Metaaltekort kan de rem zetten op elektrificatie

Elektrische auto’s zijn steeds vaker te zien op de Europese wegen. Deze groei in de elektrische voertuigensector leidt echter tot een stijgende vraag naar kritieke metalen, essentieel voor onderdelen zoals elektromotoren en elektronica. De huidige productieniveaus van grondstoffen lijken niet voldoende te zijn om in de toekomstige behoeften te voorzien, zelfs als we de recycling verhogen. Dit blijkt uit een grootschalig onderzoek geleid door de Chalmers University of Technology in Zweden, in opdracht van de Europese Commissie.

Het toenemende belang van kritieke metalen

Elektrificatie en digitalisering zorgen voor een gestage toename van de behoefte aan kritieke metalen in de EU-vloot. Daarnaast wordt momenteel slechts een klein deel van deze metalen gerecycled uit afgedankte voertuigen. Metalen zoals dysprosium, neodymium, mangaan en niobium, waar veel vraag naar is, hebben een grote economische betekenis voor de EU, maar hun aanbod is beperkt en het kost tijd om de grondstofproductie op te schalen. Onze toenemende afhankelijkheid van deze metalen is daarom om verschillende redenen problematisch.

“De EU is sterk afhankelijk van de invoer van deze metalen, omdat de winning ervan geconcentreerd is in een paar landen zoals China, Zuid-Afrika en Brazilië. Het gebrek aan beschikbaarheid is zowel een economisch als een milieuprobleem voor de EU, en riskeert de overgang naar elektrische auto’s en milieuvriendelijke technologieën te vertragen. Bovendien riskeren we, omdat veel van deze metalen schaars zijn, de toegang ertoe moeilijk te maken voor toekomstige generaties als we niet in staat zijn om wat al in omloop is te gebruiken”, zegt Maria Ljunggren, universitair hoofddocent Duurzaam Materialenbeheer aan de Chalmers University of Technology.

Zweedse mijnbouw biedt hoop op metaaltekort

Ljunggren wijst erop dat de ernstige situatie die de kritieke en strategische grondstoffen van Europa treft, wordt onderstreept in de Critical Raw Materials Act die onlangs door de Europese Commissie is voorgesteld. De wet benadrukt de noodzaak om de samenwerking met betrouwbare externe handelspartners te versterken en dat lidstaten de recycling van zowel kritieke als strategische grondstoffen moeten verbeteren. Het onderstreept ook het belang dat Europese landen hun eigen geologische bronnen onderzoeken.

In Zweden heeft het staatsmijnbouwbedrijf LKAB aan het begin van het jaar melding gemaakt van aanzienlijke afzettingen van zeldzame aardmetalen in Kiruna. Dankzij succesvolle exploratie kon het bedrijf minerale bronnen identificeren van meer dan een miljoen ton aan oxiden – wat ze nu beschrijven als de grootste bekende afzetting van dit soort in Europa.
“Dit is bijzonder interessant, vooral de ontdekking van neodymium, dat onder andere wordt gebruikt in magneten in elektromotoren. De hoop is dat dit ons op de lange termijn minder afhankelijk zal maken van import”, aldus Ljunggren.

Stijgende gebruik van kritieke metalen

Samen met de Zwitserse Federale Laboratoria voor Materiaalwetenschap en Technologie (EMPA) heeft Ljunggren de metalen die momenteel in gebruik zijn in de Europese voertuigenparken onderzocht. Deze opdracht komt van het Joint Research Centre (JRC) van de Europese Commissie en heeft geresulteerd in een uitgebreide database die de aanwezigheid van metalen in nieuwe voertuigen, in gebruik zijnde voertuigen en gerecyclede voertuigen in de loop van de tijd aantoont.

Het onderzoek, dat teruggaat tot 2006, toont aan dat het aandeel kritieke metalen aanzienlijk is gestegen in voertuigen, een ontwikkeling die volgens de onderzoekers zal doorgaan. Verschillende zeldzame aardmetalen behoren tot de metalen die het sterkst zijn toegenomen.

“Neodymium en dysprosium gebruik is met respectievelijk ongeveer 400 en 1700 procent toegenomen in nieuwe auto’s in de loop van de periode, en dit zelfs voordat de elektrificatie van start ging. Goud en zilver, die niet als kritieke metalen worden vermeld, maar van grote economische waarde zijn, zijn met ongeveer 80 procent toegenomen”, zegt Ljunggren.

Recycling volstaat niet

“Als we de recycling willen verhogen, moeten auto’s zo worden ontworpen dat deze metalen kunnen worden teruggewonnen, terwijl er prikkels en flexibele processen voor meer recycling moeten worden ingevoerd. Maar dat is momenteel niet de realiteit”, benadrukt Ljunggren, die erop wijst dat er verschillende maatregelen nodig zijn om de situatie aan te pakken.

“Het is belangrijk om de recycling te verhogen. Tegelijkertijd is het duidelijk dat een toename van de recycling alleen in de nabije toekomst niet aan de eisen kan voldoen, alleen al omdat de behoefte aan kritieke metalen in nieuwe auto’s zo sterk toeneemt. Daarom moet er meer aandacht worden besteed aan hoe we andere materialen kunnen substitueren voor deze metalen. Maar op de korte termijn zal het noodzakelijk zijn om de winning in mijnen te verhogen als we de elektrificatie niet willen belemmeren”.

Onderzoek en database

Het onderzoek naar de metalen in de EU-voertuigenparken is uitgevoerd door Maria Ljunggren in samenwerking met de Zwitserse Federale Laboratoria voor Materiaalwetenschap en Technologie, EMPA, in opdracht van het Joint Research Centre (JRC) van de Europese Commissie. De resultaten zijn uiteengezet in de database ‘Raw Materials in Vehicles’, die 60 voertuigtypes onder 3,5 ton uit alle EU-lidstaten dekt. Het onderzoek bestrijkt elf verschillende metalen in nieuwe voertuigen, voertuigen in gebruik en gerecyclede voertuigen. Het beslaat de periode van 2006 tot 2023, waarbij de laatste drie jaar een voorspelling zijn.

Het onderzoek wordt ook beschreven in het rapport “Materiaalsamenstellingstrends in voertuigen: kritieke grondstoffen en andere relevante metalen“. Maria Ljunggren is ook betrokken bij een lopend EU-project over kritieke grondstoffen, FutuRaM, (Future availability of raw materials), dat de kennis over de potentiële aanvoer van gerecyclede kritieke grondstoffen tegen het jaar 2050 zal vergroten.

Kritieke metalen

Kritieke metalen verwijzen naar metalen die van groot economisch belang zijn voor een bepaalde industrie, industriële sector of een geografisch gebied – waar het risico bestaat op tekorten aan aanbod om verschillende redenen.

De overgang naar een groene en digitale economie stimuleert de afhankelijkheid van kritieke metalen. Deze zijn vereist in items zoals computers, smartphones, elektronische componenten, zonnecellen, batterijen en elektromotoren. De wereldwijde extractie is beperkt tot een paar landen, waaronder China, dat een dominante positie inneemt.

Grootschalige extractie vindt ook plaats in landen als Brazilië, Rusland, Zuid-Afrika en de VS.
De recycling van kritieke metalen is uiterst beperkt en voldoet niet aan de productiebehoeften. Er wordt onderzoek gedaan naar het identificeren van nieuwe afzettingen. Het Zweedse mijnbouwbedrijf LKAB gaf begin 2023 een persbericht uit over zijn grote ontdekking van zeldzame aardmetalen in Kiruna.

De Europese Commissie heeft de metalen en mineralen aangewezen die als cruciaal worden beschouwd voor onze samenleving en ons welzijn. U kunt meer lezen over kritieke grondstoffen in de EU in de desbetreffende documenten en rapporten.

Bron: Chalmers University of Technology