Het aandeel van Europa in de wereldwijde mineralenproductie is in 40 jaar tijd gedaald van 25% naar minder dan 7%, waardoor de noodzaak voor een verhoging van de binnenlandse productie om de klimaatdoelen te halen, is toegenomen. Nu de EU Raw Materials Week 2024 in volle gang is, werpt een nieuw rapport, ' A Critical Raw Material Supply-Side Innovation Roadmap for the EU Energy Transition' , een licht op de toenemende afhankelijkheid van Europa van geïmporteerde mineralen die essentieel zijn voor schone energietechnologieën.
Een strategisch keerpunt
Het rapport, een samenwerking tussen de Energy Transitions Commission (ETC), het systeemveranderingsbedrijf Systemiq en het door Bill Gates opgerichte Breakthrough Energy, onderstreept een cruciaal moment voor de EU.
Lord Adair Turner, voorzitter van de ETC, stelde: "Op de lange termijn zal de overstap naar een schoon energiesysteem leiden tot een circulair systeem met een beperkte behoefte aan verdere grondstoffenwinning. Op de korte termijn moeten we echter onze inspanningen intensiveren om kritieke grondstoffen veilig te stellen die essentieel zijn voor de energietransitie. Tegelijkertijd moeten we ernaar streven de milieu- en sociale gevolgen van de winning te beperken, door een delicate balans te vinden tussen vooruitgang en behoud."
De urgentie komt voort uit de stijgende vraag naar zes essentiële grondstoffen – koper, nikkel, kobalt, lithium, grafiet en zeldzame aardmetalen – die technologieën van elektrische voertuigen tot windturbines aandrijven. Zonder snelle actie loopt de EU het risico haar netto-nuldoelstellingen te missen vanwege aanbodtekorten.
Het beleidsantwoord van de EU: de ambitieuze doelstellingen van CRMA
De EU Critical Raw Materials Act (CRMA), die eerder dit jaar van kracht werd, stelt ambitieuze doelen: tegen 2030 moet ten minste 10% van de jaarlijkse mineralenconsumptie van de EU afkomstig zijn uit binnenlandse mijnbouw, 40% uit raffinage en 25% uit recycling. Bovendien beperkt de wet de afhankelijkheid van één extern land tot 65%.
De voortgang verloopt echter traag. Lokale tegenstand en langdurige vergunningsprocedures hebben verschillende belangrijke projecten tegengehouden.
Momenteel is koper nog steeds het enige mineraal dat op weg is om de CRMA-doelstellingen voor 2030 te halen, terwijl lithium en grafiet de grootste obstakels hebben.
Eveline Speelman, partner bij Systemiq, zei: "De EU staat op een cruciaal punt om duurzame grondstoffenvoorraden veilig te stellen die essentieel zijn voor haar transitie naar schone energie. Onze analyse beschrijft technologieën die cruciaal kunnen zijn voor het bereiken van de drievoudige doelstelling van de EU: innovatie bevorderen, concurrentievermogen waarborgen in een koolstofarme toekomst en afhankelijkheid verminderen. Met de juiste aanpak kan Europa voorzien in haar essentiële grondstoffenbehoeften en een nieuwe wereldwijde norm stellen voor verantwoord grondstoffenbeheer, waarmee ze haar positie in de wereldwijde innovatierace versterkt."
Lithiumwinning, zoals in deze mijn in Iquique, Chili, vergt veel water en vindt vaak plaats in gebieden waar droogte heerst.
Een smerige zaak
Energie-intensieve processen zoals kopersmelten en de productie van synthetisch grafiet zijn sterk afhankelijk van elektriciteit opgewekt met kolen, waardoor ze koolstofintensief zijn. Om de uitstoot te verminderen, moeten de raffinageprocessen worden geëlektrificeerd en moet hernieuwbare energie worden gebruikt.
Watergebruik is een andere grote uitdaging. Lithium- en koperwinning zijn zeer waterintensief en vinden vaak plaats in door droogte geteisterde regio's zoals Chili en Binnen-Mongolië. Verbeterde waterrecycling en gesloten kringloopextractie zouden de milieubelasting kunnen verminderen. Chemische vervuiling vormt ook een probleem, met name bij nikkel- en kobaltwinning, waarbij schadelijke reagentia worden gebruikt die lokale ecosystemen kunnen verzuren.
Mijnbouw genereert ook enorme hoeveelheden afval. Afval van kopermijnbouw vormt een risico op verontreiniging op de lange termijn als het niet veilig wordt beheerd. Daarnaast zijn er gevolgen voor landgebruik, zoals ontbossing en habitatverlies door dagbouw. Maatschappelijke zorgen, waaronder onveilige arbeidsomstandigheden en kinderarbeid bij de kobaltwinning, compliceren de sector verder.
