Sekundäärimateriaaleissa piilee hyödyntämätön potentiaali

Kiertotalouden näkökulmasta suuressa osassa tuotteita olisi vielä merkittävästi parannettavaa erityisesti materiaalivalintojen ja suunnittelun osalta. Lisäksi sekundäärimateriaaleissa piilee hyödyntämätön potentiaali.

Trendit vaikuttavat tuotteen kiertoon

European Environment Agency[1] on tuoreessa raportissaan ”Circular by Design”[2] arvioinut tuotetrendien vaikutusta materiaalin kiertoon. Raportti tuo esiin positiivisena trendinä modulaarisen suunnittelun, joka lisää tuotteiden elinikää helpon uudelleenvalmistuksen ja korjattavuuden ansiosta. Muita kiertotaloutta tukevia trendejä ovat tuotteiden ympärille kehitettävät palvelut ja jaettu käyttö.

Kiertotaloutta taas hidastavat tuotteiden monimutkaisuus, kompleksisuus ja toiminnallisuus. Toisaalta toiminnalliset materiaalit saattavat tehostaa materiaalin käyttöä, mutta yleisesti heterogeeniset ja kompleksiset materiaalit ja rakenteet ovat haasteellisia käyttää uudelleen ja kierrättää. Toisin sanoen kompleksisuuden ja funktionaalisuuden lisääntyminen haittaa usein materiaalien kiertoa.

3D-tulostus, esineiden internet ja kierrätysmarkkinoiden kehitys ovat esimerkkejä ”kuumista” trendeistä, joiden kohdalla vaikutukset jäävät EEA:n raportin mukaan vielä epäselviksi. Näistä trendeistä löytyy sekä positiivisia että kiertotalouden kannalta haastavia tekijöitä:

  • 3D-tulostus eli ainetta lisäävä valmistus mahdollistaa paikallisen tuotannon ja lisää materiaalitehokkuutta, mutta toisaalta räätälöidyt tuotteet voivat vaikeuttaa jaettua käyttöä ja monimateriaalituotteet materiaalin kierrätystä.
  • Esineiden internet mahdollistaa esimerkiksi tuotteiden seurantaa ja tuoteinformaation hallinnan, mutta voi johtaa monimutkaisempiin tuotteisiin ja kriittisiin materiaaleihin.
  • Kierrätysmarkkinat tukevat kierrätykseen liittyviä liiketoimintamalleja, mutta voimavarojen kohdistaminen kierrätykseen voi vähentää kannustimia tuotteiden ja materiaalien uudelleenvalmistukseen ja uudelleenkäyttöön.

Ei unohdeta sekundäärimateriaaleja

Olisiko edellä mainittujen trendien lisäksi hyvä tunnistaa sekundäärimateriaalien potentiaali?

Sekundääriraaka-aineilla ei ole yleistä määritelmää, mutta tyypillisesti ryhmään luetaan jätteet (esim. kaivosteollisuuden rikastushiekat), sivuvirrat ja sivutuotteet (esimerkiksi kuonat ja tuhkat) sekä muun valmistuksen ja prosessoinnin jäännösmateriaalit, tuotteiden eliniän aikaiset poistomateriaalit ja elinkaaren lopussa olevat tuotteet ja niiden materiaalit.

Jätteetön tuotanto ei aina ole mahdollista, sillä nykyisillä tuotantoprosesseilla syntyy jätettä tai sivutuotetta. Yllättävää saattaa olla todellisen hukkamateriaalin suuri määrä, varsinkin jos tuotannossa syntyy paljon sivuvirtoja suhteessa päätuotteeseen. Esimerkiksi raportin ”Growth within: a circular economy vision for a competitive Europe”[3] mukaan tavoitamme vain 5 % alkuperäisestä raaka-aineen arvosta ensimmäisen käyttökierron jälkeen. Aiommeko todellakin unohtaa hukkamateriaalit? Kestävyydestä ja ilmastosta puhuttaessa kiinnostus keskittyy usein kaasumaisiin ilmakehän päästöihin. Mutta entä kiinteät ”päästöt”?

