Hverdagen din er avhengig av stoffer du knapt nok har hørt om

Smarttelefonen, elbilen, hydrogenlagringen, vindmøllene. Teknologien som trengs til vårt moderne liv og et grønnere samfunn, er avhengig av en håndfull råmaterialer. For noen tiår siden var de stort sett gjemt og glemt – nå er de plutselig blitt avgjørende.

Du har kanskje hørt om de sjeldne jordartene som nesten bare utvinnes i Kina? Eller sett bildene fra koboltgruvene i Kongo? Det er mange grunner til at det trengs flere kilder til disse materialene. Hensynet til trygge arbeidsforhold, sikre forsyninger, politikk og skiftende handelsavtaler er bare noen av dem.

Seniorforsker Ana Maria Martinez hos SINTEF Industri leder et av prosjektene som prøver å finne frem til gode, europeiske løsninger for resirkulering som kan gi tilgang på mer av de kritiske råmaterialene. Hun arbeider på avdelingen for metallproduksjon og prosessering og er ekspert på høytemperatur-elektrolyse. Her svarer hun på spørsmålene om kritiske råmaterialer, sjeldne jordarter og forskning som er i gang.

Hvorfor trenger vi mer råmaterialer?

Alle typer industrier trenger råmaterialer. Prosessindustrien trenger for eksempel karbon, metaller og andre relativt vanlige stoffer. Men vi trenger mer og mer råmaterialer fordi vi blir flere og flere mennesker i verden og utvikler flere og flere teknologier.

Å gjenvinne materialene i brukte elbil-batterier kan bli helt nødvendig i nær framtid. Foto: Thinkstock VIS MER

Hva er «kritiske råmaterialer»?

Det er materialer der det er risiko for at etterspørselen blir høyere enn forsyningsraten, og som i tillegg har en betydelig innvirkning på økonomien. Det kan være fordi disse materialene bare kommer fra én enkelt region, fordi de kommer fra områder som har politiske problemer eller fordi de er avhengige av avtaler som gjør det vanskelig å skaffe nok av dem.

Det finnes egne lister over kritiske råmaterialer. EU og USA, blant andre, oppdaterer listene sine omtrent annethvert år, etter at alle interessenter har vært samlet for å diskutere dem. Da legger de vekt på hvilke materialer som er viktige for å utvikle spesielle typer teknologier akkurat nå, og på hva som bare forekommer ett sted i verden.

Mange av dem trengs i grønne teknologier som er viktige per i dag. Elektriske biler er et eksempel. Men de kritiske råmaterialene brukes også i mobiltelefoner og annen elektronikk som vi bruker hver dag.

Råmaterialer som kommer stort sett bare fra ett land, er sårbare hvis handelsavtalene skulle bli endret – slik som med Kina, som dominerer produksjonen av svært mange av dem – eller hvis forholdene i landet er vanskelige eller uoversiktlige. Et eksempel på det er DR Kongo, som har storparten av koboltressursene i verden. Kobolt trengs blant annet i batteriene til elbiler.

Hvilke materialer gjelder det?

EUs siste liste over kritiske råmaterialer fra 2017 er den tredje som er utarbeidet, og den ferskeste. Her er listen, og samtidig en oversikt over hvilket land som produserer mest av hvert enkelt. (Se faktaboks.)

Primærkilden til de kritiske råmaterialene er gruver. Her har Norge muligheter. For eksempel har Fensfeltet ved Ulefoss sannsynligvis europas største forekomst av sjeldne jordarter. Men det tar tid å undersøke og å komme i gang med lønnsom utvinning, og det er aldri populært å starte opp ny gruvedrift.

Kan det finnes nye kilder?

Materialene kan også komme som biprodukter fra produksjon som finnes i dag, men der de ikke brukes. For eksempel arbeider SINTEF og Yara med et prosjekt for å se på de mange sjeldne jordartene som er biprodukter i gjødselproduksjonen.

I neste omgang kan mer hentes fra «urban mining» – det vil si at de skilles ut fra elektriske og elektroniske produkter som samles inn og separeres.

Byer har også store reserver av metaller. Derfor har begrepet “urban mining” oppstått. Foto: photos.com VIS MER

Hva er forskernes rolle?

Først og fremst prøver de å finne teknologier som kan gjøre det mulig å gjenvinne disse elementene på den billigste og mest miljøeffektive måten.

Dessuten prøver de å skape oppmerksomhet og debatt. De fleste aksepterer at materialer resirkuleres og at de kritiske råmaterialene gjenvinnes og brukes på nytt, men ingen vil ha innsamlings- og gjenvinningsstedene like ved sitt eget hus.

Gjenvinningsanlegg er aldri attraktive å få i nabolaget, og det gjelder disse, også.

Ikke er folk så flinke til å levere fra seg produktene heller. I Sverige har Nokia spurt folk flest om de sender mobiltelefonen sin til resirkulering. De fleste svarer med å spørre hvorfor de skal gjøre det – de vil ha den i skuffen i tilfelle noe skjer med den nye.

Dermed vil forskerne gjerne påvirke politikerne: Det er ikke nok å finne teknologien – det trengs også systemer for å samle inn de produktene som materialene kan utvinnes fra.

Kan Norge og Europa bli selvforsynt?

Det er slett ikke usannsynlig. Vi snakker om å dekke en stor etterspørsel av materialer, og etterspørselen øker fort etter hvert som tiden går. Men det er også mange initiativer som prøver å finne en løsning på dette.

EU støtter mye forskning på området gjennom dagens Horizon 2020-program. Vi regner med at støtten fortsetter i det kommende Horizon Europe-programmet.

EU-støtteordningene retter seg både mot å finne gruver som kan utnyttes og å finne teknologi for å gjenvinne kritiske råmaterialer fra forskjellige typer avfall. SINTEF er med på mange prosjekter på dette området.

Hva forskes det på nå?

SINTEF er koordinator i to prosjekter om sjeldne jordarter: REE4EU REE4EU, som står for Rare Earths Recycling for Europe (www.ree4eu.eu) og SECREETS, som betyr Secure European Critical Rare Earth Elements (www.secreets.eu).

SINTEF er også partner i flere prosjekter, som skal bøte på en mulig framtidig mangel på disse kritiske materialene. (Se faktaboks.)

Seniorforsker Ana Maria Martinez i SINTEF Industri koordinerer prosjektet  med det kryptiske navnet REE4EU. Sammen med Elkem og 12 andre partnere i Spania, Storbritannia, Tyskland, Frankrike, Sverige og Belgia arbeider SINTEF for å gjenvinne sjeldne jordarter fra magneter og brukte batterier, for så å bruke dem i produksjonen av elbiler og hybridbiler.

I dag er magnetindustrien en av bransjene som lider under den kinesiske kontrollen over de sjeldne jordartene.

I arbeidet med dette prosjektet gjøres gjenvinningen i praksis i pilotskala, for aller første gang. I tillegg til å prøve ut resirkuleringsprosessen i praksis har partnerne analysert markedet og sett på hvordan prosessen kan gjøres lønnsom og samtidig miljøvennlig.

Selv om avfallsmengdene er store, er innholdet av de ettertraktede stoffene gjerne lite. For eksempel utgjør de sjeldne jordartene bare 0,02 prosent av totalvekten på en mobiltelefon. For en av de vanligste smarttelefonene betyr det et sted mellom 25 og 40 milligram.