Mineraler og kritiske råmaterialer spiller en nøkkelrolle i utviklingen av fornybar energi og i den teknologiske utviklingen som ligger foran oss. Men hvordan, og hvor, skal vi få tak i de verdifulle råvarene? I dag fraktes råmaterialene til Europa helt fra den andre siden av kloden.
– Dette er verken miljø-, samfunns- eller økonomisk forsvarlig. Vi må mobilisere kreftene for å se hvordan vi kan skaffe ressursene vi er avhengige av på Europeisk jord – på en miljø- og klimavennlig måte, sier direktør i bærekraft ved SINTEF, Nils Anders Røkke.
Sikre tilgang og redusere avhengighet
Kritiske råmaterialer er materialer som er økonomiske viktige for verden, samtidig som risiko ved forsyningen eller tilgangen er høy. I EUs liste over kritiske råmaterialer finner vi blant annet kobolt, litium og sjeldne jordarter eller REE (Rare Earth Elements). Alle disse er avgjørende i den forventede veksten av grønne energiteknologier de neste 20 årene. Ifølge IEA (International Energy Agency) vil vi trenge 42 ganger mer litium enn dagens forbruk, og for de sjeldne jordartene vil etterspørselen øke med 7 ganger. I dag er vi 100 prosent avhengige av import av råmaterialene.
Hvordan kan vi løse disse komplekse utfordringene og samtidig ta både natur og klima med i regnskapet?
SINTEF er en av forskningsinstitusjonen som jobber med hvordan vi kan imøtekomme det økte behovet for mineraler og kritiske råmaterialer.
Krigen i Ukraina har vist hvor avhenge vi er av import fra ustabile land, hvor lett viktige verdikjeder kan bli helt forstyrret, og hvor sårbare den Europeiske økonomiske modellen er.
Forsker Ana Maria Martinez i SINTEF jobber med å utvikle miljøvennlige og nye teknologier for å utvinne og gjenvinne kritiske råmaterialer fra mineralforekomster (primære kilder) og avfallsrester fra slutt- og biprodukter, slik som å lage nye solceller av silisiumstøv fra solcelleavfall (sekundære kilder).
Grovt sett arbeides det med å sikre tilgang og redusere avhengighet på tre måter, forteller Martinez:
1. Mer bærekraftig utvinning
Per i dag er Kina verdens største leverandør av sjeldne jordarter. Kongo leverer rundt 60-70 prosent av verdens kobolt. Russland utvinner også en stor del. Parallelt strammes den internasjonale klimapolitikken seg til blant annet med USAs nye klimalovpakke, som skaper hindringer for adgangen til mineraler og batterier for EU og Norge.
– Europas ambisiøse energi- og klimamål er sterkt avhengig av råmaterialer som er importert fra ustabile geopolitiske land. Kutt i eksport av disse kritiske råmaterialer vil sette det grønne skifte i fare. Vi må få opp utvinningen av mineraler her til lands. Vi må gjøre alt vi kan for å være selvforsynt med kritiske materialer, og forsterke verdikjedene der viktige kritiske råmaterialene er involvert, sier Ana Martinez.
Forsker Ana Maria Martinez i SINTEF jobber med sjeldne materialer. Dette er materialer der etterspørselen kan bli høyere enn forsynings-raten, men som spiller en skjult hovedrolle i vår moderne hverdag. Foto: Thor Nielsen
Situasjonen er imidlertid ikke helt kullsvart. Norge har flere mineralforekomster og vi har flere metallgruver i drift, men per i dag ingen gruver for kritiske råmaterialer. Norge har også forekomster av sjeldne jordartsmetaller, hvor det viktigste området er FENS-feltet i Telemark (Norge kan sitte på et av Europas største forekomst av sjeldne jordarter – Tu.no). Her letes og kartlegges det for å få oversikt over mengde og type mineraler. Det hentes ikke ut fra området i dag, men det kan bli viktig for Norge og Europa i fremtiden.
Utvinning i Norge vil bidra til å dekke noe av behovet, men vi trenger betydelige større mengder av disse kritiske råmaterialer for å kunne dekke en økende etterspørsel.
– Krigen i Ukraina har vist hvor avhenge vi er av import fra ustabile land, hvor lett viktige verdikjeder kan bli helt forstyrret, og hvor sårbare den Europeiske økonomiske modellen er. Vi må skaffe oss nye muligheter på en bærekraftig og miljøvennlig måte, sier Martinez.
Kappløpet om å skaffe nok ressurser er i gang, men fremdeles er vi flere runder unna oppløpssiden. Må vi tape natur for å få fatt i sjeldne og verdifulle råstoffer som skal hjelpe det grønne skiftet? Illustrasjonsfoto: iStock
En av løsningene kan være å se til havbunnen. Men, dette er kontroversielt. Er det mulig å hente dem ut på trygge måter slik at økosystemet bevares?
Under vann finnes det nemlig store mengder mineraler og råmaterialer. Blant annet finner vi her store forekomster av kobber og mangan, magnesium og kobolt, i tillegg til sjeldne jordarter, som neodym og dysprosium. Disse jordartsmetallene brukes blant annet i magneter i vindturbiner og elbilmotorer (kilde: Rapport av Oljedirektoratet).
En ting er sikkert: I dag vet vi for lite om mulige konsekvenser på klima og miljø ved utvinning fra havbunnen.
– Det trengs mer kunnskap og ny teknologi for å avgjøre om hvor vidt havbunnsutvinning er skadelig eller ikke. Foreløpige prøver viser at konsentrasjonen av forekomstene på norsk sokkel er vesentlig høyere på havbunnen enn på land. Hadde det vært mulig å hente ut disse på en effektiv og bærekraftig måte, er potensialet for å forsyne det grønne skiftet med mineraler stort, sier forskningssjef Lars Sørum.
Mindre skadelig enn på land?
– Får vi påvist at konsentrasjonen av forekomstene er så høy som prøvene viser, og vi ser det er mulig å hente ut havbunnsmineraler på en bærekraftig måte, kan det til og med vise seg at utvinning til havs kan bli mer klima- og miljøvennlig enn på land, sier han.
Med teknologi og kompetanse fra olje- og gass-bransjen og landbasert gruvedrift har Norge har et fortrinn i å kunne utvikle de mest klima- og miljøvennlige løsningene for utvinning av havbunnsmineraler.
SINTEF har ledende/bred kompetanse innen forskning og utvikling på olje og gass-området. Letekunnskap- og teknologi, boring, prosessering, og ikke minst miljøkunnskap, er noen av de kunnskapsområdene SINTEF anvender inn mot temaet havbunnsmineraler.
Per i dag er Europa 100 prosent avhengig av import av sjeldne jordarter, og det er ingen klare erstatninger i markedet.
– Vi ser nå på konsepter som kan gi mer skånsom utvinning fra havbunnen. I dette arbeidet må vi se på hele verdikjeden. Helt konkret ønsker vi å undersøke hvordan vi via borehull og tilbakeføring av boremasse kan skåne mer av naturen ved uthenting av masse, forteller Lars Sørum.
Å få opp kunnskapen er imidlertid ikke gjort «over natta».
– Det trengs en målrettet satsning på forskning og utvikling. Dessverre legger ikke virkemiddelapparatet i Norge godt nok til rette for dette per i dag. SINTEF støtter derfor Forskningsrådets innstilling til forskningsbehov på mineralutvinning på havbunnen (rapport 2019 «Kunnskapsgrunnlag for forskning og teknologiutvikling på området mineralutvinning på havbunnen»).
Nede på rundt 3000 meters dyp finnes det store forekomster av mineraler og råmaterialer. Men også liv – som vi i dag vet for lite om. Her er et knippe dyphavskoraller. Illustrasjonsfoto: iStock
2. Gjenvinning og gjenbruk
Siden behovet er så stort må vi satse på flere hester: vi må både utvinne mer fra primære kilder, men også gjenvinne og gjenbruke fra sekundære. Dette varsles også i regjeringens nye mineralstrategi. Et uttrykk i vinden er «Urban Mining»
– Ressursene må utnyttes mest mulig. Urban Mining handler om å utvinne råvarer fra sluttprodukter, bygninger eller avfall. Ved å reparere, gjenbruke og resirkulere materialer og mineraler kan vi spare mye på både karbonavtrykket og energiforbruket sammenlignet med primær produksjon, sier Ana Martinez.
En viktig kilde for sjeldne jordarter er elektronikk-avfall. I prosjektet REEPRODUCE ser forskerne på hvordan vi kan ekstrahere magneter fra sluttprodukter, og utvinne sjeldne jordarter som er i dem på en miljøvennlige og kosteffektiv måte. En annen løsning kan være å se på gjødselproduksjon. I denne industrien er det mange sjeldne jordarter i omløp. I SecREEts-prosjektet utvinnes de fra europeiske apatitt-kilder.
– Den største sluttbrukeren av sjeldne jordarter er industri som produserer magneter til elektriske kjøretøy, som gjør motoren mer effektiv, og fornybar energiteknologi, som for eksempel off-shore vindmøller. Per i dag er Europa 100 prosent avhengig av import av sjeldne jordarter, og det er ingen klare erstatninger i markedet. Derfor er det viktig å etablere en stabil og sikker verdikjede på sjeldne jordarter i Europa, sier Martinez.
Dagens elbilbatterier består typisk av litium, nikkel, kobolt og mangan (t.v.). Målet til forskerne er å skape neste generasjon batterier som trenger mindre litium og nikkel og er fri for kobolt, plassert til høyre i bildet. Foto: Silje Grytli Tveten/SINTEF
3. Nyskaping med mindre eller ingen kritiske råmaterialer
For at nye produkter skal ha lavest mulig karbonfotavtrykk, bør må råvarene komme fra punkter nærmest mulig produksjonen. Råvarer fra sekundære kilder er kortreiste. En annen vei mot målet er å utvikle nye produkter og teknologi med mindre kritiske råmaterialer.
– Hos oss har vi flere prosjekter hvor vi reduserer eller tar bort avhengigheten av kritiske råmaterialer til viktige teknologier for den grønne skifte, som for eksempel batterier. I denne prosessen er hele livsløpet til produktet, hvor både økonomi og bærekraft teller, sentralt, sier Martinez.
– Eksempler er prosjekter som utvikler mer effektive og lønnsomme batterier hvor kobolt er valgt bort til fordel for mer bærekraftige og lett tilgjengelige materialer, slik som HYDRA og InteLiGent. Begge EU-prosjektene utvikler litium-ion batterier for elektriske kjøretøy.
– Lithium er også et kritisk råmaterial, som i stor grad forsynes fra Australia og Latin-Amerika. Selv om litium er essensielt i et litium-ion batteri kan mengden som behøves reduseres betydelig ved smarte materialvalg, eller bruk av andre type batteriteknologier, sier hun.
Regjeringen er i gang med en ny mineralstrategi, som har som mål at Norge skal utvikle verdens mest bærekraftige mineralnæring.
– Vi er godt i gang med å utvikle teknologier, metoder og kunnskap som gjør dette mulig. Det vi foreløpig vet for lite om er hvordan vi kan hente ut mineraler fra havbunnen, samtidig som økosystemet der bevares. For å komme dit trenger vi mer forskning og utvikling, og vi trenger teknologier som gjør uthenting mulig. Får vi til dette, er mulighetene for utvinning også her store, avslutter Nils Anders Røkke.
