Aalto-yliopiston kemian tekniikan ja metallurgian laitoksen professorilla Mari Lundströmillä on työpöydällään valtava haaste.
Sisko Loikkanen
Mari Lundström etsii työkseen menetelmiä, joilla metallit saataisiin tehokkaasti talteen käytöstä poistuneista teknisistä laitteista, kuten puhelimista, tietokoneista ja muusta elektroniikasta.
”Tulevaisuuden maailma on yhä metalli-intensiivisempi. Metalleja tarvitsevat valtavia määriä esimerkiksi tuulienergian tuotanto ja akkuteknologia. Metallien kierrättämistä on pakko lisätä”, professori sanoo.
Lundströmin ryhmän noin 30 tutkijan työsarka ulottuu primääriraaka-aineen jalostamisesta metalliesineiden kierrätykseen ja prosessien parantamiseen.
”Olemme esimerkiksi selvittäneet, kuinka akuista saadaan irti grafiitti ja miten kulta otetaan talteen myrkyttömällä syanidittomalla kloridipohjaisella menetelmällä.”
Lundströmin omaa alaa on hydrometallurgia, metallien erottaminen raaka-aineista vesipohjaisisten liuoksien, kuten happojen ja emäksien avulla. Lisäksi hän hyödyntää tutkimuksessaan elektrolyysin kaltaisia sähkökemiallisia menetelmiä.
”Juuri kemia tekee työstäni kiinnostavan”, hän sanoo.
”On todella kiehtovaa paneutua metalleja sisältävän nesteen sielunelämään, selvittää, kuinka eri metallit toimivat liuoksissa hapetus- ja pelkistysreaktioissa ja yrittää ratkoa ilmiöitä, joita kukaan ei vielä ymmärrä.”
Iso ongelma on, ettei raaka-aineiden kiertoa ajatella tuotteita rakennettaessa vielä lainkaan.
”Tuotteen suunnitteluvaiheessa ei oteta huomioon sen koko elinkaarta. Kierrätys voi toimia puheissa ja paperilla, mutta ei käytännössä.”
Lundströmin mielestä myöskään kuluttajat eivät ole heränneet asiaan.
”Kun ihminen ostaa elektroniikkatuotteen, hän tuskin pohtii sen tulevaa kierrätystä. Saati sitä, että sen uuden laitteen voisi joskus jättää hankkimattakin.”
Ei vain rusinoita pullasta
Akkujen määrä kasvaa kohisten sitä mukaa kuin sähköautot valtaavat maailmaa.
Vastaisuudessa on napattava joka akusta arvoaineet jatkokäyttöön, kun auto tulee tiensä päähän. Kun myös akkuteknologia kehittyy huimaa tahtia, saattaa käydä niinkin, että ensimmäiset sähköautosukupolvet poistuvat reserviin yllättävän pian.
Käytetyistä akuista kyetään nykyisin erottamaan koboltti, nikkeli, kupari ja akkujen kuoren sisältämä rauta.
”Mutta mangaania, alumiinia, grafiittia, elektrolyyttejä ja membraaneja ei ole kierrätetty. Litiumioniakuista pitäisi jatkossa saada talteen myös litium.”
Kierrätettävät akut murskataan ja sen jälkeen siivilöidään. Akkukierrätysprosessiin kerätään myytäväksi niin sanottu musta massa, joka sisältää hyvin pienetkin, alle 500 mikrometrin hiukkaset. Massassa on monia arvokkaita metalleja, kuten nikkeliä ja kobolttia.
Kupari ja alumiini jäävät pääosin suurempikokoiseen fraktioon, ja rauta saadaan erilleen magneettien avulla.
Sähköiset kulkuneuvot ovat ympäristölle parempi vaihtoehto kuin polttomoottoriautot, jotka kulkevat fossiilisilla polttoaineilla. Lundström korostaa silti myös sähköautojen ongelmaa: akkukierrätys muuttuu niiden myötä entistä haastavammaksi.
”Joudumme tulevaisuudessa kohtaamaan paitsi taloudellisen kriisin myös molekyylien kriisin, joka johtuu osittain juuri sähköistymisestä”, hän sanoo.
”Tavallinen lyijyakku on ollut yksinkertainen kierrätettävä. Sen materiaalista otetaan kiertoon 95 prosenttia. Sähköautoihin tehdään monimutkaisia akkuratkaisuja, joiden materiaaleista saadaan uusiokäyttöön vain 60–70 prosenttia.”
Pelkkä kierrättäminen ei siis metallitarpeiden tyydyttämiseen riitä.
”Totuus on, että kaivoksia tarvitaan lisää. Kännykkää käyttävän ihmisen ei kannata sanoa, että hän vastustaa kaivostoimintaa. Ei voi ottaa vain rusinoita pullasta”, Lundström huomauttaa.
Suomessakin pitäisi panna vauhtia kaivoshankkeisiin.
”Jos mietimme kokonaisuutena, mistä tulevaisuuden raaka-aineet hankitaan, niin vastuullisempaa olisi ottaa metallit talteen omasta maasta kuin tuoda ne ulkomailta olosuhteista, joiden sosiaalista tilannetta tai ympäristövaikutuksia ei tunneta.”