Technologieën die de toekomst van de Europese grondstoffenvoorziening kunnen veranderen
In het rapport worden zeven opkomende technologieën uitgelicht die de productie van grondstoffen radicaal kunnen veranderen en tegelijkertijd de impact op het milieu, zoals de uitstoot van broeikasgassen, het waterverbruik en de afvalproductie, kunnen verminderen.
Belangrijke innovaties die de toeleveringsketen kunnen transformeren zijn:
- Geothermische directe lithiumwinning (DLE):
Deze geavanceerde methode maakt gebruik van geothermische pekel om lithium te winnen met minimale impact op het milieu. De waterintensieve verdampingsvijvers die bij conventionele lithiumwinning worden gebruikt, worden vermeden en de uitstoot is vrijwel nihil. Indien commercieel toegepast, zouden twee voorgestelde projecten in 7 al in 2035% van de verwachte lithiumvraag in de EU kunnen voorzien.
Een opvallend project is het Zero Carbon Lithium Project van Vulcan Energy Resources in het Boven-Rijndal in Duitsland. Vulcan streeft ernaar lithiumhydroxide te produceren met een netto CO2-neutrale voetafdruk door geothermische energie te gebruiken als brandstof voor het winningsproces.
Een ander belangrijk initiatief is het AGeLi-project (Alsace Géothermie Lithium) in de Elzas, Frankrijk, een samenwerking tussen Eramet en Electricité de Strasbourg. Dit project richt zich op de winning van lithium uit geothermisch water in de ondergrond van de Elzas, met als doel een van 's werelds meest verantwoorde lithiumproductiemethoden te ontwikkelen.
- Nieuwe productie van synthetisch grafiet:
De productie van synthetisch grafiet is momenteel zeer koolstofintensief en is afhankelijk van petroleumcokes en energieverslindende processen. De voorgestelde nieuwe methode, aangedreven door hernieuwbare elektriciteit, zou de uitstoot met meer dan 90% kunnen verminderen. Deze aanpak zou in 40 tot 2035% van de grafietbehoefte van de EU kunnen dekken, waardoor de afhankelijkheid van Chinese import afneemt.
- Primaire sulfide-uitloging voor koper:
Een revolutionair bio-uitloogproces zou koper kunnen winnen uit ertsen van lage kwaliteit die momenteel als afval worden weggegooid. Door deze methode toe te passen, zou de EU in 12 in 2035% van de wereldwijde kopervraag kunnen voorzien, met aanzienlijk lagere emissies in vergelijking met conventionele smeltmethodes.
- Toepassing van AI bij geologische data-analyse:
Kunstmatige intelligentie (AI) staat op het punt de efficiëntie van de exploratie van mineralen te verbeteren door complexe geologische data te analyseren. Dit zou de boorkosten voor exploratie met 25% kunnen verlagen en de succespercentages van ontdekkingen kunnen verhogen van 5% naar 75%.
- Geavanceerde rotsvermaling:
Traditionele mijnbouwprocessen omvatten het breken en vermalen van gesteente, wat enorme hoeveelheden energie verbruikt. Een nieuwe pulstechnologie zou het totale energieverbruik in de mijnbouw met 30% kunnen verminderen, wat de efficiëntie verbetert en de operationele kosten verlaagt.
- Elektrochemische metaalextractie:
Dit proces zou de manier waarop metalen zoals koper en lithium worden gewonnen door middel van elektrochemische reacties kunnen herdefiniëren, waardoor energieverslindende smelting volledig wordt omzeild. Het resultaat: lagere emissies, minder chemisch afval en een lager waterverbruik.
- Herverwerking van afvalstoffen:
De EU produceert jaarlijks miljoenen tonnen mijnbouwafval, waarvan een groot deel waardevolle mineralen bevat. Geavanceerde herverwerking van mijnafval zou deze last in een voordeel kunnen veranderen, waardoor milieurisico's worden verminderd en de materiaalvoorziening wordt vergroot.
Fabrikanten van elektrische auto's zijn grote gebruikers van mineralen. Het verminderen van de milieu-impact van mijnbouw zou de sector enorm ten goede komen.
Vergroening van de schone energievoorzieningsketen
Deze technologische doorbraken zouden de milieu-impact van delfstoffenwinning kunnen veranderen. Opschaling van de productie van koolstofarm lithium en synthetisch grafiet zou de uitstoot van accu's van elektrische voertuigen (EV's) tot 90% kunnen verminderen en de kosten met slechts 1% kunnen verhogen. Dit zou een groenere EV-productie mogelijk maken zonder de consument uit te sluiten.