Kannattaisiko meidän muuttaa näkemystämme tästä ”hukkamateriaalista” ja kutsua sitä tästä lähtien raaka-aineeksi tai materiaaliksi?

Voimmeko nostaa samalla rimaa? Sen lisäksi, että käytämme sekundäärimateriaalia esimerkiksi maanparannuksessa, tienrakennuksessa ja täyteaineena, voimme tähdätä korkean arvon materiaaleihin ja tuotteisiin tasavertaiseksi primäärimateriaalien rinnalle.

Ajatus hukkamateriaalin käytöstä ja hyödyntämisestä varsinkin toiminnallisena materiaalina on hyvä, mutta toteuttamisessa on edelleen suuria haasteita ja jopa uhkia, kuten mahdolliset myrkylliset ja vaaralliset ainesosat.

Hyötykäyttö vaatii osin muutosta ajattelutapaan, tutkimusta ja kehitystyötä, tieteellistä osaamista sekä pilottilinjoja kehityksen kaupallistamiseksi. Yhtä tärkeää on innostus, sitoutuminen, turvallisuusnäkökohdat, riittävä osaaminen ja kyky nähdä uusien avausten mahdollisuudet markkinoilla.

Ideoinnin ja teknisten haasteiden lisäksi meillä on luottamukseen, lainsäädäntöön tai verotukseen liittyviä haasteita, joiden ratkaiseminen riippuu yhteisestä tahtotilasta.

Materiaalitiedettä CloseLoop-projektissa

Tutkimme VTT:llä ratkaisuja kiertotalouteen ja suunnittelustrategioihin Suomen Akatemian strategisen tutkimuksen neuvoston CloseLoop-projektissa[4]. Tehtävämme on etsiä sekundääriraaka-ainetta korkean lämpötilan kestävään materiaaliin, sähkönjohtavaan materiaaliin sekä huokoiseen keraamiin. Tutkimuksen kohteena näihin sovelluksiin on alumiiniteollisuuden sivuvirta ja sähkö- ja elektroniikkaromun metallien talteenotossa syntyvä liuos sekä jäännösmateriaali. Kaikilta edellä mainituilta sovelluskohteilta ja niissä käytettäviltä materiaaleilta vaaditaan erityisiä teknisiä ominaisuuksia ja toiminnallisuutta. Tutkimme ja myös demonstroimme, miten sekundäärimateriaaleilla päästään primäärimateriaalien ohella korkean arvonsovelluksiin, jotta voimme tulevaisuudessa nähdä nämä materiaalivirrat varallisuutena eikä vain hukkamateriaalina.

Päivi Kivikytö-Reponen VTT

Päivi Kivikytö-Reponen
erikoistutkija
Twitter: @PaiviKivikyto

[1] https://www.eea.europa.eu/

[2] https://www.eea.europa.eu/publications/circular-by-design

[3] https://www.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/publications/EllenMacArthurFoundation_Growth-Within_July15.pdf

[4] http://www.closeloop.fi/

Discovering the unused potential of secondary materials

From the viewpoint of circular economy, a large share of products would still need improvements, particularly as regards the choice of materials and the case of residues. We also need to change our way of thinking and we need more information in order to leverage the unused potential of secondary materials.

Trends affect the product cycle

In its report “Circular by Design”[1], the European Environment Agency[2] examined the impact of product trends on product cycles. The report highlights a positive trend, modular design, which extends the life cycle of products with the help of easy remanufacturing and repairability. Other trends that support circular economy include the services developed around products and shared use, such as making the use of products more efficient.

The development of circular economy is slowed down by complex product design and increased functionality. On the other hand, functional materials may make the use of materials more efficient, but, generally speaking, heterogeneous and complex materials are difficult to reuse and recycle, especially if actions after end-of-life are not designed properly. In other words, increasing complexity and functionality hamper the cycling of materials.

