Akkuteollisuuden sulfaattipäästöt

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tarkasteltiin akkuteollisuudessa syntyviä sulfaattipäästöjä. Suurimman mielenkiinnon kohteina litiumioniakuissa ovat katodiaktiivimateriaali sekä sen esiaste, prekursorimateriaali, sillä ne määrittelevät pitkälti akun ominaisuudet, kuten kapasiteetin. Prekursorin valmistuksen yhteydessä syntyy sivutuotteena sulfaattiyhdistettä, tavallisesti natriumsulfaattia, joka päätyy jäteveteen.

Akkumateriaalien tarpeen tyydyttämiseksi Suomessa on käynnissä kolme erillistä tehdashanketta, joiden tuotteena on prekursorimateriaali. Suunnitelmat juoksuttaa sulfaattipitoinen jätevesi vesistöön nousivat puheenaiheeksi ja vaikuttivat opinnäytetyön aiheen valintaan. Tässä opinnäytetyössä tarkasteltiin näitä hankkeita, sulfaatin ympäristövaikutuksia ja lainsäädäntöä sekä mitä sulfaattijätteelle voitaisiin tehdä.

Yksi ongelma on akkualan puutteellinen lainsäädäntö. Ei ole ympäristönlaatunormia, joka määrittäisi päästöille sulfaatin raja-arvot. Akkualalla ei myöskään ole omaa paras käytettävissä oleva tekniikka -päätelmää, joka ohjaisi alan toimintaa. Vesistöihin laskemisen sijaan sulfaatti voidaan ottaa talteen, kierrättää tai vaikuttaa sen muodostumiseen kemikaalien valinnalla. Sulfaatti voidaan ottaa talteen kiteyttämällä ja hyödyntää kaupallisesti. Natriumsulfaatin markkinat ovat kasvussa, mutta kaukana ja hinta on matala. Kemikaaleja vaihtamalla olisi mahdollista saada arvokkaampaa sivutuotetta, mutta sillä olisi vaikutuksena valmistusprosessiin ja vaihtoehtoiset kemikaalit ovat kalliimpia. Sulfaatin kierrätys olisi järkevää, mutta valmiita ratkaisuja ei vielä ole. Kierrätys tulee todennäköisesti olemaan tulevaisuuden vaihtoehto.

This thesis looked at the sulfate emissions in the battery industry. The primary points of interest in lithium-ion batteries are the cathode active material as well as its precursor material, as they largely define the characteristics of the battery, such as capacity. During the production of the precursor, a sulfate compound, typically sodium sulfate, is produced as a by-product, which ends up in the wastewater.

To meet the demand for battery materials, three separate factory projects are underway in Finland, with precursor material as their product. Plans to siphon sulfate-rich wastewater into water bodies became a topic of discussion and influenced the choice of the thesis subject. This thesis looked at these projects, the environmental impacts and legislation of sulfate, and what could be done about sulfate waste.

One problem is the lack of legislation in the battery sector. There is no environmental quality standard that sets limit values for sulphate emissions. In addition, the battery industry does not have its own best available technology reference to guide the industry. Instead of being deposited in water bodies, sulfate can be recovered, recycled or its formation can be influenced by selection of chemicals. Sulphate can be recovered by crystallization and it can be utilized commercially. The market for sodium sulfate is growing, but it is far away and the price is low. By changing chemicals, it would be possible to obtain a more valuable by-product, but it would have an impact on the manufacturing process and alternative chemicals are more expensive. Recycling sulfate would make sense, but there are no ready-made solutions yet. Recycling is likely to be an option in the future.