Houkutteleva fuksivääpeli
Muhoksella vuonna 1979 syntynyt Mari Lundström kävi koulunsa Mikkelissä, jonne perhe muutti vanhempien työn perässä.
Lukiolaisen mielessä kajasti kemianopettajan ammatti, mutta tuore ylioppilas päätyikin Teknillisen korkeakoulun materiaali- ja kalliotekniikan osastoon.
”Syynä oli houkutteleva hyväksymiskirje, jossa kerrottiin teekkaripurjehduksesta ja muista hauskoista harrastusmahdollisuuksista”, Lundström naurahtaa.
”Esitteessä oli vielä kuva fuksivääpelistä, joka jo odotteli kampuksella uusia opiskelijoita.”
Otaniemi vetäisi oitis imuunsa, ja metallurgian merkityskin avautui nopeasti.
”Heti ensimmäisenä päivänä järjestettiin yritysvierailu Outokumpu-yhtiöön, jossa meidät otettiin hyvin lämpimästi vastaan. Kävi erittäin selväksi, että tulevat osaajat olivat alalle tervetulleita.”
Opinnot osoittautuivat alussa kuitenkin kovaksi pähkinäksi. Etenkin matematiikan kurssit tuntuivat työläiltä.
”Minulle opiskeluaika ei ollut menestys- vaan pikemminkin selviytymistarina”, Lundström sanoo.
Hänen viestinsä nuorille onkin, ettei elämässä pärjäämiseen tarvitse olla kympin oppilas. Uutta voi oppia missä vaiheessa tahansa kuka hyvänsä, jos vain on valmis tekemään töitä ja aihe kiinnostaa.
Näin kävi myös Lundströmille itselleen. Opiskelun edetessä karttuivat paitsi metallurgian myös opiskelemisen taidot. Niiden avulla hän suoriutui lopulta niin kursseista kuin tuhannen sivun tenttiurakoista.
Kun Lundström sitten teki lopputyönsä kuparimineraali kalkopyriitin sähkökemiallisesta käyttäytymisestä kloridiliuoksessa, erinomainen tutkielma poiki hänelle parhaan diplomityön palkinnon.
Sen jälkeen oli helppo jatkaa suoraan väitöstutkimukseen, jossa hän paneutui syvemmin samaan aiheeseen.
”Sain väitöskirjaa kirjoittaessani ensimmäisen lapsenikin. Vauva kulki mukanani töissä, ja kun istuin tentissä, professori toimi lapsenvahtina.”
Tohtoriopintojensa loppuvuosina ja väitöksensä jälkeen Mari Lundström työskenteli seitsemän vuotta prosessimetallurgina teknologiayhtiö Outotecissä ennen kuin siirtyi tieteen maailmaan. Nyt hän uskoo keränneensä jo varsin hyvät meriitit tutkijana todella kilpaillulla alalla.
”Tekemisen kautta on tullut menestystä ja myös ikään kuin olemassaolon oikeutus tieteellisessä maailmassakin”, Lundström hymyilee.
Hän ei silti koe olevansa sidottu tiettyyn rooliin eläkeikään asti, vaan näkee mahdollisuuksia vaikuttaa metalleihin ja niiden kierrätykseen liittyviin isoihin kysymyksiin niin akatemiassa kuin yrityselämässä.
Vapaa-aikaansa Lundström viettää mielellään yhdessä perheen kanssa Inkoon saaristossa. Aktiiviseen mökkielämään kuuluu kalastusta, puunkaatoa, pienimuotoista viljelyä ja puutarhanhoitoa.
Uutena harrastuksena hänellä on balettitanssi.
”Korona-aikana minulle tuli nivelkipuja sekä polviin että muihin niveliin, ja jopa käveleminen sattui. Sain erinomaiset vinkit jalkojen fysioterapiaan, mutta sitten tanssia harrastava tyttäreni tokaisi, että samoja liikkeitä tehdään balettitunnillakin”, Lundström kertoo.
”Otin vinkistä vaarin ja nyt käyn balettitunnilla kerran viikossa. Balettiharjoitusten myötä myös askellus on korjautunut oikeaan suuntaan.”
Mari Lundström
- Syntynyt Muhoksella vuonna 1979.
- Ylioppilas 1998, Mikkelin lyseon lukio.
- Diplomi-insinööri 2004, tekniikan lisensiaatti 2007, tekniikan tohtori 2009, Teknillinen korkeakoulu.
- Outotec Oyj, prosessimetallurgi 2008–2015.
- Aalto-yliopisto, apulaisprofessori 2015–2020, professori 2021–.
- Useita patentteja, kansainvälisiä hankkeita ja luottamustehtäviä.
- Petter Forsströmin palkinto 2017, Tapani Järvisen ympäristöteknologiapalkinto 2019, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulun Research Action of the Year 2018 ja 2021.
- Harrastaa mökkeilyä ja balettitanssia.
- Perheeseen kuuluu aviomies ja kolme lasta.
Juttu on julkaistu numerossa 4/2022 osana Kemia-lehden Suomalaiset naiset ja kemia -sarjaa.
(Kuva Mikko Raskinen) ”Metallurgia on ala, joka tarjoaa todella kiinnostavia työmahdollisuuksia.” Siinä Mari Lundströmin vinkki nuorille, jotka parhaillaan pohtivat tulevaisuuttaan.