3-D printing, the Internet of Things and the development of markets for recycling are examples of “hot” developing trends, the impacts of which still remain unclear from the viewpoint of circular economy: each one of the above-mentioned trends contains both positive and challenging factors:

  • 3-D printing, or other additive manufacturing technologies, enable local production and improve material efficiency, but, on the other hand, high level of customisation may make the shared use of the products involved more difficult, and the use of many materials in products can negatively impact their recyclability.
  • The Internet of Things (IoT) enables such functions as product tracking and product information management, but may contribute to increasing product complexity and use of critical product materials.
  • The markets for recycling support business models related to recycling, but focusing all resources on recycling may reduce incentives for remanufacture and reuse of products and materials.

Let us not forget the secondary raw materials

In addition to the trends described above, it is good to recognise the potential of secondary materials.

There is no general definition for secondary raw materials, but they typically include waste materials (e.g. mine tailings), side streams (e.g. slag and ashes), processing residues, material removed during product life cycle, and the products and their materials that have reached the end of their life cycle.

Waste-free production is not always possible, since the current production processes generate waste or side products, and the product life cycle is not necessarily very long. The large volume of waste material generated beside our actual product may come as a surprise to many. An example: according to report “Growth within: a circular economy vision for a competitive Europe”[3], we recapture only 5 percent of the raw material value after the first use cycle. Are we really going to forget these lost materials? When discussing sustainability and climate, the focus is often on gaseous air emissions. But what about the solid “emissions”?

Should we change our conception of such “waste material” and, from this point forward, start calling it raw material or material instead of waste?

Should we raise the bar higher? In addition to using secondary materials for such purposes as soil improvement, road construction and filler material, we could aim for high-added value materials and products given an equal status alongside primary materials.

The idea about using and utilising waste materials for functional purposes in particular is good, but there are still major challenges in making that happen, and also concerns such as potential hazardous substances.

The utilisation of secondary materials requires openness, a change in our way of thinking, research and development, scientific competence and pilot production lines. And even more important, contributing factors include enthusiasm, commitment, securing safety sufficient competence and the ability to see the potential of new initiatives in terms of business development both within industry and research.

In addition to idea generation and technical challenges, we are also facing challenges related to ways of thinking, trust, openness, value chain co-operation, markets, legislation and taxation, and getting them solved depends on our common will to do so.

Material science in CloseLoop project

At VTT, we study and develop solutions for circular economy and design strategies for circular products in the CloseLoop[4] project of the Strategic Research Council of the Academy of Finland. We seek, for example, a high-temperature-resistant material, an electroconductive material and a porous ceramic material processed out of secondary raw materials. We aim at finding such solutions utilizing aluminium industry side streams, waste electrical and electronic equipment residues, and other waste materials. All the applications mentioned above and the materials used for them need to have specific technical properties and be functional. We will demonstrate how customised high-added value applications can be produced using secondary materials alongside primary materials, so that, in the future, we could regard these material flows as assets.

Päivi Kivikytö-Reponen VTT

Päivi Kivikytö-Reponen
Senior Scientist
Twitter: @PaiviKivikyto

[1] https://www.eea.europa.eu/publications/circular-by-design

[2] https://www.eea.europa.eu/

[3] https://www.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/publications/EllenMacArthurFoundation_Growth-Within_July15.pdf

[4] http://www.closeloop.fi/

Raw materials a challenge as climate change worsens

Raw materials are needed in every industrial sector and in everyday life. Many of the current technologies and increase of the middle class are having a fundamental effect on the availability of raw materials.

New raw materials, which differ from those used in the traditional energy sector, are needed for new energy technologies – solar power, wind power and energy storage. Our raw material needs are changing by increased use of electronics, mobile phones and electric cars.

These were among the issues discussed at the Minerals Circular Economy Seminar held in the Satakuntatalo in Helsinki on 8 November 2016. The seminar was part of VTT’s Mineral Economy spearhead programme. The R&D work we have done so far felt worthwhile and received positive feedback, however much work has still to be done. A new VTT Research Highlights publication was released at the event: “Added value from responsible use of raw materials”. It is freely downloadable from the internet: http://www.vtt.fi/inf/pdf/researchhighlights/2016/R13.pdf

A product’s environmental impacts are largely determined at the design stage

Resource-efficient product design is not new: its principles were found in design guidelines from the 1930s.

fig2_david_peck

Despite the fact that we know how to take account of reusability and recyclability in theory, products are becoming more and more difficult to recycle in practice, said David Peck (TUDelft, the Netherlands) in his presentation. We are also becoming more dependent on critical raw materials, because almost all functions depend on automatic data transmission and electronics. At the same time, we have become much less able to repair electronic products. This is a situation in which longer-term interruptions in the availability of certain raw materials could lead to serious problems in the basic functions of society.

