Zeldzame metalen voor IT, zo zuinig zijn we er mee

Zeldzame metalen zijn essentieel bij de productie van bijvoorbeeld halfgeleiders en accu's en batterijen. Denk daarbij onder meer aan lithium, magnesium, cobalt, arseen, gallium, germanium, hafnium, indium, scandium, seleen en telluur. Er zijn steeds maar kleine hoeveelheden nodig, maar die moeten wel voorhanden zijn. En we springen er nogal kwistig mee om, blijkt uit onderzoek dat deze maand in het wetenschappelijk toptijdschrift Nature Sustainability is gepubliceerd.

Verspilling al bij de winning

Een groot verlies treedt al op bij het winnen van metalen uit ertsen. De steensoorten bevatten namelijk nooit alleen één soort metaal. Dus bijvoorbeeld ijzererts bevat ook sporen van magnesium. Bij de zuivering van ijzer gaat het magnesium verloren. Hoewel het om kleine percentages magnesium gaat, worden er enorme hoeveelheden ijzererts verwerkt en gaan er dus substantiële hoeveelheden magnesium verloren.

Zo ook bij andere metalen. Van indium bijvoorbeeld - nodig bij de productie van halfgeleiders - wordt 70% weggegooid bij de extractie uit ertsen. Voor sommige metalen is het verlies zelfs 95%. Zelfs bij de winning van ijzer gaat gemiddeld 15% verloren en gemiddeld gaat het bij de zeldzame metalen om 25% verlies.

Komen de metalen eenmaal in de productieketen, dan is het verlies bij de 'verwerking' gering. In vergelijking met de verliezen die optreden bij de winning, gaat het dan om een verwaarloosbare deel. In een uitzonderlijk geval loopt het op tot 6% aan verspilling.

Zuinig tijdens gebruik

Tijdens gebruik valt het verlies van de meeste metalen ook mee, ongeveer 5%. Maar dat gaat niet op voor de zeldzame metalen waarbij gemiddeld 30% verloren gaat. Met name strontium en barium worden verwerkt in producten die slechts eenmalig worden gebruikt en vervolgens in het milieu terecht komen. Het gaat daarbij overigens niet om IT-toepassingen maar om het boren naar gas en olie.

Het grootste probleem voor 43 metalen zit echter aan het einde van de levensduur van producten. Van veel metalen gaat 70 tot 85% verloren, dus een redelijk deel wordt nog wel herwonnen. Van de zeldzame metalen is het percentage dat wordt gerecycled echter verwaarloosbaar. Zelfs voor aluminium, koper en ijzer - de meest gebruikte metalen die ook zeer actief gerecycled worden - komt het hergebruik niet boven de 90% uit.

IJzer trekt gemiddelde omhoog

De onderzoekers bepaalden voor elk stukje metaal een gemiddelde 'levensduur' voordat het in het milieu terecht komt. Die periode varieert van minder dan een jaar voor gallium en seleen tot bijna 200 jaar voor goud. Het gemiddelde komt uit op 150 jaar maar dat is vooral toe te schrijven aan ijzer. Die metaalsoort is namelijk goed voor 97% van alle gebruikte hoeveelheden metaal, zit in producten die relatief lang meegaan, én wordt redelijk goed hergebruikt. De cijfers worden dus scheefgetrokken door ijzer.

Voor hun uitgebreide metaalonderzoek hebben de Franse en Duitse onderzoekers gebruik gemaakt van een Japans softwaremodel genaamd MaTrace. Daarmee konden ze inschatten hoe het verlies van de verschillende metalen optrad in elke fase van de levensduur van het materiaal. Het model werd gevoed met cijfers uit de praktijk.

Essentieel voor de digitale economie

Hoewel het om schattingen gaat waar wel kanttekeningen bij geplaatst kunnen worden, biedt het onderzoek wel handvatten om te werken aan het terugdringen van het verlies aan grondstoffen die essentieel zijn voor onder meer de digitale economie. Uit onderzoek van de Belgische universiteit KU Leuven is vorige maand al gebleken dat de EU meer moet recyclen om metaaltekorten tegen te gaan en om de eigen klimaatdoelen te halen. Ernstige tekorten dreigen voor lithium en andere metalen, waarmee elektrische voertuigen, batterijen en windmolens worden geproduceerd.