaan. Teknologia kehittyy jatkuvasti ja näin myös uusia ratkaisujakin löytyy.

Mikä olisi ratkaisu tuuli- ja aurinkoenergian varastointiin ja miksi puskuria tarvitaan?

Videolla Answers to Hot Topics Around Simon P. Michaux’s Report Simon P. Michaux kertoo puskurin ja varastoinnin tarpeesta ja mm. avaa Net-Zero America -raportin taustaoletuksia.

Epävarmuuksia on, mutta laskelman perusteella akut eivät ole ratkaisu pitkän aikavälin energiavarastointiin. Laskennallisesti materiaalitarpeet, puhumattakaan kustannukset, ylittäisivät kaikki harkittavissa olevat mahdollisuudet. Tarvitaan erilaisia energianvarastointitapoja tästä hyvänä esimerkkinä on Power to X (P2X)-kokonaisuus.

Työ tulevaisuuden energia- ja materiaalijärjestelmän hahmottamiseksi jatkuu – ja tarkentuu edelleen palautteen perusteella. Pyrimme jatkuvasti tunnistamaan reunaehtoja. Jatkamme vuoropuhelua eri toimijoiden kanssa yhdessä työstäen.

Tärkeimmät nostot Simon P. Michauxin tutkimusraportista

Videolla GTK:n apulaistutkimusprofessori Simon P. Michaux kertoo avainasioita tutkimusraportistaan ”Assessment of the Extra Capacity Required of Alternative Energy Electrical Power Systems to Completely Replace Fossil Fuels”. Hän myös kertoo raaka-aineiden tuotantoketjun pullonkauloista ja miksi tarvitsemme uuden suunnitelman.

Vastauksia kysymyksiin Simon P. Michaux’n raportista

Simon P. Michaux vastaa seuraaviin kysymyksiin:

• Onko fossiilisille polttoaineille yhtä korvaajaa?
• Mitä akkujen kemiallista koostumusta käytettiin?
• Miten tutkimus vertautuu muihin tutkimuksiin?
• Minkä kokoinen puskuri on riittävä energiajärjestelmälle?
• Mikä on energiantuotannon hyötysuhteen (EROEI) rooli laskelmissa?

Kommentit ja keskustelu Peter Handley, Jukka Leskelä, Simon Michaux ja Saku Vuori

Webinaarissa oli mukana keskustelemassa

• Peter Handley, yksikön päällikkö, energiavaltaisten teollisuudenalojen raaka-aineiden yksikkö, Euroopan komission sisämarkkinoiden, teollisuuden, yrittäjyyden ja pk-yritystoiminnan (GROW) pääosastossa.
• Jukka Leskelä, toimitusjohtaja, Energiateollisuus ry

Tällä videolla on heidän kommenttinsa aiheesta ja keskustelu heidän sekä Saku Vuoren ja Simon P. Michauxin välillä sekä vastauksia yleisön esittämiin kysymyksiin. Alussa on tutkimusprofessori Tommi Kauppilan esitys siitä, miten GTK tällä hetkellä edistää vihreää siirtymää.

Lisätietoja: GTK