Porilaiset kaivavat kultaa ja kuparia sieltäkin, mistä muut eivät sitä löydä

Kun Suomi sotien jälkeen kärvisteli energiapulassa, Satakunta tarjosi ratkaisun. Outokummun Harjavallan tehtaalla työskennellyt Petri Bryk loi vuonna 1949 kuparin liekkisulatusmenetelmän, jolla on ollut ratkaiseva merkitys koko Suomen nousulle sotien jälkeen, mutta myös Porin seudun nykyisyydelle ja tulevaisuudelle.

Outokummun peruja on myös yksi suurista Porin seudulla edelleen toimivista metallialan yrityksistä, Boliden Harjavalta. Sen historia ulottuu Satakunnassa vuoteen 1941. Outokummulla oli Porissa jo tuolloin kuparin jatkojalostusta. Yhtiön kuparisulatto siirrettiin Imatralta jatkosodan melskeistä Harjavaltaan, ja siellä on pysytty jo 80 vuotta.

Nykyisin Boliden-nimellä tunnettava yritys jalostaa metallia paitsi kaivosten louheesta yhä enenevässä määrin myös kierrätysraaka-aineista. Yritys tuottaa kuparia ja nikkeliä jatkokäytettäväksi sähköistyvän maailman tarpeisiin. Tärkeiden ja arvokkaiden metallien kiertotalous onkin yksi Porin seudun kulmakiviä, joka mahdollistaa nykyisen ja tulevan elämämme kuparilanka kerrallaan.

Sulasta metallista nousee Graalin malja?

Erilaisia maametalleja tarvitaan siis enenevissä määrin, jotta automme liikkuvat, puhelimet toimivat, tekoäly ruksuttaa ja tehtaat pyörivät. Metalliteollisuus on myös yksi merkittävin ilmastopäästöjen aiheuttaja maailmassa. Erilaisia metallijalosteita tarvitsevat yritykset vaativatkin yhä enemmän kierrätettyä ja ympäristöystävällisempää kuparia ja muita metalleja.

Jotta jalostettava metalli olisi mahdollisimman laadukasta ja tasalaatuista, pitäisi sen käsittelijän tietää, mitä raaka-aine pitää sisällään. Kierrätysromun ja -materiaalin osalta sitä on toistaiseksi voinut lähinnä arvailla.

– Jos vaikkapa Bolidenille tulee laivalastillinen kuparirikastetta, melkein joka lapiollinen sisältää samat alkuaineet. Isoissa säkeissä tuleva kierrätysraaka-aine puolestaan voi pitää sisällään erilaisen kokonaisuuden joka kerta. Prosessin säätäminen on haastavaa tasalaatuisellakin malmilla, mutta kierrätysmateriaalin suhteen ollaan ihan omalla tasollaan, kuvailee erikoistutkija Pekka Suominen Satakunnan ammattikorkeakouluSAMKin RoboAI-tutkimusryhmästä.

Siksi SAMK ja Boliden ovat tutkineet yhdessä SUMEA-hankkeessa mahdollisuuksia käsitellä sulaa metallia ja tunnistaa siitä entistä paremmin myös pienempiä metallipitoisuuksia ja haitta-aineita. Kaasuista ja nesteistä vastaavanlaisia pitoisuuksia on voitu mitata jo aiemmin, mutta sulasta metallista ei.

Mittaaminen on äärimmäisen hankalaa metallin sulatuksen vaatimien korkeiden lämpötilojen vuoksi. Sula metalli on jopa 1 400-asteista, eivätkä mitkään laitteet tahdo kestää sen kuumuutta. SUMEAssa lähdettiin kehittämään analytiikkaa, jolla pystyttäisiin tekoälyn avulla tunnistamaan yhä tarkemmin, mitä kaikkea metalliseos pitää sisällään ja miten sitä voitaisiin jatkohyödyntää parhaalla mahdollisella tavalla.

Mukana hankkeessa oli myös RoboAI-tutkimuskeskus, jonka SAMK ja Tampereen yliopisto perustivat  yhteisponnistuksena vuonna 2019. Keskus tutkii muun muassa teknologiametallien kiertotaloutta sekä tekoälyä, automaatiota ja robotiikkaa.

Sulan metallin tutkimuksessa keskeinen tekijä on laserspektroskopia ja sen hyödyntäminen. Myös siinä porilaisilla on pitkät perinteet ja vankka osaaminen.

Laserilla valonsäde voidaan kohdistaa käytännössä mihin tahansa materiaaliin. Siitä tulevaa säteilyä voidaan puolestaan analysoida muun muassa tekoälyä hyödyntämällä, jotta saadaan selville mitä aineita materiaali pitää sisällään. Se, että tulikuumaa materiaalia voidaan mitata turvallisen matkan päästä, on avainasemassa.

– Vastaavia menetelmiä sulan metallin mittaamisen ei vielä ole keksitty, joten jos se saadaan onnistumaan teollisessa mittakaavassa, se on kuin Graalin malja. Olemme selvittäneet samalla miten Satakunta pystyisi hyötymään jatkossa tästä teknologiasta, Pekka Suominen kertoo.

Puhtaan metallin vaatimukset kasvavat, mutta varannot heikkenevät

Myös Boliden käyttää tuotannossaan enenevässä määrin esimerkiksi elektroniikkaromua ja muusta teollisuudesta tulevaa kierrätysmateriaalia. Materiaaleja yhdistää se, että niistä on eroteltavissa kuparia tai muita jalometalleja, mutta helppoa se ei ole.

Käytännössä Boliden puhdistaa jätteestä puhtaan kullan, hopean tai kuparin, jotka yrityksen asiakkaat jatkojalostavat esimerkiksi kuparilangaksi sähköjohtoihin ja muihin komponentteihin.

– Kuparipuolella Boliden oli ensimmäinen yhtiö, joka lanseerasi niin sanotun vähähiilidioksidisen kuparin, ja kierrätyskupari on meillä mukana tuotevalikoimassa, kertoo Boliden Harjavallan tutkimus- ja kehityspäällikkö Petri Latostenmaa.

Pelkkä vähähiilisyys ei kuitenkaan riitä, vaan esimerkiksi autoteollisuuden vaatimukset kuparin puhtaudelle ovat kovat. Mitä hienovaraisempaa teknologiaa, sen puhtaampaa metallia se vaatii. Kierrätyksessä puhtaus kuitenkin kärsii väkisin. Ja mitä enemmän kierrätysmateriaalia prosessissa on, sen haastavampaa sen hallinta on, Pekka Suominen huomauttaa.

– Kierrätyskuparissa tietyt epäpuhtaudet lisääntyvät pikkuhiljaa. Määrät ovat hyvin pieniä, mutta kun puhutaan huippulaitteista, vähäisetkin epäpuhtaudet voivat aiheuttaa ongelmia. Esimerkiksi omakotitalon sähköjohdossa se ei ole ongelma, mutta tarkoissa antureissa tilanne on eri.

Toinen iso haaste on se, että hyvälaatuiset malmivarannot alkavat maailmasta ehtyä ja parhaat malmiot on jo käytetty. Käytössä on yhä hankalammin jalostettavia raaka-aineita, olivatpa ne maasta kaivettuja tai kierrätettyjä.

“Emme kilpaile, vaan tuemme toistemme menestystä”

Vaikka valmista ei vielä ole, porilaiset ovat päättäneet jatkaa metalliteollisuuden uuden tulevaisuuden kirkastamista. Jatkotutkimukselle onkin edelleen tilausta.

– Sulan metallin paremman tunnistamisen avulla pystyisimme tehostamaan tuotantoamme. Vaikka SUMEA-hanke on päättynyt, mietimme miten tästä voisi jatkaa. Jotta asiassa voidaan edetä, mukaan tarvitaan mittalaitekehitykseen ryhtyvä kaupallinen toimija, Petri Latostenmaa arvioi.

Kaupungin kehittämispäällikkö Teemu Heino kehuu, että hiilijalanjälkeä pienentäviä keksintöjä on Porin seudulla syntynyt ennenkin. Siitä esimerkkinä kuparin liekkisulatusmenetelmä, joka otettiin käyttöön Harjavallassa 40-luvulla. Sillä oli suuri merkitys teollisuuden hiilijalanjäljen pienenemiseen jo ennen nykyistä ilmastokeskustelua.

Heino laskee, että metalliala myös työllistää Porin seudulla suoraan arviolta 2600–2800 ihmistä. Jos mukaan lasketaan koko maakunnan metalliteollisuus kuten teknologiateollisuus, telakat ja konepajat mukaan lukien, määrä nousee yli 10 000:n. Satakunnan metalliosaaminen on merkittävää koko Suomenkin kannalta.

– Satakunnassa on vain neljä prosenttia Suomen väestöstä, mutta tuotamme lähes kahdeksan prosenttia viennin arvosta. Tälläkin hetkellä meillä on merkittävää tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotoimintaa meneillään metallialalla ja yrityksemme kilpailevat maailmanmarkkinoilla. Melkein kaikki, mitä täällä tehdään, on vientituotteita, Heino sanoo.

Petri Latostenmaa kiittelee myös seudun ja alan yhteishenkeä. Vahvassa verkostossa kaikki tukevat toisiaan.

– SUMEAssa oli mukana korkeakoulujen lisäksi yrityksiä eri puolilta alaa, niin teknologiayhtiöitä kuin kuparinjalostajia. Emme kilpaile, vaan tuemme toistemme menestystä.

Pori on osa Innokaupungit‑verkostoa. Porin kehittämisen kärkiä ovat teknologiametallit ja kiertotalous sekä automaatio ja robotiikka.