RR-tietopalvelu -hankekuvaus A77087, Arvometallien kiertotalouden mekaaniset erotusmenetelmät ja digitalisaatio

1 Hanke

Hankekoodi: A77087

Hankkeen nimi: Arvometallien kiertotalouden mekaaniset erotusmenetelmät ja digitalisaatio

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.4.2021 ja päättyy 31.3.2023

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Pirkanmaan liitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Satakunnan ammattikorkeakoulu Oy

Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu

Y-tunnus: 2388924-4

Jakeluosoite: PL 1001

Puhelinnumero: 0447103451

Postinumero: 28101

Postitoimipaikka: Pori

WWW-osoite: http://www.samk.fi

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Timo Santa-Nokki

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Projektipäällikkö

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: timo.santa-nokki(at)samk.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0447103096

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Suomen teollisuus on energia- ja materiaali-intensiivistä. Tästä syystä merkittävä investointitarve ja päästövähennyspotentiaali liittyvät teollisuuden prosessien sähköistämiseen ja dekarbonisoimiseen, luonnonvaroja säästäviin vähäpäästöisiin raaka-aineisiin ja cleantech-ratkaisuihin. Alati lisääntyvä sähköistyminen kasvattaa arvokkaiden teknologiametallien kysyntää, erityisesti sähköistyvä liikenne tarvitsee akkuratkaisuja. Näiden seurauksena yksistään Euroopassa akkuteollisuus tulee kasvamaan sadoilla miljardeilla, Suomi tavoittelee johtavaa asemaa Euroopan akkumateriaalien valmistuksessa. Kierrätysperäisillä akkuraaka-aineilla parannetaan merkittävästi uuden sektorin kilpailukykyä. Tähän tähtää myös suunnitteilla oleva EU:n uusi akkuasetus, jonka tavoitteena on nostaa akkujen keräystavoitetta portaittain. Komission ehdotuksen mukaan esimerkiksi kannettavien akkujen kierrätysasteen pitäisi olla 65 prosenttia vuonna 2025 ja 70 prosenttia vuonna 2030.

Tässä hankkeessa kartoitetaan uusimmat tunnistus- ja mekaaniset erotusmenetelmät sekä näiden hyödyntämismahdollisuudet. Tämän tiedon pohjalta kehitetään edelleen automatisoituja tunnistus- ja erottelumenetelmiä, jotka hyödyntävät konenäköä ja tekoälyä. Menetelmien avulla tehostetaan koneiden ja niiden osien purkua tai kappaleiden ja materiaalien tunnistamista. Kierrätysliiketoimintaa kehitetään kestävämpään ja eettisempään suuntaan ja luodaan edellytyksiä uudelle liiketoiminnalle. Sovelluskohteita ovat esimerkiksi sähköautojen tai pienempien sähkölaitteiden akustojen ja moottoreiden kierrätys. Hankkeessa kokeillaan menetelmien toimivuutta pilotoimalla niitä Satakunnan ammattikorkeakoulun laboratoriossa. Osana hanketta tavoitellaan alueen teollisuuden, Prizztechin ja SAMKin vahvuuksiin perustuvaa yhteistä osaamiskeskittymää, missä erityistarkastelun kohteena on laboratoriotoimintojen yhdistäminen ja keskittäminen.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

Metallinjalostusyritykset

Kierrätysalan yritykset

Tutkimus- ja koulutusorganisaatiot

4.2 Välilliset kohderyhmät

Kaupungit ja kunnat (Invest in -toiminta)

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 135 000

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 135 000

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 168 750

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 168 750

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Satakunta

Seutukunnat: Rauman, Porin, Pohjois-Satakunnan

Kunnat: Kankaanpää, Nakkila, Siikainen, Merikarvia, Pori, Rauma, Harjavalta, Huittinen, Säkylä, Eura, Kokemäki, Pomarkku, Ulvila, Jämijärvi, Karvia, Eurajoki

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite:

Postinumero:

Postitoimipaikka:

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Kyllä

Analysointiin on käytetty Satakunnan ammattikorkeakoulun omia asiantuntijoita. Sukupuolen vaikutusta on analysoitu hankkeen tavoitteet, toteutus ja toimintaympäristö huomioon ottaen. Analyysi perustuu tutkittuun tilastotietoon (Teknologiateollisuus ry, Tilastokeskus). Teknologia-ala on perinteisesti miesten ala. Tilastojen mukaan naisten osuus teknologia-alan perinteisissä ammateissa on edelleen selkeästi vähäisempää kuin miesten. Teknologiateollisuuden yrityksissä Suomessa oli henkilöstöä vuonna 2019 lähes 300 000 ja välillisesti 700 000. Kaikista henkilöstöryhmistä teknologiateollisuudessa naisten osuus on 22%. Metallien jalostuksessa naisten osuus on 8%. Kaiken kaikkiaan Satakunnassa työskentelee teknologiateollisuuden yrityksissä noin 13 000 henkeä (Teknologiateollisuus ry, 2013). Teknologiaa on pidetty insinöörien alana. Käytännössä kuitenkin teknologiayritysten monipuolisissa työtehtävissä tarvitaan hyvin erilaista ja eritasoista osaamista teknologian, tuotannon, tuotesuunnittelun, talouden, hallinnon, viestinnän, myynnin, markkinoinnin ja esim. ympäristövastuullisuuden saralla. (Teknologiateollisuus 7 totuutta, 2016). Keskimääräiset palkat ovat edelleen miehillä suuremmat niin yksityisellä, valtiolla kuin kuntasektorilla sekä eri koulutusasteilla. Samoin naisten asema on heikompi työsuhteen laatua tarkasteltaessa. Naispalkansaajista oli vuonna 2016 määräaikaisessa työsuhteessa 18 % ja osa-aikaisessa työsuhteessa 20 %. Miespalkansaajista määräaikaisia oli 13 % ja osa-aikaisia 9 %. (Naiset ja miehet Suomessa 2016, Tilastokeskus)

Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä

Teknologia-ala on perinteinen miesten ala. Tilastojen mukaan naisten osuus teknologia-alan perinteisissä ammateissa on selkeästi vähäisempää kuin miesten. Naiset eivät hakeudu opiskelemaan tai töihin teknologia-aloille läheskään yhtä usein kuin miehet. Hankkeen tavoitteiden ja toimenpiteiden kannalta hankkeessa ei ole erityistä tarvetta erilaisiin sukupuoli huomioiviin toimenpiteisiin. Valtavirtaistaminen varmistetaan hankkeessa käytännön toimilla, esimerkiksi sisällöllisissä ratkaisuissa huomioidaan molempia sukupuolia kiinnostavien sisältöjen toteuttaminen siten, että sukupuoli ei aseta rajoitteita tai erityisiä toimia sukupuoli huomioiden. Teknologian edistäminen edistää sukupuolesta riippumattomien toimenpiteiden toteuttamisen sekä tarvittaessa erityiset toimet eri sukupuoli huomioon ottaen. Teknologia-alan uudet innovaatiot, lisääntyvä automaatio, robotiikka ja tekoäly tuottaa laajempia mahdollisuuksia naisille työskennellä aiemmin perinteisesti fyysistä voimaa vaativissa ammateissa. Tyttöjen mielikuvat teknologia-alasta ovat tutkitusti aika negatiivisia. He uskovat, että: - alalla vaaditaan jatkuvaa opiskelua - alan opinnot ovat vaikeita - työ ei ole ihmisläheistä - naiset eivät tuntisi oloaan kotoisaksi alalla - työn ja perheen yhteensovittaminen on hankalaa - nainen joutuu ponnistelemaan todistaakseen osaamisensa. Todellisuudessa kuitenkin teknologia-alalla työskentelevien naisten mielestä: - ala on monipuolinen ja kasvava - työtehtävät ovat kiinnostavia ja vaihtelevia - mahdollistaa jatkuvan uuden oppimisen - työ on itsenäistä, työajat joustavia - alalla on hyvät uralla etenemisen mahdollisuudet, palkkaus ja muut etuudet - alalla on viihtyisä työympäristö ja mukavia työkavereita. (Women in Tech, Teknologiateollisuus) Naisten suuntautumista teollisuuteen ja teknologia-alalle tukee myös tulevaisuuden koulutusmahdollisuudet ja monimuotoiset opintopolut, jotka on mahdollista sisällyttää arkeen ja perhe-elämään.

Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei

Hankkeen päätavoitteena ei ole sukupuolten tasa-arvon edistäminen.

8.2 Kestävä kehitys

	Välitön	Välillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys	10	10
Hankkeen tavoitteena on edistää metallien kestävää käyttöä kehittämällä niiden kierrätysliiketoimintaa.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen	2	9
Kriittisten metallien saatavuuden turvaaminen on avaintekijöitä uusiutuvan energatuotannon lisäämisessä. Kriittisten metallien kierrätyksen edistäminen edistää samalla uusiutuvan energiatuotannon mahdollisuuksia.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus	0	2
Tehokkaampien kierrätysmenetelmien kehittäminen kriittisille metalleille vähentää tarvetta käynnistää uusia kaivoksia. Tämä osaltaan auttaa kasvillisuuden ja luonnon monimuotoisuuden säilymistä.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen)	2	6
Tehokkaampien kierrätysjärjestelmien kehittäminen kriittisille metalleille vähentää tarvetta käynnistää uusia kaivoksia. Tämä osaltaan auttaa vesistöjen ja maaperän säilymistä alkuperäisessä kunnossa.
Natura 2000 -ohjelman kohteet	0	0
Ei vaikutusta hankkeessa.
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet	8	10
Hankkeen tavoitteena on edistää koneista ja elektroniikasta saatavien jätelajikkeiden kiertoa uusiksi raaka-aineiksi.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö	1	8
Edistää uusiutuvien energialähteiden käyttöä turvaamalla teknologiaan tarvittavien raaka-aineiden saantia.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen	4	8
Tavoitteena on kehittää paikallista metalliteollisuutta kestävämpään raaka-aineiden käyttöön.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen	6	6
Automaation, robotiikan ja digitaalisuuden hyödyntäminen teollisuudessa aktivoi ja edistää aineettomien tuotteiden ja palveluiden kehittämiseen.
Liikkuminen ja logistiikka	1	4
Hankkeessa pyritään edistämään jalostavan teollisuuden sijoittumista lähelle raaka-aineiden toimitusketjuja. Näin voidaan vähentää raaka-aineiden kuljetuksia.
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen	2	3
Hanke edistää alueen hyvinvointia kehittämällä uudenlaista teollisuutta ja uudenlaisia palveluita sekä innovatiivisia, uutta tulevaisuuden osaamista omaavaa asiantuntijuutta.
Tasa-arvon edistäminen	4	4
Hankkeen valmistelussa ja toteutuksessa on mukana tasapuolisesti sekä naisia että miehiä perustuen heidän erikoisosaamiseensa hankkeen aihepiirissä. Teknologian edistäminen edistää myös sukupuolinäkökulmaa.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus	0	0
Ei vaikutusta hankkeessa.
Kulttuuriympäristö	0	0
Ei vaikutusta hankkeessa.
Ympäristöosaaminen	4	4
Ympäristöosaaminen lisääntyy tietoisuutena luonnonvarojen kestävästä käytöstä

9 Loppuraportin tiivistelmä

Yhteiskunnan sähköistyminen on globaali trendi, jota vauhdittaa ilmastonmuutos ja hiilidioksidipäästöjen vähentämisen tarve. Liikenteen sähköistyminen tulee vähentämään merkittävästi fossiilisten polttoaineiden käyttöä ja hiilidioksidipäästöjä, mutta se luo samalla valtavan kysynnän teknologimetalleille, joita käytetään autojen akuissa ja moottoreissa. Samaan aikaan myös uusiutuvan energian tuotanto vaatii myös teknologimetalleja kuten kuparia ja harvinaisia maametalleja. Näiden kriittisten raaka-aineiden riittävyyden turvaaminen edellyttää alkutuotannon lisäämisen ohella kiertotalouden voimakasta kehittymistä.

Tässä hankkeessa on selvitetty käytössä olevia ja uusia teknologioita kierrätysmateriaalien tunnistamiseen ja erotteluun sekä suunniteltu mittaustapaa, jolla eri metallien erotusprosessien tehokkuutta voidaan mitata. Satakunnan kestävän kasvun ohjelmassa on yhtenä konkreettisena tarpeena mainittu ”Arvometallien erotus, purku ja kierrätysteknologioiden automatisointi ja pilotointi”. Konkreettisina toimina tässä hankkeessa on pilotoitu erilaisia menetelmiä kierrätysmateriaalien tunnistamiseksi ja erottelemiseksi. Erottelupilotoinneissa on kokeiltu mm. paristojen ja akkujen tunnistamista konenäön avulla. Tunnistusta on tehty kokonaisten paristojen ja akkujen suhteen kuten myös niiden poikkileikkaus- ja mikroskooppikuvien perusteella. Alkaliparistot, NiMH- ja litiumioniakut pystyttiin selkeästi erottelemaan toisistaan poikkileikkauskuvien perusteella. Konenäkökamerana käytettiin noin 150€ maksavaa OAK-1 kameraa, joka suoriutui tehtävästään erinomaisesti. Kokonaisten akkujen ja paristojen onnistui myös ja erottelutehokkuutta voidaan parantaa opetusdatan määrä kasvattamalla.

Ultraääniteknologian soveltuvuutta on selvitetty kaikuluotauspilotissa, jossa tarkasteltiin kierrätysmateriaalin seassa olevien kaasupullojen tunnistamista ennen kuin ne ajautuvat murskaukseen. Toisessa ultraäänikokeilussa kokeiltiin litiumioniakun materiaalien irrottamisesta elektrodimetalleista ultraäänen avulla. Kaikuluotaus ei onnistu löytämään kohdetta materiaalivirrasta, koska ilmassa olevan lähettimen ääniaalto heijastuu lähes 100%:sesti kaikista kiinteistä pinnoista. Akkumateriaalien erottelu ultraäänellä voi auttaa pääerotteluprosessia, mutta samalla se kasvattaa käsittely prosessin kompleksisuutta.

Laajimpana materiaalien tunnistuspilottina oli laserspektroskopiaan perustuvan LIBS-laitteiston käyttö teknologiametallien tunnistamiseen. Tässä kokeilussa käytettiin tekoälyä spektrien tunnistamiseen ja alkuaineiden luokitteluun. Laitteiston jatkokehitys ja kokeilut jatkuvat vielä hankkeen jälkeenkin. Mielenkiitoiseksi aiheeksi on muodostunut sulien metallien analysointi tällä menetelmällä, mistä on myös käynnistymässä TKI-hankkeita hankkeen kohderyhmien kanssa.

Satakunnan alueella on kansainvälisesti merkittävää teknologiametallien tuotantoa ja jatkojalostusta, mistä tehtiin myös yrityskartoitusta.

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus