”Rödlistade” metaller nästa miljöfråga

Huvuddelen av de ”gröna” energiinstallationer vi har i dag – som batterier, vindkraftverk, solceller och lågenergilampor – kräver sällsynta metaller, som vid brytningen ofta är svårt miljöbelastande och i en del fall även börjat bli en bristvara.

”Vi kan i våra nordiska länder yvas över en grön energianvändning, men utsläppen och miljöbelastningen hamnar någon annanstans”, säger Christian Ekberg, professor i industriell materialåtervinning vid Chalmers i Göteborg.

De metaller det handlar om är förutom gruppen sällsynta jordartsmetaller även de så kallade platinametallerna, samt kobolt och indium.

Ett exempel är den koboltbrytning som under ifrågasatta former äger rum i Demokratiska republiken Kongo, för närvarande leverantör av mer än hälften av världens kobolt.

Framför allt är Kina emellertid det stora producentlandet, delvis för landets rika fyndigheter av sällsynta jordartsmetaller och indium, men också som följd av målmedveten politik. Numera begränsar landet leveranserna till omvärlden. Samtidigt har kinesiska företag köpt upp brytningsrättigheter i många andra länder.

Ett exempel på miljöpåverkan ges av det kinesiska Sällskapet för sällsynta jordartsmetaller. I Bayan Obo i Inre Mongoliet, där närmare hälften av världsproduktionen av de sällsynta jordartsmetallerna sker, frigörs 9 600 till 12 000 kubikmeter av avfallsgas – som innehåller fluorvätesyra, svaveldioxid och svavelsyra – för varje ton metall som bryts. Utöver det uppstår ungefär 75 kubikmeter surt avloppsvatten och ett ton radioaktiva avfallsrester per ton metall.

Underbara för återvinning
Det finns mycket att ta itu med i den här frågan, anser Christian Ekberg.

”För det första är metaller helt underbara material när det gäller återvinning. En metall kan inte förstöras (annat än genom radioaktiva processer eller kärnreaktioner), utan bara skifta oxidationstal. Detta innebär att om man bara kan isolera varje metall för sig ur olika typer av avfall, så kan man få tillbaka ursprungsmetallen.”

Problemet här är behovet av renhet. Metallen måste återvinnas till sådan kvalitet och ett sådant pris att den kan konkurrera med nybrutet material. Bara 1 procent av de sällsynta jordartsmetallerna återvinns i dag.

”Sverige och Finland hör till de bästa i klassen när det gäller återvinning av bulkmetaller såsom järn och koppar. De sällsynta metallerna i olika material i små mängder är mycket svårare att separera och återvinna, därför borde vi rikta in våra ansträngningar på det”, säger Christian Ekberg, som själv i tiden grundade ett nationellt svenskt kompetenscentrum, CCR (Competence Centre Recycling), med bland annat detta som sitt syfte.

För det andra, säger han, behöver vi hantera det faktum att ett flöde av metaller i dag sker från EU till Asien, i form av elektronikskrot och annat avfall på lastbåtar.

”Förutom den rena metallförlusten är det här en global miljöfråga, då många av de asiatiska entreprenörerna inom återvinning saknar de skyddsåtgärder för miljö och arbete som vi hos oss ser som självklara”, säger Christian Ekberg.

Bred problematik
Materialåtervinningsproblematiken är mycket bred vetenskapligt sett. Avfall består inte bara av metaller, utan av en salig blandning av metall, plast, glas och annat.

De miljörisker som är förknippade med materialen varierar även väsentligt, och de olika produkternas hela livscykel måste tas i betraktande innan man väljer återvinningsstrategi, framhåller Christian Ekberg.

”För att ett återvinningsprojekt verkligen ska bli framgångsrikt, krävs en kombination av kompetenser från många områden. Vi behöver ett helhetsgrepp och återvinningsprocesser som är hållbara såväl ur ett miljöperspektiv som ett ekonomiskt perspektiv.”

Christian Ekberg använder begreppet ”rödlistade” metaller.

”Det talas ofta om rödlistad fisk, det vill säga fiskarter som börjar bli sällsynta och därför inte borde fångas. Ett första steg mot någon form av reglering brukar vara att priset stiger, men om en viss art ändå till sist börjar närma sig kritiska nivåer för sin existens, behövs legislativa åtgärder.”

Han har tillsammans med Stena Metalls forskningschef Christer Forsgren föreslagit materialdeklarationer för produkterna:

”Ett sådant index bör belysa hur mycket energi och potentiellt sällsynta material som ingår i den nya produkten. Det lär då framgå med stor tydlighet att verklig miljönytta gör man genom att fortsätta använda en gammal maskin, om den fortfarande fungerar, eller i många fall genom att reparera den i stället för att skaffa en ny.”

”Först när vi kommit en bra bit längs denna väg av minskad initialkonsumtion, kan vi med någon betydande trovärdighet hävda ett gott miljösamvete.”

Morgondagens batteri
Christian Ekbergs gruppering samarbetar sedan en tid med Northvolt, det företag som i Skellefteå förbereder en fabrik för tillverkning av litiumjonbatterier för elbilar och lagring av energi.

Northvolts utgångspunkt är att batterierna ska designas så att de kan återvinnas. För detta är en pilotanläggning under konstruktion på Chalmers för återvinning baserad på en så kallad hydrokemisk process.

I dagens bilbatterier är litium, kobolt och nickel de centrala metallerna, men om de vinnande batterikoncepten på sikt bygger på dem är en öppen fråga.

”Ingen vet. Många påstår att de hittat lösningen, till exempel natriumbaserade batterier. Men osäkerhetsfaktorerna är så många att ingen i bilindustrin i dag vågar välja bland teknikspåren. Man ligger och väntar på varandra. Ingen vill vara den som satsar på fel häst”, säger Christian Ekberg.

Han tror ändå att litium har framtiden för sig.

”Litium har ett bra bandgap [mycket energi per litiumatom]. Litium finns också rätt storskaligt i världen, men tyvärr ofta på svårtillgängliga platser.”

”Samtidigt ska man veta att ny teknik inte alltid blir långvarig. Häromåret lanserades lågenergilysrör baserade på lantanoider. Inte långt efter det kom LED-tekniken och gjorde lysrören föråldrade”, säger Christian Ekberg.