Many valuable materials are not recycled

Electronics contain many raw materials that are classified as critical or otherwise valuable, some of which are not recycled at all, explained John Bacher in his presentation. The challenge lies in the cost-effective recovery of raw materials that occur in small quantities from heterogeneous and variable material flows. Multiple-stage collection and recycling chains also lead to considerable losses of raw materials, e.g. to dust from material crushing operations.

fig3_john_bacher

Several of the presentations referred to the possibility of more efficient processes for the exploitation of raw materials, more efficient recovery, resource-wiser production, and the utilisation of current waste and side streams throughout the value chain. Side streams and currently landfilled waste could be viewed as by-products; achieving the maximum possible increase in their value would enable their more efficient use.

Renewable energy is increasing the need for critical raw materials

The Minerals in Circular Economy Panel (Ilkka Kojo, Outotec; Raimo Lahtinen, GTK; Olli Salmi, EIT Raw Materials Baltic Sea CLC; Erja Turunen, VTT and Maria Wetterstrand) concluded that metals and mineral raw materials will continue to be important in the future. For example, increasing quantities of critical raw materials will be consumed during the generation and storage of renewable energy.

fig4_paneeli

Because renewable energy devices have long lifespans, the stocks of raw materials in use will grow.  We need to use R&D and seize the opportunities offered by digitalisation to find solutions for the sustainable use of raw materials, to avoid eventually having to seek raw materials beyond our own planet.  But all this will not succeed without the support of political decision-makers and consumers.

Mineral Economy spearhead programme is generating technological innovations  

Technological innovations emerging from VTT’s Mineral Economy programme are creating the basis of the circular economy. This meanssmart product design, reuse and remanufacturing, material recycling, alongside a waste-free approach and the added value use of current side streams and waste.

The programme aims to enhance the national and international visibility of VTT’s raw material and material research. Program also contributes to the activities of EIP Raw materials, PROMETIA (the Mineral Processing and Extractive Metallurgy for Mining and Recycling Innovation Association) and EIT Raw Materials and H2020 projects.

Authors:

paivi_kivikyto-reponen

Päivi Kivikytö-Reponen, DSc (Technology), Senior Scientist, Manager of the Minerals Economy Programme

At VTT, Päivi Kivikytö-Reponen works on lifecycle solutions, materials from secondary sources, design and wear of industrial materials. She has around 20 years of experience of materials-based product development, research and quality assurance within industry, university and research institute.

 

Ulla-Maija_Mroueh

Ulla-Maija Mroueh, Principal Scientist

Ulla-Maija Mroueh is a Principal Scientist at VTT. Her research focuses include recycling and waste utilisation concepts, production and consumption chains for mineral raw materials, raw material cycles and management of the environmental impacts of mines. She has over thirty years of experience of both international and Finnish research projects in this area.

Raaka-aineet haasteena ilmastonmuutoksen edetessä

Raaka-aineita tarvitaan jokaisella teollisuuden sektorilla sekä ihmisten arkielämässä. Moni nykyisistä yhteiskunnallisista murroksista vaikuttaa oleellisesti raaka-aineiden saatavuuteen.

Uudet energiateknologiat – aurinkoenergia, tuulivoima, energian varastointi – tarvitsevat uusia raaka-aineita, jotka poikkeavat perinteisen energiasektorin raaka-aineista. Elektroniikka, kännykät ja sähköautot ovat muuttaneet raaka-ainetarpeita, ja keskiluokan kasvaessa varsinkin Aasiassa murroksen raaka-ainekentässä odotetaan vain lisääntyvän.

Muun muassa näistä asioista kuulimme 8.11.2016 Mineraalit kiertotaloudessa -seminaarissa Satakuntatalolla Helsingissä. Kyseessä oli VTT:n mineraalitalouden kärkiohjelman seminaari, ja sen ajankohtaiset esitykset herättivät vilkasta keskustelua. Päivän anti oli positiivinen, mutta paljon lisää työtä tarvitaan. Tähän mennessä tekemämme t&k-työ VTT:llä tuntui arvokkaalta ja sai hyvää palautetta. Tapahtumassa julkaistiin uusi VTT Research Highlights -julkaisu: Added value from responsible use of raw materials. Se on vapaasti ladattavissa verkosta: http://www.vtt.fi/inf/pdf/researchhighlights/2016/R13.pdf

Tuotteen ympäristövaikutukset määräytyvät pitkälti jo suunnitteluvaiheessa

Resurssitehokas tuotesuunnittelu ei ole uusi asia: sen periaatteet löytyvät jo 1930-luvun suunnitteluohjeista.

fig2_david_peck

Huolimatta siitä, että teoriassa tiedetään, miten uudelleenkäytettävyys ja kierrätettävyys tulisi ottaa huomioon, käytännön tasolla päädytään yhä vaikeammin kierrätettäviin tuotteisiin, totesi David Peck (TUDelft, Alankomaat) esityksessään. Käytännössä myös riippuvuutemme kriittisistä raaka-aineista kasvaa, koska lähes kaikki toiminnot ovat riippuvia automaattisesta tiedonsiirrosta ja elektroniikasta. Samanaikaisesti valmiutemme elektroniikkatuotteiden korjaukseen on heikentynyt voimakkaasti, jolloin pidempiaikaiset katkot tiettyjen raaka-aineiden saatavuudessa voivat aiheuttaa vakavia ongelmia yhteiskunnan toiminnoille.

Moni arvoaine jää kierrättämättä

Elektroniikka sisältää paljon kriittiseksi luokiteltuja tai muuten arvokkaita raaka-aineita, joista osa jää nykyisin lähes kokonaan kierrättämättä, kertoi John Bacher esityksessään. Haasteena on pieninä pitoisuuksina esiintyvien raaka-aineiden kustannustehokas talteenotto heterogeenisesta ja muuttuvasta materiaalivirrasta. Raaka-ainehäviöt monista toimintovaiheista koostuvissa keräys- ja kierrätysketjuissa ovat myös huomattavat. Yksi häviölähteistä on materiaalien murskauksessa syntyvä pöly.

fig3_john_bacher

Useassa esityksessä mainittiin mahdollisuus tehokkaampiin raaka-aineiden hyödyntämisprosesseihin, tehokkaampaan talteenottoon, resurssiviisaampaan tuotevalmistukseen sekä koko arvoketjun varrella nykyisin syntyvien jätteiden ja sivuvirtojen hyödyntämiseen. Sivuvirrat voisi nähdä sivutuotteina, joille mahdollisimman suuri arvon nousu mahdollistaa myös tehokkaamman hyödyntämisen.

Uusiutuva energia lisää kriittisten raaka-aineiden tarvetta

Mineraalit kiertotaloudessa -paneeli (Ilkka Kojo, Outotec; Raimo Lahtinen, GTK; Olli Salmi, EIT Raw Materials Baltic Sea CLC; Erja Turunen, VTT ja Maria Wetterstrand) totesi, että metallit ja mineraaliset raaka-aineet tulevat olemaan tärkeitä myös tulevaisuudessa. Esimerkiksi uusiutuvan energian käyttö ja varastointi tulevat kuluttamaan yhä enemmän kriittiseksi luokiteltuja raaka-aineita.

fig4_paneeli

Koska laitteiden elinikä on pitkä, käytössä olevat raaka-ainevarastot tulevat kasvamaan. Tutkimuksen ja kehityksen kautta ja digitalisaation mahdollisuuksia hyödyntäen pitäisi löytää ratkaisuja raaka-aineiden kestävään käyttöön, jotta tulevaisuudessakaan ei tarvitse lähteä etsimään raaka-aineita maapallon ulkopuolelta.  Tämä ei kuitenkaan onnistu ilman poliittisten päättäjien ja kuluttajien myötävaikutusta.

Mineraalitalouden kärkiohjelma tuottaa teknologisia innovaatioita  

VTT:n mineraalitalouden ohjelmassa tuotetut tekniset innovaatiot luovat pohjaa kiertotaloudelle. Tämä tarkoittaa raaka-aineiden, materiaalien ja tuotteiden kierron järkevää suunnittelemista, tehostamista, pitkäikäisyyttä sekä kierron sulkemista, jätteettömyyttä, sivuvirtojen ja jätteiden hyödyntämistä.

Ohjelma pyrkii lisäämään VTT:n raaka-aine- ja materiaalitutkimuksen kansallista ja kansainvälistä näkyvyyttä ja on mukana EIP Raw materialsin, PROMETIAn (Mineral Processing and Extractive metallurgy for mining and recycling innovation association) ja EIT Raw Materialsin toiminnassa. Konkreettisina aktiviteetteina ovat muun muassa EIP Commitmentit ja H2020-projektit.

 

Kirjoittajat:

paivi_kivikyto-reponen

Päivi Kivikytö-Reponen, tekniikan tohtori, erikoistutkija, Mineraalitalous-kärkiohjelman päällikkö

Päivi Kivikytö-Reponen työskentelee elinkaariratkaisujen, uusio- ja sekundäärimateriaalien sekä teollisten materiaalien kehityksen, suunnittelun ja kulumisen parissa VTT:llä. Hänellä on noin kahdenkymmen vuoden kokemus materiaaleihin liittyvästä tuotekehityksestä, tutkimuksesta ja laadunvarmistuksesta sekä teollisuudessa, yliopistoissa että tutkimuslaitoksessa. Tällä hetkellä häntä kiinnostaa erityisesti tuotteiden suunnittelu kiertotalouteen, elinkaaren pidentäminen sekä tuotteiden resurssitehokkaat elinkaariratkaisut – erityisesti metalli-, keraami- ja komposiittituotesektoreilla.

 

Ulla-Maija_Mroueh

Ulla-Maija Mroueh, johtava tutkija

Ulla-Maija Mroueh työskentelee VTT:llä johtavana tutkijana. Hänen keskeisiä tutkimusalueitaan ovat kierrätys- ja jätteidenhyödyntämiskonseptit, mineraalisten raaka-aineiden tuotanto- ja käyttöketjut, raaka-ainekierrot ja kaivosten ympäristövaikutusten hallinta. Hänellä on yli kolmenkymmenen kokemus tämän aihealueen kansainvälisistä ja kotimaisista tutkimushankkeista.

Kiertotalous – suunnittelun rooli ja mahdollisuudet Suomen vientiteollisuudelle


EU-komissio julkaisi eilen 2.12.2015 uuden kiertotaloutta koskevan aloitepaketin.  Paketti sisältää komission tiedonannon kiertotalouden toimintaohjelmasta sekä ehdotuksen kuuden jätealan direktiivin muuttamiseksi. Uuden kiertotalouspaketin keskeisenä tavoitteena on suunnitella ja valmistaa materiaalit ja tuotteet siten, että niiden elinikää pidennetään, niitä voidaan uudelleen valmistaa ja käyttää ja lopulta materiaalit sekä tuotteet voidaan kierrättää mahdollisimman kauan niiden arvo säilyttäen. Myös uusiomateriaalien, kierrätysmateriaalien ja sekundäärimateriaalien kysynnän vahvistamista pidetään tärkeänä tavoitteena. Uskon, että Suomella on mahdollisuus kiertotalouden kärkimaaksi omaksumalla uusi ajattelumalli ja tuomalla rohkeasti uusia innovaatioita ja toimintatapoja käytäntöön.

Suunnitteluinsinööri määrittelee jopa 80% tuotteen elinkaaren aikaisista ympäristövaikutuksista ja kustannuksista  – sitä pienemmästä summasta 80 % lasketaan, mitä enemmän suunnittelija pystyy tuotteen kokonaiselinkaaren suunnitteluun. Miettimättä jättäminen on pelottava skenaario. Energian, materiaalien ja jätteen määrän vähentäminen lisää kaivattuja kustannussäästöjä ja bonuksena alentaa myös kasvihuonekaasupäästöjä.

Osin lainsäädäntö ja direktiivit ohjaavat pakotetusti toimintaa, osin markkinatalous liittyen materiaalienja raaka-aineiden niukkuuteen tai kriittisyyteen, joka on suoraan verrannollinen hintaan. Rohkealla etunojalla kiertotalouden liiketoiminnassa saavutetaan positiivista liiketulosta esimerkiksi tuotteiden jätevirtojen vähentämisellä, halvempia (sekundääriset, sivuvirrat) raaka-aineita hyödyntämällä, ennakoivalla tai ennustavalla huollon, korjausten ja päivitysten oikea-aikaisella suorittamisella, uudelleen valmistuksen ja uudelleen käytön ja kierrätyksensuosimisella sekä kestävän kehityksen brändin vahvistamisella. Moni firma kertoo olevansa clean tech -osaaja, eikö juuri tässä juuri nyt ole näytön paikka?

Suomelle luvattuna insinöörien maana mahdollisuudet avautuvat nimenomaan kiertotalouden suunnittelun ja valmistuksen kautta. Tuon alla esille hyviä käytännön esimerkkejä kiertotalouden hyödyntämisestä:

  1. Teräksestä valmistetut tuotteet soveltuvat hyvin kiertotalouden periaatteisiin: korkean lujuuden omaavan ja kestävän materiaalin keventäminen, uudelleen valmistus ja uudelleen käyttö onnistuu sekä kierrätys toimii.
  1. Metallurgisen teollisuuden sivuvirroille on kehitetty teollisia symbiooseja ja uusia käyttömahdollisuuksia. Niin sanottujen sekundäärimateriaalien arvonnousu toisessa käyttökohteessa on oleellinen osa kiertotaloutta.
  1. Raskaisiin työkoneisiin liittyvänä kiertotalousesimerkkinä löytyy Caterpillar uudelleen valmistuksen ja komponenttien uudelleenkäytön saralla.

Mitä kaikkea sitten voisivat olla kiertotalouden suunnittelun innovaatiot? Kiertotalouden suunnittelu edellyttää moniulotteisen maailman hallitsemista ja vaihtoehtoisten skenaarioiden luomista, tuotteen riittävän suorituskyvyn takaamista luotettavasti, mutta kustannustehokkaasti. Liian hyvästä suorituskyvystä kukaan ei ole valmis maksamaan yhtään ylimääräistä.  On mentävä pintaa syvemmälle ja tuotava uusia kompetensseja tuotesuunnittelun keskiöön, haastettava syvällinen materiaaliosaaminen ja -kehitys yhteistyöhön tuotesuunnittelun ja valmistustekniikan kanssa. Entäpä jos esimerkiksi kulutusta kestävä, tiivis pinnoite olisi käyttöolosuhteista merkittävästi poikkeavalla kuormituksella helposti irrotettavissa alustakomponentistaan, kun pinnoitteen uusiminen tulee ajankohtaiseksi? Näin helpotettaisiin sekä uudelleen pinnoittamista, että vanhan pinnoitteen arvoaineiden uudelleen käyttöä.

VTT:n innovaatio-ohjelma, Mineraaliekonomia, tuottaa kiertotalouden teknologisia innovaatioita. Tulevana vuonna ohjelma keskittyy kokonaisvaltaiseen kiertotalouden ratkaisujen tuottamiseen yhdistäen kiertotalouden suunnittelun, liiketoimintamallit ja ennakoinnin. Ohjelma on keskittynyt raaka-aineiden ja materiaalien koko arvoketjun innovointiin. Teknologista osaamista on kartutettu muun muassa arvoaineiden talteenotosta köyhistä ja kompleksisista lähteistä, kierrätyksestä, sekundääripohjaisten materiaalien suunnittelusta ja valmistuksesta, kestävästä materiaalisuunnittelusta ja elinkaaren arvioinnista.

Päivi Kivikytö-Reponen

Erikoistutkija ja VTT:n Mineraaliekonomia innovaatio-ohjelman johtaja