Projektin kuulumisista kerrotaan avoimessa yleisötilaisuudessa Siikalatvan kunnantalolla tiistaina 19.11. klo 18.00 Pulkkila-salissa. Tilaisuudessa on tarjolla pientä syötävää sekä kahvia ja teetä.
Samaan tilaisuuteen on GTK kutsunut mukaan Siikalatvan grafiitti vihreän siirtymän raaka-aineena -projektin ja Kupukan grafiitti Oy:n kertomaan grafiittitutkimuksistaan.
Erilaisia mineraalinäytteitä hiottuina hionta- ja kiillotuslaitteella, joka on osa GTK Mintecin rikastusmineralogista laboratoriota. Kuva: Geologian tutkimuskeskus / Matti Immonen
BATCircle2.0 –– Business Finlandin Smart Mobility and Batteries from Finland -ohjelman kärkihanke –– päättyi elokuun 2024 lopussa. Yhteisenä tavoitteena oli luoda uutta tietoa ja innovaatioita akkualan tulevaisuuden liiketoimintamahdollisuuksien edistämiseksi.
Kolmivuotisen projektin aikana yrityksissä ja korkeakouluissa tehtiin merkittävää tutkimus- ja kehitystyötä, ja sen tuloksena julkaistiin huomattava määrä tieteellisiä artikkeleita. Projekti vahvisti yhteistyötä yritysten ja tutkimusorganisaatioiden välillä tukien samalla Suomen kansallista akkustrategiaa 2025 ja parantaen Suomen kilpailukykyä akkuteollisuuden arvoketjussa. Bloomberg onkin luokitellut Suomen yhdeksi maailman johtavista maista litiumioniakkujen arvoketjussa.
Akkumateriaalien kehittäminen, kierrätys sekä raaka-aineiden louhinta, jalostus ja käsittely ovat ratkaisevan tärkeitä sähköistymisen haasteiden ratkaisemiseksi. Tieteellisen tietopohjan ja teknisen osaamisen kehittäminen luo edellytykset uusille innovatiivisille ratkaisuille.
GTK kehitti projektissa erityisesti litiumin ja koboltin etsinnässä käytettäviä menetelmiä ja mallinnustyökaluja. Nämä tutkimukset tehtiin Kaustisen litiumalueella ja Kuusamon liuskevyöhykkeellä, jossa sijaitsee kulta-kobolttiesiintymiä. Kuusamon alueella havaittiin, että maankuoren syvärakenteet (>10-20 km) vaikuttavat mineraaliesiintymien muodostumiseen. Näiden rakenteiden kartoitus auttaa ymmärtämään alueen tektonista kehitystä ja potentiaalisten esiintymäalueiden paikantamista.
Ympäristönäkökulmat ja kestävän toiminnan periaatteet olivat keskeisiä tutkimusaiheita, kun projektissa tutkittiin mahdollisuuksia parantaa akkumetallien talteenottoa teollisuuden sivuvirroista. Lisäksi kehitettiin uudenlaisia grafiitin prosessointimenetelmiä akkumateriaalien valmistusta varten. GTK tutki myös erilaisten akkujen materiaalitarpeita ja suoritti litium-, nikkeli- ja kobolttimalmien koostumuksellista karakterisointia ns. referenssimateriaalien tuottamiseksi.
”Suomalaisten grafiittiesiintymien hyödyntämiseksi tehdyt puhdistus- ja jalostuskokeet antoivat lupaavia tuloksia”, kertoo erikoisasiantuntija Jussi Pokki GTK:lta.
Lisätietoja
Jussi Pokki, erikoisasiantuntija, GTK
jussi.pokki@gtk.fi
Multikollektori-massaspektrometrilllä on mahdollista tutkia tarkemmin erilaisten materiaalien, kuten akkumineraalien jäljitettävyyttä, isotooppisuhteita.
”Uusi multikollektori-massaspektrometri on erinomainen lisä laboratorioomme. Korkeatasoiset tutkimuslaitteistot yhdessä asiantuntevan henkilökunnan kanssa mahdollistavat uusien innovaatioiden syntyä mm. vihreään siirtymään. Ja tietenkin yhteistyö asiakkaiden ja tutkimuskumppanien kanssa on tärkeä osa yhtälöä”, sanoo Kiertotalouden ratkaisut -yksikön päällikkö Marja Lehtonen GTK:sta.
Multikollektori-massaspektrometri rahoitettiin työ- ja elinkeinoministeriön myöntämällä LTAE-rahoituksella. Thermo Fisher Scientificin toimittama laite on tyypiltään Neoma MS/MS.
Sovellettu mineralogia ja isotooppigeologia ovat avaintekijöitä kallioperän ja malmipotentiaalin tutkimuksessa sekä malmiesiintymien arvioinnin ja kehittämisen kaikissa vaiheissa. Mineralogisia ja isotooppigeologisia tutkimusmenetelmiä voidaan soveltaa laajalti muidenkin geologisten materiaalien ja raaka-aineiden karakterisointiin eli määrittelyyn.
Massaspektrometrialla voidaan erotella positiivisia tai negatiivisia ioneja niiden massojen perusteella ja mitata näiden määräsuhteet. Multikollektori-massaspektrometrillä analysoidaan eri alkuaineiden isotooppisuhteita. GTK:lla tutkitaan mm. rikki-, lyijy-, uraani-, hafnium-, strontium- ja neodyymi-isotooppeja.
”Ympäristö vaikuttaa mineraaleihin ja metalleihin, mutta isotooppisuhde säilyy prosessin läpi. Radiogeenisilla isotoopeilla suhde muuttuu vain radioaktiivisen hajoamisen kautta. Näitä suhteita tutkimalla voidaan selvittää mistä mineraali on tullut ja minkä ikäinen se on. Samaan tyyliin kuin veden tai ruoan alkuperää selvitetään, jolloin isotooppisuhde kertoo, missä vesi on kulkenut tai esim. minkä alueen heinää lammas on syönyt”, kertoo tutkija Minna Myllyperkiö.
Multikollektori-massaspektrometri nopeuttaa parhaimmillaan näytteen tutkimista usealla päivällä, sillä näytettä ei välttämättä tarvitse muuttaa nestemäiseen muotoon, vaan voidaan tutkia suoraan kiinteää näytettä.
Laite on tarkka ja nopeuttaa käsittelyä
Laserilla irroitettu materiaali johdetaan massaspektrometrin plasmasoihtuun (kuvassa). Plasma on 10 000-asteinen liekki, jossa aine ionisoituu.
Multikollektori-massaspektrometri nopeuttaa parhaimmillaan näytteen tutkimista usealla päivällä, sillä näytettä ei välttämättä tarvitse muuttaa nestemäiseen muotoon, vaan voidaan tutkia suoraan kiinteää näytettä. Törmäyskammiossa voidaan korvata kemiallinen esikäsittely tuottamalla ionisoidusta näytteestä kaasujen avulla raskaampia molekyylejä, jolloin eri alkuaineiden päällekkäiset massat saadaan erilleen. Laite on kymmenen kertaa tarkempi kuin GTK:n aiempi vastaava laitteisto. Tarkkuutta tuo lisäksi se, että laite pystyy tekemään monta toisiaan täydentävää tutkimusvaihetta peräkkäin kontrolloiduissa oloissa.
Kivestä tehdään kiillotettu näyte, joko ohuthie tai epoksinappi. Näyte laitetaan ensin laseriin, joka irrottaa materiaalia näytteen pinnasta. Materiaali johdetaan massaspektrometrin plasmasoihtuun. Plasma on 10 000-asteinen liekki, jossa aine ionisoituu. Ionisoinnin jälkeen aine kiihdytetään sähkökentässä, minkä jälkeen se siirtyy esisuodattimeen, jolla voidaan erotella tarkemmin, mitä haluamme tutkia eli mitkä ionit jatkavat matkaa. Esim. strontium esiintyy luonnossa massoilla 84-88. Esisuodattimella voidaan rajata näitä selvästi kevyemmät ja raskaammat ionit pois näytevirrasta. Esisuodatin poistaa myös plasman argon-ionit, jolloin analysoitavien ionien osuus kasvaa.
Sen jälkeen ionit siirtyvät törmäyskammioon, jossa niiden annetaan reagoida kaasujen kanssa, jotta saadaan poistettua eri alkuaineiden samanpainoisista ioneista ne, joita ei tutkita. Seuraavana on vuorossa massamagneetti, jossa ionit erotellaan massan perusteella ja saadaan vain toivotut ionit valikoitua. Nämä siirtyvät multikollektoriin, jossa niiden suhteelliset määrät voidaan mitata.
Törmäyskammion ansiosta GTK pystyy laajentamaan mitattavien isotooppisysteemien valikoimaa, esim. rubidium-strontium ja kalium-kalsium-analyysit kiinteistä näytteistä tulevat uuden laitteen myötä mahdollisiksi. Muitakin isotooppisysteemejä on mahdollista kokeilla asiakkaiden tarpeisiin.
