Tutkimus vie kohti kestävää kaivostoimintaa ja materiaalitehokkuutta

4.5.2016

Suomen kallioperä on suotuisa monenkin metallin esiintymille. Perinteisten ja aivan uusien metallien kysyntä kasvaa jatkuvasti. Tärkeäksi nousee mineraalivarojen hyödyntäminen kestävällä kaivostoiminnalla ja paremmalla materiaalitehokkuudella. Tarvitaan myös metallien kierrätystä ja uusia, korvaavia materiaaleja.

Suomen Akatemian tutkimusohjelma Mineraalivarat ja korvaavat materiaalit (MISU) hakee laaja-alaista tutkimustietoa erityisesti metallisista mineraaleista ja niitä korvaavista materiaaleista sekä edistää kansainvälistä tutkimusta. Viisivuotinen ohjelma (2014–2019) on alkuvaiheessaan. Ohjelman avausseminaari pidettiin huhtikuun lopussa.

Kaivostoiminta on hitaasti kehittyvä syklinen ala, jota ohjaavat muiden muassa mineraalien ennustettu tulevaisuuden tarve, kaivostoiminnan kannattavuus, metallien maailmanmarkkinahinnat, mineraalivarantojen kartoituksen taso sekä poliittiset päätökset. Hyvin erilaiset vaikuttimet tekevät ennustamisen ja päätöksenteon todella vaikeaksi – etenkin, kun kaivoksen perustaminen on pitkä prosessi.

"Tarvittava aika malmilöydöksen tekemisestä kaivostoiminnan aloittamiseen pitenee koko ajan. Aikaisemmin se oli keskimäärin kymmenkunta vuotta, nyt se on 20–25 vuotta. Ympäristöselvityksiä tietenkin tarvitaan, mutta kaivostoimintaan vaaditaan kaikenlaisia muitakin lupia, ja niiden saaminen vie liian pitkään", sanoo Luulajan teknillisen yliopiston mineraalitalouden professori Magnus Ericsson, joka puhui akatemiaohjelman avausseminaarissa.

Ericssonin mukaan myös mineraalivarantojen kartoitus on luonteeltaan hyvin syklistä toimintaa.

"Kartoituksen pitäisi perustua mineraalien tulevaisuuden kysyntään, mutta käytännössä toiminnan laajuus perustuu edellisen vuoden metallihintojen indeksiin. Mineraalipotentiaalin kartoitus laahustaa siis jäljessä, ja siihen tarvittaisiin enemmän panostusta, lähinnä valtion puolelta", Ericsson sanoo.

Hänen mielestään alalla katsotaan yleensäkin liikaa taaksepäin. Useimpien metallien maailmanmarkkinahinta on laskenut selvästi viime vuodesta, mutta monen hinta on kohonnut alkuvuodesta 2016.

"Metallihintojen kehityksen ennustaminen on lähes mahdotonta. Oma optimistinen näkemykseni on, että pohjahinta saavutetaan vuosina 2016–2017, ja sen jälkeen tulee taas nousua", Ericsson sanoo.

Rautaa ja kuparia tarvitaan edelleen eniten

Kun Euroopassa puhutaan kasvavasta metallien tarpeesta, katse kääntyy pohjoiseen. Geologiselta rakenteeltaan Fennoskandian kilpi on samantyyppinen kuin tärkeät kaivosalueet Australiassa, Kanadassa ja Etelä-Afrikassa. Suomessa ja Ruotsissa mineraalipotentiaalin kartoitus onkin EU:n edistyneintä.

"Suomessa on tehty yksi maailman tärkeimmistä malmilöydöistä, Sakatin kupari-nikkelimalmi Sodankylän lähellä", Ericsson toteaa.

"Pohjoismaissa olemme lähellä markkinoita, meillä on kansainvälisesti johtava kaivostekniikan klusteri, toimimme EU:n ympäristökriteerien mukaan ja panostamme tutkimukseen ja tuotekehittelyyn. Toisaalta kustannustaso on korkea, ja kritiikki kaivostoimintaa kohtaan kasvaa."

Maailmankaupassa tärkeimmät metallit ovat hinnoissa laskettuna rauta, kupari ja kulta. Ericssonin mielestä kriittisimmät mineraalit jatkossakin ovat rauta, kupari, kalium ja fosfaatti. Hän ei ole erityisen innostunut viime vuosina paljon esillä olleista harvinaisista maametalleista ja muista hightech-metalleista, joilla on kysyntää etenkin elektroniikassa ja energiatekniikassa.

"Nämä uudet metallit ovat volyymeiltaan todella pieniä, ja EU:n hypetys niiden ympärillä johtuu pitkälti politiikasta: maailmanmarkkinoilla Kiina on käytännössä ainut tuottaja. Pitää olla erittäin varovainen, jos niitä lähtee tuottamaan. Riskit ovat suuret ja taloudellinen hyöty on joka tapauksessa pieni."

Ericssonin mielestä Suomessa voitaisiin mieluummin kehittää uusia, ympäristöystävällisempiä tapoja, joilla harvinaisia maametalleja sisältäviä malmeja ja rikasteita voitaisiin käsitellä metallien erottamiseksi toisistaan. Se on hankala tehtävä, ja ongelmien ratkaisemiseksi vaaditaan paljon tutkimustyötä.

Etelä-Afrikassa vedenkäyttö on kaivoksille haaste

Mineraalivarat ja korvaavat materiaalit -akatemiaohjelma kannustaa suomalaisia tutkimusryhmiä kansainväliseen yhteystyöhön. Suomen Akatemia toteutti viime vuoden projektihaun yhdessä kahden muun tutkimuksen rahoittajaorganisaation kanssa. Ne ovat Etelä-Afrikan NRF ja Chilen CONICYT. Ohjelmaan kuuluu nyt 14 kansallista projektia sekä neljä projektia yhdessä eteläafrikkalaisten ja yksi projekti yhdessä chileläisten tutkijoiden kanssa.

Etelä-Afrikka ja Chile ovat molemmat tärkeitä kaivosteollisuusmaita. Yhteistyö antaa uusia näkökulmia tutkimustarpeisiin.

"Etelä-Afrikan kaivosteollisuudessa päällimmäisin haaste on vedenkäytön hallinta. Vesi on niukka ja hyvin epätasaisesti jakautunut luonnonvara. Luonnon valumia on rajatuilla alueilla vuoristossa ja sateesta puolet tulee pinta-alalle, joka vastaa alle kymmenesosaa koko maasta. Kaivokset sijaitsevat tyypillisesti kuivilla alueilla", toteaa professori Jeremy Mann Kapkaupungin yliopistosta (University of Cape Town, Centre for Minerals Research).

Etelä-Afrikan bruttokansantuotteesta 8,3 prosenttia tuli vuonna 2013 kaivosteollisuudesta, ja maan tavaraviennistä yli neljännes on mineraaleja. Hyödynnettäviä mineraalivarantoja on riittämiin – esimerkiksi kromi-, magnesium- ja platinavarannot ovat maailman suurimmat. Tunnetuista platinavarannoista peräti 96 prosenttia sijaitsee Etelä-Afrikassa.

"Vedenkulutuksesta vain 2,5 prosenttia menee kaivosteollisuuden tarpeisiin. Kasvavan väestön ja talouden myötä kulutusveden tarve kasvaa kuitenkin nopeasti, ja teollisuuden on yhä vaikeampaa saada tarvittavia lisenssejä raakaveden käyttöön. Lisäksi on ongelmia pohjaveden saastumisen kanssa, johon myös kaivosteollisuus on syyllinen", Mann sanoo.

"Hallituksellemme vedenkäytön hallinta on hyvin vakava kysymys. Kaivosteollisuudelle se on tutkimuksen ja tuotekehityksen avainalueita. Päällimmäisenä on huoli veden riittävyydestä."

Jokaiselle kohteelle räätälöity ratkaisu

"Kaivosteollisuuden lyhyt ja keskipitkä t&k kohdistuu aiheisiin kuten suljetut vedenkierrot, päästöjen ja jätevesien sisältämien aineiden kaupallinen hyödyntäminen ja vesitehokkaat tuotantoprosessit", Mann sanoo.

"Vastausten löytäminen näihin haasteisiin vaatii runsaasti perustutkimusta, mutta samalla ratkaisut on räätälöitävä jokaiselle kohteelle erikseen."

Mann toivoo, että suomalaistutkijat saavat yhteistyön kautta rahoitusta tarvittavan perustutkimuksen tekoon. Hänen mukaansa Etelä-Afrikassa julkinen rahoitus hoituu ainoastaan, jos tutkimus vaikuttaa suoraan kansantalouteen.

Mann on itse mukana MISU-ohjelman yhteistyöprojektissa Kapkaupungin yliopiston ja Aalto-yliopiston välillä. Siinä arvioidaan vettä säästäviä ratkaisuvaihtoehtoja mineraalien prosessoinnissa.

"Suomi on kaivosalan t&k:ssa hyvä yhteistyökumppani, koska suomalaisilla on omaa kaivos- ja prosessilaitteiden valmistusta. Projektissamme partnereiden osaaminen täydentää hyvin toisiaan. Suomalaiset hallitsevat vesianalyysin menetelmät. Meillä on erikoisosaamista siitä, miten veden laatu ja lisättävät reagenssit vaikuttavat rikasteiden vaahdotukseen."

"Perustutkimuksen jälkeen molemmat osapuolet saavat teknistä ominaisosaamista yhdestä kohteesta. Sitä osaamista voi soveltaa muualla ja räätälöidä ratkaisuja muihin kohteisiin", Mann sanoo.

Lue lisää aiheesta: Uutta laseranalytiikkaa ja Terrafamen mahdollisia terveyshaittoja

Teksti ja henkilökuvat: Harriet Öster
Kaivoskuva: Wikipedia, Pond5

Viimeksi muokattu 16.5.2016
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »