”Pitäisikö ostaa sähköauto vai ei?” on vaikea kysymys – sähköauto ei aina ole itsestäänselvästi ympäristöystävällinen

Sähköauton ympäristöystävällisyyteen vaikuttaa moni asia. Miten auton tarvitsema sähkö on tuotettu, entä millaisia metalleja sen akussa on käytetty? Missä ja millaisissa olosuhteissa akkumetallit on tuotettu? Miten ne kierrätetään? Sähköautoon ei myöskään tulisi valita turhan isoa akkua, kirjoittaa Mari Lundström, Aalto-yliopiston hydrometallurgian professori. VAPAA LUKOIKEUS

Mari Lundström Aalto-yliopisto
Uudet sähköautot tarkoittavat uusia kaivoksia. "Uusien kaivosten perustamisella on paikallisia vaikutuksia ympäristöön luonnon monimuotoisuuden, maaperän ja vesistöjen näkökulmasta. Ilman kaivoksia ei puolestaan ole sähköautoja", kirjoittaa professori Lundström. Kuva: Anni Hanen

”Kerrohan kannattaako se sähköauto hankkia?”

Siinä on kevyt aloitus keskusteluun, johon tutkijana törmään esimerkiksi erilaisissa sukujuhlissa tai piknikillä. Jätän tyypillisesti vastaamatta, mutta neuvon kiinnittämään huomiota kahteen seikkaan, jos näkökulmana on ympäristölähtöisyys ja auton aiheuttamat hiilidioksidipäästöt.

Ensinnäkin kannattaa kiinnittää huomiota energian alkuperään. Paikallinen ja kansallinen energiantuotantotapa määrittää pystytkö lataamaan sähköautosi vihreällä energialla vai hiipiikö akkuun energiatuotannon harmaampia sävyjä.

Esimerkiksi Norjassa ja Islannissa on saatavilla paljon uusiutuvaa vihreää energiaa. Ranskassa energiantuotanto perustuu laajalti ydinvoimaan, joka luokitellaan hiilidioksidipäästöiltään alhaiseksi. Saksassa sähköntuotannossa on puolestaan harmaampia sävyjä ja korkea energian ympäristökuorma. Iso osa energiasta tuotetaan Saksassa uusiutumattomista lähteistä eli kivi- ja ruskohiilen avulla.

Suomessa energiatuotannon hiilidioksidipäästöt ovat alhaisemmat kuin Euroopassa keskimäärin, mutta kuitenkin muita Pohjoismaita korkeammat. Toisaalta tulevina vuosina pystyt tankkaamaan entistä vihreämpää sähköä – kivihiilen poltto energianlähteenä loppuu Suomessa 2029. Suomen tavoite on olla hiilineutraali 2040-luvulle mennessä.

Sähköautojen ympäristökuorman näkökulmasta kansallisen sähköntuotannon lisäksi merkittävä tekijä on käytetty akkuteknologia. Huomio tulee kiinnittää ennen kaikkea akuissa käytettyjen materiaalien alkuperään, koostumukseen ja kierrätettävyyteen.

Akkumetallien merkitys sähköautoilulle

Akku on todellinen sekamateriaalituote, jossa eri materiaalit ja metallit ovat tiiviisti ja turvallisesti pakattuna lähelle toisiaan. Kuvaavaa on, että sähköauto kuparijohdotuksineen vaatii jopa neljä kertaa enemmän kuparia verrattuna polttomoottoriautoon.

Akkukennon komponenteista katodissa on alumiininen virrankeräin ja aktiivimateriaalia. Katodi koostuu litiumin lisäksi joko koboltin, nikkelin ja mangaanin oksideista tai rautafosfaatista. Jos aktiivimateriaali on kobolttirikas, puhutaan LCO-akusta, NMC-akku on taas nikkelirikas ja LFP-akku on puolestaan rautafosfaattipohjainen.

Akun toinen komponentti, anodi, koostuu kuparisesta virranjohtimesta päällystettynä grafiitilla. Lisäksi akussa on separaattori, ja litiumin suoloista ja orgaanisista liuottimesta koostuva elektrolyytti.

Suomessa tuotetaan monia akun energiavarastoinnissa tarvittavia metalleja, kuten nikkeliä, kobolttia, kuparia ja kierrätysalumiinia. Tämä selittää, miksi suomalaisilla metallintuottajilla ja tutkijoilla on hyvä ymmärrys monista akun raaka-aineista, niiden alkuperästä, tuotantoprosesseista ja kierrätettävyydestä.

