De onmisbare grondstoffen van de groene revolutie: hoe kunnen ze duurzaam ontgonnen worden?

Voor een doorsnee windmolen met een capaciteit van pakweg 3 megawatt is meer dan een halve ton neodymium en bijna 100 kilogram dysprosium nodig. De vreemde namen horen bij twee van de zogenoemde zeldzame aardmetalen. Vanwege hun ongewone geochemische gedrag komen ze maar op een handvol plekken in de wereld voor. Tegelijk zijn ze onontbeerlijk, niet alleen voor de productie van onze smartphones, maar ook voor de transitie naar hernieuwbare energie en elektrische mobiliteit.

De urgentie en de onbetwistbare voordelen van de groene revolutie doen ons al eens voorbijgaan aan een evidentie: geen transitie zonder grondstoffen.

Nieuwe materialen  

De nieuwe groene technologieën komen voort uit nieuwe materialen en grondstoffen. Die krijgen door de Europese Unie het etiket ‘kritiek’ opgeplakt als ze niet makkelijk en aan een redelijke kostprijs kunnen worden aangevoerd. Geen groene revolutie zonder efficiënte – lees: grootschalige – implementatie. Wil de Europese Green Deal kans op slagen hebben, zo meent de Commissie, dan moet de grondstoffenvoorziening van de Europese economie gegarandeerd blijven. De grondstoffen waar wij het over hebben worden dus van strategisch belang.

Maar welke grondstoffen hebben we nodig om verbonden te blijven en vooruitgang te boeken met die groene revolutie? Het zijn er heel wat. Een aantal ervan zijn bovendien erg schaars, zoals het welbekende coltan of de zeldzame aardmetalen.

Coltan

Coltan is eigenlijk de veelgebruikte verzamelnaam van twee mineralen die meestal samen voorkomen: columbiet en tantaliet. Uit coltan worden de elementen niobium en tantaal gewonnen.

Tantaal is wat coltan pas echt waardevol maakt. Het metaal is vooral nuttig in de productie van de supercondensatoren die de thermische stabiliteit en miniaturisatie van elektronische apparatuur zoals smartphones mogelijk maken.

Zeldzame aardmetalen

De zeldzame aardmetalen worden ook wel lanthaniden genoemd, omdat ze in het periodiek systeem voorkomen tussen de elementen lanthaan en ytterbium. Ze bevatten in tegenstelling tot wat hun naam doet vermoeden géén aarde: ze werden zo vernoemd vanwege scheikundige criteria die inmiddels achterhaald zijn. Bovendien zijn ze niet per se zeldzaam in de zin van schaars. Eerder is het zo dat ze meestal in combinatie met niet vaak voorkomende mineralen worden gevonden en dus moeilijker (commercieel) te winnen zijn.

Wat de zeldzame aardmetalen gemeen hebben, is hun elektronische configuratie, ofwel de rangschikking van hun elektronen, waardoor ze gelijkaardig chemisch reageren. Daartegenover vertonen ze uiteenlopende eigenschappen en toepassingen in een breed scala van industrieën.

De zeldzame aardmetalen worden opgedeeld in lichte en zware in functie van hun atoomgetal (respectievelijk LREE en HREE naar de Engelstalige afkorting). Een van de bekendste zeldzame aardmetalen is neodymium, dat permanente magneten aanzienlijk sterker kan maken en daarmee het rendement van elektrische motoren en generatoren verhoogt.

Kobalt en lithium

Een aantal elementen werd vroeger ook al gebruikt maar door hun belang in de groene revolutie zijn ze in steeds grotere hoeveelheden nodig. Denk aan de elektrische auto: om een efficiëntie batterij met een hoge energiedichtheid te maken, is heel wat kobalt en lithium nodig.

Recyclage

Recycling is vanzelfsprekend een belangrijke bron van kritieke grondstoffen en kan vooral die landen bevoorraden waar ze niet natuurlijk voorkomen. Bovendien is de circulaire economie ondenkbaar zonder goede recycling.

Koper, aluminium en staal (niet kritiek volgens de EU) kunnen prima worden gerecycleerd. Het recycleren van zeldzame aardmetalen is helaas minder eenvoudig en daarnaast vaak heel duur en niet duurzaam.

Sommigen van de bovengenoemde materialen hebben een hoog recyclingpercentage: vanadium (44%), wolfraam (42%) en kobalt (35%). Bij de lichte en zware aardmetalen zakt dat percentage echter onder de 6%. Omdat ze vaak erg verdund voorkomen in apparaten wordt het onmogelijk ze te recupereren: dat is het geval voor neodymium in permanente magneten (10% van de inhoud) en het indium dat in beeldschermen gebruikt wordt.

Duurzame mijnbouw

Gezien onze energieconsumptie en ons gebruik van elektronica is het ondenkbaar dat we zonder de bovengenoemde materialen kunnen.

Efficiënte omgang met materialen en energie kan helpen, maar duurzame mijnbouw is de enige manier om ons gebruik van de grondstoffen te vergroenen en tegelijk het milieu te beschermen en te herstellen. Dat zei Tony Hand, ambassadeur van het Europese Klimaatpact tijdens een studiedag in Ierland.

Toch moeten we oppassen dat het vergroenen van de mijnbouw niet ontaardt in greenwashing. Maar als we er geen werk van maken, en ook niet méér inzetten op recycling, dan aanvaarden we dat het tantaal in onze smartphones, de kobalt in batterijen en neodymium in windmolens ontgonnen worden in landen (China, Congo, Brazilië,…) waar lakser wordt omgesprongen met het milieu en kinderarbeid. En daarmee ondergraven we ook de Europese Green New Deal.

Pablo L. Higueras Higueras is directeur van het Instituut voor Toegepaste Bodemkunde van de Universiteit van Castilla-La Mancha. Daniel Salazar Jaramillo is onderzoeker bij het Spaanse onderzoekscentrum BCMaterials en José Ángel De Toro is hoogleraar Toegepaste Fysica aan de Universiteit van Castilla-La Mancha

-

Deze opinie verscheen oorspronkelijk bij IPS-partner The Conversation.