Siirry päänavigointiin Siirry hakuun Siirry pääsisältöön

Environmental impacts of processing secondary cobalt raw materials

Julkaisun otsikon käännös: Sekundääristen kobolttiraaka-aineiden prosessoinnin ympäristövaikutukset

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Koboltin kysynnän on ennustettu kasvavan tulevina vuosikymmeninä. Nykyisellään lähes kaikki koboltti tuotetaan primääriraaka-aineista ja sen tuotanto on keskittynyt maantieteellisesti harvoille alueille. Tuotantoon liittyy myös ympäristövaikutuksia sekä huolta toiminnan kestävyydestä. Kierrätysraaka-aineiden käytön lisääminen koboltin tuotannossa on käytännössä välttämätöntä ja sen avulla voidaan myös parantaa raaka-ainesaatavuutta sekä laskea tuotannon ympäristövaikutuksia. Tämän väitöskirjan tutkimuksen tavoitteena on arvioida koboltin kierrätyksen ympäristövaikutuksia, kun raaka-aineina käytetään kovametallia ja kobolttikatalyyttejä. Tutkimuksessa käytettiin tutkimusmenetelmänä prosessimallinukseen perustuvaa elinkaariarviointia (LCA). Tutkittavat prosessit mallinnettiin HSC Sim -ohjelmalla kirjallisuudesta saatujen prosessitietojen ja -arvojen avulla. Kierrätysprosessimallin perusteella voitiin rakentaa inventaario, joka sisältää numeraalisina arvoina sekä prosessin suorat päästöt että käytettyjen kemikaalien ja hyödykkeiden kulutuksen. Tämänkaltainen inventaario mahdollistaa kehitteillä olevien prosessien ennakoivan ympäristövaikutusten arvioinnin. Ympäristövaikutukset laskettiin GaBi tai openLCA -ohjelmalla ja taustaprosessien (kuten käytettyjen kemikaalien ja sähkön tuotanto) arvoina käytettiin ecoinvent-tietokannan arvoja. Tulosten tulkinnassa sekä johtopäätösten ja suositusten määrityksessä käytettiin erilaisia kontribuutio-, skenaario-, herkkyys-, ja epävarmuusanalyysejä. Tutkituissa kierrätysprosesseissa arvioitiin yhteensä yhdeksän prosessiskenaariota. Viisi kierrätysprosessia keskittyi kovametallin kierrätykseen ja näistä kolme volframin ja koboltin kierrätykseen, kun taas kaksi tantaalin ja niobiumin kierrätykseen. Lisäksi tutkittiin neljää katalyyttien kierrätysprosessia. Kolme tutkittua prosessia keskittyi koboltin kierrätykseen Fischer-Tropsch-katalyytistä ja yksi molybdeenin, vanadiinin, nikkelin ja koboltin kierrätykseen Mo/Co/γ-Al2O3-katalyytistä. Kaikissa skenaarioissa - tantaalin ja niobiumin kierrätystä lukuun ottamatta - kierrätysprosessien ympäristövaikutukset olivat pienemmät kuin samojen tuotteiden ympäristövaikutukset olisivat valmistettaessa primääriraaka-aineista. Tutkimuksessa käytettävällä prosessimallinnuksella kerätyt lähtötiedot ovat toissijaista, ja niillä on korkeampi epävarmuus kuin ensisijaisesti suoraan laitokselta kerätyillä massa- ja energiatase tiedoilla ja arvoilla. Tässä tutkimuksessa käytettiin useita herkkyys- ja epävarmuusanalyysimetodeja arvioimaan, miten mallinnettuun dataan liittyvä epävarmuus vaikuttaa tulosten perusteella määritettyihin johtopäätöksiin ja suosituksiin. Nämä analyysit tehtiin sekä suoraan elinkaariarvion mallin inventaariolle, kuten kemikaalien kulutukselle, että prosessimallinnuksen parametreille, jotka vaikuttavat inventaarion muodostumiseen. Prosessimallinnuksen parametreilla, jotka liittyivät kemikaalien ja hyödykkeiden kulutukseen tulokset olivat samankaltaisia inventaarion analyysien tulosten kanssa, kun taas suoriin päästöihin liittyvillä parametreilla erot olivat suurempia.
Julkaisun otsikon käännösSekundääristen kobolttiraaka-aineiden prosessoinnin ympäristövaikutukset
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Ohjaaja
  • Lundström, Mari, Vastuuprofessori
  • Rinne, Marja, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-2799-7
Sähköinen ISBN978-952-64-2798-0
TilaJulkaistu - 2025
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • prosessimallinnus
  • ympäristövaikutukset
  • kovametallin kierrätys
  • katalyyttien kierrätys

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Sekundääristen kobolttiraaka-aineiden prosessoinnin ympäristövaikutukset'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä