Maaperästä louhittuja metalleja tarvitaan lähes kaikkialla arjessamme, mutta niiden tuotanto kuormittaa raskaasti ympäristöä. Metalleja rikastetaan eli erotetaan muusta maa-aineesta yleisesti vaahdotusprosessilla, jossa käytetään fossiilisista raaka-aineista valmistettuja kemikaaleja.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden selluloosapohjaisen yhdisteen, joka voi korvata perinteiset vaahdottajakemikaalit. Selluloosa on kasvien soluseinien rakennusaine, jonka osuus esimerkiksi suomalaisten puiden kuivapainosta noin 40 prosenttia. Uusi yhdiste onkin uusiutuva, biohajoava ja myrkytön, Lisäksi se on tehokkaampi kuin nykyiset kaupalliset menetelmät.

Idean kehittänyt Aalto-yliopiston apulaisprofessori Rodrigo Serna sanoo, että metallien ja muiden mineraalien rikastamisessa on käytetty vuosikymmeniä samankaltaista kemian teknologiaa.

”Halusimme löytää perinteisille kemikaaleille kestävämpiä vaihtoehtoja, joten kokeilimme laboratoriossa selluloosajohdannaista, jolla on sopivia kemiallisia ominaisuuksia. Oli melkoinen yllätys, kun jo ensimmäisissä kokeissa uusi yhdiste alkoi tuottaa enemmän mineraalia kuin perinteiset menetelmät”, hän kertoo.

Vaahdotuksessa murskatun malmin, veden ja kemikaalien sekoitukseen synnytetään ilmakuplia, joihin mineraalit kiinnittyvät. Näin syntyy vaahto, josta mineraalit kerätään. Erilaiset kemikaalit säätelevät vaahdon muodostumista tai vaikuttavat mineraalien pintaominaisuuksiin niin, että ne tarttuvat ilmakupliin.

Selluloosapohjainen yhdiste osoittautui monella tapaa tehokkaammaksi kuin nykyisin käytetyt vaahdottajakemikaalit. Se erottaa enemmän mineraaleja ja nopeuttaa prosessia sekä toimii vakaammin, sillä se ei ole yhtä herkkä käsiteltävän seoksen pH-arvon vaihteluille. Se myös vähensi sinkin käsittelyssä mineraalien pintarakenteeseen vaikuttavan kokoojakemikaalin tarvetta.

Uutta teknologiaa on tutkittu laboratoriossa kuparia ja sinkkiä sisältävillä malmeilla, ja sen toimintaa on pilotoitu koetehtaalla. Sitä on kokeiltu myös kuparin erottamiseen pieniä mineraalimääriä sisältävissä rikastusjätteessä. Parhaillaan tutkijat testaavat teknologiaa kullan rikastamiseen.

Mineraalivarannot ehtyvät

CellFroth-teknologialle on haettu patenttia, ja seuraavaksi tiimin tavoitteena on tutkia sen kaupallistamismahdollisuuksia.

Teollisessa mittakaavassa uusi teknologia vaatisi tehtailta vähemmän kapasiteettia ja kemikaalien käyttöä. Sillä voidaan myös käsitellä materiaaleja, joissa on pienempiä mineraalipitoisuuksia. Tämä on merkittävä etu, sillä tulevaisuudessa mineraalivarantojen ehtyessä joudutaan prosessoimaan suurempia massoja huonolaatuisia malmeja.

”Kaivosalalla on suuri paine kehittää ympäristöystävällisempiä toimintatapoja. Samaan aikaan niiden täytyy parantaa tuottavuuttaan, kun raaka-aineiden tarve kasvaa ja varannot köyhtyvät. Näiden ei tarvitse olla ristiriidassa keskenään”, Rodrigo Serna sanoo.

Projekti on saanut rahoitusta Business Finlandin Research to Business (entinen TUTLI) -ohjelmasta.