Puuakku voi jopa kolminkertaistaa sähköauton latausnopeuden — metsäteollisuus hakee anodimateriaaleista uutta miljardibisnestä
Stora Enso hakee akuissa käytettävän anodimateriaalin tuotannosta kokonaan uutta liiketoimintaa. Tekeekö sähkömurros sellusta sivutuotteen?
Suomeen suunniteltu akkuklusteri saa ensimmäisen teollisen mittakaavan tuotantolaitoksen, kun Stora Enso alkaa lähiaikoina mahdollisesti (ei vielä investointipäätöstä) rakentaa anodimateriaalia tuottavaa tehdastaan.
Akkutuotanto siirtyy bioaikaan, kun valtaosa akkuihin tarvittavasta anodimateriaalista voidaan kohta valmistaa puupohjaisesta raaka-aineesta.
Stora Enso hakee akuissa käytettävän anodimateriaalin tuotannosta kokonaan uutta liiketoimintaa, joka ei kuitenkaan lisäisi puun käyttöä lainkaan – ainakaan periaatteessa. Materiaali nimittäin tehdään selluntuotannon sivutuotteista.
Käytännössä tilanne voi kääntyä toiseksi. Jatkossa se voikin olla sellu, josta tulee sivutuote.
Stora Enson investoijille suunnatussa Capital Markets Day -tapahtumassa viime syksynä todettiin, että yhtiö hakee akkumateriaalien ja muiden ligniinipohjaisten tuotteiden tuotannosta miljardin liikevaihtoa. Päätellen tuotteiden hinnoista ja mahdollisista tuotantomääristä tämä voi onnistua.
Jo suuntaa antava vertailu kertoo paljon: jopa nykyisellä, sellun suhteellisen korkealla, keskimäärin tuhannen dollarin tonnihinnalla anodimateriaalista arvellaan saatavan 15–200-kertaisesti tuloa kiloa kohti.
Myös määrät voivat olla suuria. Vuonna 2030 anodimateriaalien kysynnän arvellaan olevan Euroopassa noin miljoona ja koko maailmassa neljä miljoonaa tonnia vuodessa.
Stora Enso arvelee voivansa tuottaa samana vuonna 80 000–100 000 tonnia anodimateriaalia kahdessa eri tehtaassa.
Voisiko sellu siis jäädä sellutehtaan sivutuotteeksi?
”No, on vain hyvä, jos Sunilalla on kaksi tukijalkaa yhden sijaan”, kuittaa Stora Enson Sunilan-tehtaan tehtaanjohtaja Timo Tidenberg.
Tehtaan energiantarve on vähentynyt
Anodimateriaalihankkeen taustalla on selluntuotannon energiatehokkuuden jatkuva kasvu. Sen seurauksena tehdas ei enää tarvitse kaikkea sivutuotteena syntyvää, ligniiniä sisältävää mustalipeää energian tuotantoon.
Mustalipeää jää siis yli. Niinpä sille ja erityisesti sen sisältämälle ligniinille on alettu etsiä parempaa käyttöä.
Aivan aluksi opeteltiin erottamaan ligniini mustalipeästä. Sunilassa erikoiskuivaa Lineo-ligniiniä on tehty vuodesta 2015 alkaen. Tuotannon kapasiteetti on 50 000 tonnia vuodessa.
Teknisen kovahiilen, joka on anodimateriaalin toinen nimi, tutkimus julkistettiin Stora Ensossa vuonna 2019. Nimi kertoo paljon: tuote on kovaa, ja sana tekninen viittaa siihen, että se on teollinen valmiste eikä luonnosta suoraan saatava tuote.
Stora Enson tekninen kovahiili valmistetaan erikoiskuivasta ligniinistä pyrolyysillä, mikä yksinkertaisesti sanottuna tarkoittaa kuumentamista korkeaan lämpötilaan hapettomissa olosuhteissa.
”On tässä silti omat kommervenkkinsä”, sanoo Lignode-liiketoiminnan talousjohtaja Pasi Kyckling Stora Ensosta.
Lignode on Stora Enson tekniselle kovahiilelle antama tuotenimi.
Teollinen tuotanto voisi alkaa vuonna 2025
Teknistä kovahiiltä valmistava koelaitos käynnistyi Sunilassa vuonna 2021. Nyt tiedetään, että tekninen kovahiili toimii anodimateriaalina ja että sen teollinen valmistus on mahdollista, mutta onko se kannattavaa?