Auton akkukennokemialla on merkitystä myös ympäristökuorman näkökulmasta. Akkukennokemia perustuu lähes aina litium-teknologiaan, mutta onko se kobolttirikas, nikkelirikas vai jopa rautafosfaattipohjainen? Näissä kussakin on omat etunsa ja haasteensa ympäristön näkökulmasta.

Kierrätys vaikuttaa ympäristöystävällisyyteen – myös akkujen osalta

Akut eivät ole alun perin suunniteltu hyvin kierrätettäviksi – ja toisaalta auton akuille räätälöityjä kierrätysprosesseja on kehitetty vasta varsin lyhyen aikaa.

Akun kemiallinen koostumus vaikuttaa akkujen kierrätettävyyteen. Esimerkiksi harvinaisia maametalleja ei Euroopassa kierrätetä nykyisellään juuri lainkaan. Koboltti, nikkeli ja kupari kierrätetään hyvin, ja puolestaan litiumin ja mangaanin kierrätys on vasta alkamassa.

Tieteen rooli on merkittävä siinä miten litiumin, mangaanin, kuin harvinaisten maametallienkin talteenotossa onnistutaan tulevaisuuden kierrätysjärjestelmiä rakennettaessa.

Vaikka sähköautoilun ympäristöystävällisyys on vahvasti kiinni tieteen saavutuksista, nykyisellään myös useat teolliset yritystoimijat ovat kehittämässä auton akuille täsmällisesti suunniteltuja kierrätysprosesseja. Kierrätysprosessien kehittyessä akkutuotanto on myös hieman vähemmän riippuvainen Euroopan ulkopuolelta tulevista raaka-aineista.

Kierrätyksen rooli ympäristöystävällisten metallien näkökulmasta on siis suuri. Akkujen tuotannossa tapahtuvan kierrätyksen lisäksi täytyy pohtia muitakin mahdollisuuksia ihmisten arkisähköautoilun puitteissa. Esimerkiksi jos auton omistaja ei käytä sähköautoaan ja sen myötä akkua jatkuvasti, voisiko joku toinen yhteiskäyttää kyseistä autoa tai akkua?

Akkumetallien ja kaivostuotannon tarve lisääntyy sähköautoilun yleistymisen myötä

Suomen kaltaisessa pitkien välimatkojen maassa olennainen kysymys on, että miten pitkään täyteen ladatulla akulla pystyy ajamaan. Mitä pidemmälle haluat päästä sen suuremman akun tarvitset.

Jokaisen akkuun vaadittavan metallikilon tuottaminen aiheuttaa kuitenkin merkittäviä päästöjä.  Esimerkiksi kaivostoiminnalla tuotetun nikkelikilon päästöt vaihtelevat suuresti tuotannon alkuperästä ja prosessista riippuen. Yhden nikkelikilon tuottaminen voi aiheuttaa alle 10, mutta toisaalta pahimmillaan jopa 40:tä hiilidioksidikilogrammaa vastaavat päästöt.

Akkumetalleista koboltti, litium ja harvinaiset maametallit on luokiteltu EU-kriittiseksi, eli ne ovat toiminnallisesti ja taloudellisesti erittäin tärkeitä, mutta niiden saatavuuteen EU-alueelle liittyy riskejä. Yli puolet maailman koboltista louhitaan Kongosta, kun taas maametallien tuotanto on keskittynyt Kiinaan ja litiumista lähes puolet on peräisin Chilestä. Toisin sanoen akkumetallit ovat suurelta osin peräisin länsimaiden ulkopuolelta.

Akkumetallien riittävyys ja tuotantokapasiteetti on rajallinen. Samaan aikaan on ennustettu että akkuihin soveltuvan litiumin tarve nousee 42 kertaiseksi vuoteen 2040 mennessä  kun taas koboltin tarve olisi 21 kertainen ja nikkelin 19 kertainen.

Kierrätys yksin ei millään pysty vastaamaan kasvavaan tarpeeseen esimerkiksi seuraavan kymmenen vuoden aikana – eikä edes murto-osaan siitä. Näin ollen, jos sinä ja naapurisi ja kaikki naapurit naapurimaissakin siirtyvät sähköautoiluun, tarvitaan merkittävästi uusia kaivoksia ja metallurgisia jalostuslaitoksia.

Lisäksi uusien kaivosten perustamisella on paikallisia vaikutuksia ympäristöön esimerkiksi luonnon monimuotoisuuden, maaperän ja vesistöjen näkökulmasta. Ilman kaivoksia ei puolestaan ole sähköautoja.

Paluu alkuperäiseen kysymykseen sähköauton hankkimisesta

Tyypillinen kuluttaja ei tee auton ostopäätöstään kovin rationaalisesti. Ostopäätökseen vaikuttavat esimerkiksi  auton ajotuntuma, ulkonäkö, teho, kiihtyvyys sekä latausinfran saatavuus, käyttötottumukset, verohelpotukset ja sähkön hinta.

Mutta vaikuttaako akun kemia, metallien kriittisyys, metallien kierrätettävyys tai paikallinen energiatuotantotapa ihmisten ostopäätökseen? Ehkei hirveästi, ainakaan toistaiseksi.

Itse uskon tutkijana, että on kestävää käyttää sähköautoa tiedostavasti, kuten muitakin kulutustuotteita. Hankkia uutta vain oikeaan tarpeeseen, mielellään sellaiselta toimijalta, joka panostaa alhaisen hiilidioksidijalanjäljen saavuttamiseen. Optimoida (ei maksimoida) tarvittavan akun koko, ja ladata vihreällä energialla, mahdollisesti yhteiskäyttää sähköautoa. Käyttää autoa ja akkua kestävästi niin, että akun käyttöikä maksimoituu – esimerkiksi välttämällä akun latauksen ääripäitä.

Se on varmaa, että riippumatta siitä hankitko auton, niin maailma tarvitsee metalleja. Nykyiset ja uudet energiantuotanto- ja varastointimuodot tarvitsevat lisääntyvissä määrin metalleja ja niiden kierrätystä. Siksi metallien kierrätyksen kehittämiseen kannattaa panostaa myös tieteessä.

Mutta loppujen lopuksi takaisin kysymykseen – minä en tiedä, kannattaako juuri sinun hankkia sähköauto vaikka asiaa katsoisi vain ympäristön näkökulmasta. Sen tiedän, että kaikella autoilulla, myös sähköautoilulla on ympäristövaikutuksia.

Tämä artikkeli on julkaistu Creative Commons CC BY-ND 4.0 -lisenssillä.

Piditkö artikkelista?

Rekisteröidy ja kokeile MustReadia 14 päivää maksutta

Tutkittutieto.fi

Keskustelu

Teuvo Pykönen 30.10.2021 17:10
Sähköauto on muutakin kuin akku ja käyttöenergia. Se on kori, moottori jne. ja renkaat sekä elektroniikkaa. Sähköauton osien valmistaminen vie energiaa ja luonnonvaroja yhtälailla kuin polttomoottoriautojen. Ei vain akkujen osalta.

Sähköautot vaativat laajan latausverkoston Suomen kaltaisessa maassa.
Onko sähkö edes oikea vaihtoehto tulevaisuudessa: vety, kaasu . . .?
Henkilöautoistuminen läpi maapallon on ongelma infranrakentamisen suhteen.
Vie luonnonvaroja, edellyttää myös kaivoksia, harjujen häviämisiä (Suomi) eikä
ole energiatehokastakaan varsinkin, kun niin moni yritys alihankintaketjuineen osaoptimoi tierakentamista. Yksityinen ratakin on Lahteen, moottoritiemaksut,
ruuhkamaksut jne. aiheuttavat turhia kiistoja.

Turhia teitä, jotta esim. Suomessa saadaan ajetuksi 10 000 km keskimäärin vuodessa. Joukkoliikennettä ei kehitetä. Eläimien reviirit tuhotaan tai sitten yritetään tekohengittää rakentamalla kalliita läpikulkuja esim. moottoriteiden alta tai jopa yli.

Minun vastaukseni on sähköauton hankkimiselle: älä hanki. Älä osta henkilöautoa lainkaan. Älä aja edes ajokorttia, ellet ehkä tarvitse sitä tulevassa työssäsi.

Taloudellisesti laskin aikanaan, mitä henkilöauto maksaa. Tuolloin halvinta sorttia. Asuin pääkaupunkiseudulla, jossa siis on toimiva joukkoliikenne (maaseudulla ja liikkuvassa työssä hlöauto työkaluna, niin asia on tietenkin toinen)
Auton kulut 15 000 km vuodessa (tuolloin keskimääräinen vuotuisajomatka)
kaikkineen oli summa. Kun laskin joukkoliikenteen vuosikortin hinnan ja kaiken muun liikkumisen (juna,lento,laiva) lomilla, mökillä, vapaa-aikana jne. niin minulla oli kevyesti rahaa ajaa taksilla kaikki sellaiset paikat minne ei joukkoliikenteellä päässyt perille (ja niitä oli paljon). Silti autottomuus tuli
halvemmaksi - en ole kyllä ajokortittomana rikastunut, mutta olen aina vähäisillä rahoillani päässyt sinne minne olen halunnut - eikä vain Suomessa. Todennäköisesti hiilijalanjälkeni antaisi hyvän omantunnon, jos sen mittaisin.

No - vapaassa maassa kukin yksilö tekee omat ratkaisunsa. Voihan olla, että hyvän omantunnon ilmastokriisin ollessa käynnissä saa ostamalla hybridin tai ihan täyssähköauton. Seuraavat sukupolvet saavat sitten haaveilla purjeveneistä työmatkoillaan ;-)
Veli Kokkonen 25.11.2021 10:11
Hyvä tiivistelmä asiasta, tosin kuten Teuvo Pykönen totesi, asia on paljon monimutkaisempi jos otetaan ns. holistinen katsantokulma. Tällöin kyllä vaikka polttomoottoriauton ja sähköauton vertaaminen menee lähes mahdottomaksi, jos yrittää tehdä sen laskennallisten kokonaispäästöjen perusteella. Pitäisi ensiksi määritellä se alkukohta, josta alkaen päästöjä aletaan kohdistaa yksittäiselle autolla. Onko se se hetki, kun ihminen löysi ensimmäisen kerran maan pinnalle pulppuavaa "mustaa kultaa" tai kun ensimmäisen litiumkaivoksen etsintä aloitettiin? "Hiilidioksidirepun" painon laskeminen on siis todella vaikeaa. Toki voi yrittää arvata, mitkä ovat ne osuudet, joista koostuu noin 80 % repun painosta.

"Tesla"-ilmiön taustalla ei pääasiassa ole Elon Muskin puheista huolimatta maailman pelastaminen, vaan varakkaiden ostajien unelmat hienosta surituskykyisestä autosta, jonka hankintaa voi yrittää perustella mahdollisella vihreydellä. Ilmiö viestii myös siitä, että yritykset harrastavat viherpesua tarjoamalla henkilöstölleen sähköä käyttäviä leasing-autoja edullisesti.

Silti sähköautojen yleistymistä ei voi estää, koska EU:n lainsäädäntö pakottaa valmistajat valmistamaan vähäpäästöisiä sakkojen uhalla. Tämä asia muistetaan yllättävän harvoin, kun sähköautojen ympäristöystävällisyydestä kiistellään. Direktiivi ei huomioi kokonaispäästöjä vaan vain ajamisen aikaisia päästöjä huomioimatta siinäkään edes "polttoaineen" vaikutusta. Siksi mm. biokaasu on direktiivn mukaan pahis, mutta hiilivoimalla tuotettu sähkö ei. Tämä on johtanut myös älyttömiin ratkaisuihin autonvalmistajien puolella. Esimerkiksi Tesla tienaa miljardiluokassa rahaa myymällä "ylimääräistä" päästökapasiteettiaan valmistajille, jotka eivät kykene tuottamaan autoja EU:n määrittämien keskimääräisten päästöjen mukaisesti. Toisaalta joillain valmistajilla uusi iso bensiinirohmu avolava-auto voi laskea kesikmääräistä päästöä kun toisella uusi pieni polttomoottorikottero lisää niitä. Suomessa on vielä se outous, että itse asiassa premium-luokan kalliit lataushybridit ovat kokonaisverotuksellisesti kaikkein edullisimpia suhteessa polttomoottoriautoihin, eivät täyssähköautot. Sähköautoissa on nimittäin painoon perustuva käyttövoimavero.

Akun kokoon liittyen: ei ole yksiselitteistä, onko suuri akku huono asia. Pitää nimittäin huomioida myös akun kestävyys. Suuri akku merkitsee lähes automaattisesti vähemmän lataussyklejä ja niiden määrä vaikuttaa ratkaisevasti akkujen käyttöikään. Toki akut vanhenevat vuosien myötä myös itsestään kemiallisten prosessien takia.

Sähköautojen akut itse asiassa koostuvat sadoista standardikokoisista pikkuakuista. Niiden akkukemia toki vaihtelee, mutta on tavallaan käsittämätöntä, jos nykyaikana ei niiden valmistuksessa ole vaadittu huomioitavan niiden purkamista kierrätykseen tai jopa osittaista korjaamista.

Tunnustan nyt syntini: olen sähköauton omistaja pääkaupunkiseudulla. Ostin sähkökansanauton (en siis Teslaa) vähän käytettynä, kun sen hinta oli pudonnut kolmanneksen alkuperäisestä. Noin 99 % ajoistani tapahtuu metropolialueella, joten sähköauto on erittäin kätevä ja ajamisen osalta edullinen vaihtoehto verrattuna täysspolttomoottoriautoon.

Jätä kommentti