Kannattavuusselvityksen tekeminen aloitettiin kesällä 2022 ja sen kerrottiin valmistuvan vuoden 2022 loppuun mennessä.
Jos hyvin käy, kaupallisen mittakaavan teollisuuslaitoksen rakentaminen alkaa vuonna 2023. Tuotanto ja laajennukset alkaisivat vuoden 2025 jälkeen.
Kesällä 2022 Stora Enso kertoi suunnittelevansa ”pelkästään eurooppalaisista materiaaleista valmistettavan akun” yhdessä Northvoltin kanssa. Lokakuussa sovittiin yhteistyöstä norjalaisen Beyonderin kanssa teknisen kovahiilen käytön optimoimiseksi.
”Jos hyvin käy, kaupallisen mittakaavan teollisuuslaitoksen rakentaminen alkaa vuonna 2023. Tuotanto ja laajennukset alkaisivat vuoden 2025 jälkeen”, sanoo Kyckling.
Fossiilinen grafiitti jää toiseksi
Tekniselle kovahiilelle voi veikata hyvää kysyntää, koska sillä on akuissa perinteisesti käytettyyn grafiittiin verrattuna monia hyviä ominaisuuksia.
Lignode-akku latautuu jopa 2–3 kertaa nopeammin kuin grafiitista tehty verrokki. Myös sen energiatiheys on suurempi. Tämä vähentää latauskertojen tarvetta, jolloin myös latauspisteiden ja niiden vaatiman tekniikan tarve vähenee.
Myös suurin purkunopeus on verrokkia nopeampi, mistä on hyötyä silloin, kun virtaa tarvitaan äkillisesti paljon.
Ympäristöedut ovat selvät. Kaivannaisgrafiitti tulee yli 95-prosenttisesti Aasiasta ja sekin valtaosin Kiinasta. Se on myrkyllistä ja sitä louhitaan usein hyvin kyseenalaisissa olosuhteissa.
Akku toimii verrokkiaan paremmin kylmässä. Koska akun grafiitti laajenee ladatessa 6–7 prosenttia mutta tekninen kovahiili vain 1–2 prosenttia, siitä tehty akku kestää useampia latauskertoja.
Ympäristöedut ovat selvät. Tällä hetkellä yli 95 % maailmassa käytetystä grafiitista tulee Aasiasta. Kaivannaisgrafiitti on myrkyllistä ja sitä louhitaan usein hyvin kyseenalaisissa olosuhteissa.
Sähköauton hiilijalanjäljestä puolet aiheutuu akusta. Jos grafiitti, jota akussa on 50–100 kiloa, voidaan korvata uusiutuvalla, myrkyttömällä ja kevyellä teknisellä kovahiilellä, auton hiilijalanjälki laskee selvästi.
Ligniinillä on monia käyttökohteita
Akussa on anodimateriaalia 10–15 kertaa enemmän kuin litiumia, joten jatkossa voidaan litiumakun sijaan puhua puuakusta. Tekninen kovahiili tekee akusta hiilivaraston, joka kestää pitkään.
Teknistä kovahiiltä käyttävä sähköauton akku voidaan käytön jälkeen siirtää kiinteäksi energiavarastoksi esimerkiksi tuulimyllyn kupeeseen. Tällaisessa käytössä heikentyneenkin akun ominaisuudet riittävät vielä vuosia ja akkujen sisältämä hiili pysyy poissa ilmakehästä kymmeniä vuosia.
Puusta noin kolmasosa on ligniiniä ja se on luonnon toiseksi yleisin biomateriaali selluloosan jälkeen. Maailman sellutehtailla tuotetaan sivuvirtoina ligniiniä noin 50 miljoonaa tonnia vuodessa, mutta siitä vain kaksi prosenttia hyödynnetään materiaalina.
Nykyään ligniinillä korvataan öljypohjaista bitumia asvaltissa ja siitä tehdään esimerkiksi liimoja – onhan ligniinin merkitys luonnossakin liimata solut yhteen eli pitää esimerkiksi puut pystyssä. Muita käyttökohteita ovat esimerkiksi maalit ja monet erikoiskelmikaalit.
Ligniinistä voi valmistaa myös hiilikuitua, joka tarjoaa mahdollisuuksia esimerkiksi tuulivoimalan lapojen rakentamiseen ja kevyen liikenteen kulkuneuvojen rakentamiseen.