Daarnaast kunnen innovatieve raffinagetechnieken de emissievoetafdruk van materialen zoals nikkel en kobalt verkleinen. Momenteel hebben deze materialen een van de hoogste milieukosten vanwege de koolstofintensieve mijnbouw en verwerking.
Het dichten van de financieringskloof voor innovatie
Ondanks veelbelovende technologieën kampt Europa met een groot financieringstekort vergeleken met de VS en China.
Zoals Julia Reinaud, Senior Director bij Breakthrough Energy, benadrukte: "Het versnellen van investeringen in R&D en implementatie en het creëren van een ondersteunend regelgevings- en handelsklimaat dat robuuste binnenlandse toeleveringsketens voor kritieke grondstoffen mogelijk maakt, is een noodzaak voor de EU om een leidende rol in de schone-energiesector te verwerven. Door innovatieve technologieën te benutten, kan de EU haar concurrentievermogen terugwinnen, haar strategische autonomie versterken en de ecologische voetafdruk van mijnbouw- en raffinageprocessen minimaliseren."
Het rapport beveelt aan om ondersteuningsmechanismen voor kapitaal- en operationele uitgaven (CAPEX en OPEX) te combineren om grootschalige implementaties te garanderen. Deze aanpak, in combinatie met gestroomlijnde vergunningverlening, zou innovatiegedreven projecten een impuls kunnen geven.
De weg voor ons
Het concurrentiekompas van de Europese Unie, onlangs aangekondigd door voorzitter Ursula von der Leyen, heeft tot doel de innovatiekloof van de EU met de VS en China te dichten. Dit is niet mogelijk zonder kritieke grondstoffen. Zal de EU deze uitdaging aankunnen?
Nu de inzet zo hoog is, hangt de weg vooruit van de EU nu af van daadkrachtig optreden. Een combinatie van beleidsondersteuning, technologische innovatie en gezamenlijke investeringen zou in theorie Europa's positie als leider op het gebied van schone energie kunnen veiligstellen en tegelijkertijd de afhankelijkheid van de import van mineralen kunnen verminderen.
Vragen en antwoorden: Kritieke grondstoffen in de EU
1. Wat zijn kritieke grondstoffen (CRM's) en waarom zijn ze belangrijk voor de EU?
Kritieke grondstoffen (CRM's) zijn grondstoffen die essentieel zijn voor belangrijke EU-industrieën, waaronder hernieuwbare energie, elektrische voertuigen en digitale technologieën, maar die te maken hebben met leveringsrisico's. Ze zijn essentieel voor de groene en digitale transitie van de EU, haar strategische autonomie en haar wereldwijde concurrentievermogen. De EU is momenteel sterk afhankelijk van import voor de meeste Kritieke grondstoffen, met name voor nieuwe batterijmaterialen.
2. Wat doet de EU om de uitdaging van het aanbod van CRM aan te pakken?
De EU heeft de Critical Raw Materials Act (CRMA) ingevoerd om een veilige en duurzame aanvoer van CRM's te garanderen. Deze wet beoogt de inkoop te diversifiëren en de binnenlandse productie, recycling en innovatie in de CRM-waardeketen te bevorderen. De CRMA stelt doelen voor het binnenlandse aandeel van de EU in de winning, verwerking en recycling van CRM's tegen 2030, respectievelijk 10%, 40% en 25% van het jaarlijkse verbruik.
3. Wat zijn de belangrijkste milieugerelateerde uitdagingen die gepaard gaan met CRM-mining?
CRM-mijnbouw kan aanzienlijke milieueffecten hebben, waaronder een hoog energieverbruik, broeikasgasemissies, waterverbruik, verzuring, de productie van mijnafval en potentiële bedreigingen voor de biodiversiteit. Deze effecten zijn met name zorgwekkend voor bepaalde CRM's zoals nikkel en kobalt.
4. Wat zijn enkele innovatieve oplossingen om de ecologische voetafdruk van CRM-mining te verkleinen?
Verschillende innovatieve technologieën zijn erop gericht de ecologische voetafdruk van CRM-mining te verkleinen, zoals:
- Directe lithiumextractie (DLE): Extraheert lithium efficiënter en met minder impact op het milieu uit pekel dan traditionele verdampingsvijvers.
- Primaire sulfide-uitloging: Maakt de extractie van koper uit sulfide-ertsen mogelijk, die in grotere hoeveelheden voorkomen dan oxide-ertsen, met een lager energieverbruik en minder emissies.
- Nieuwe rotsverbrijzeling: Maakt gebruik van technologieën zoals pulskracht om gesteente efficiënter te breken, waardoor het energieverbruik en de emissies tijdens het breek- en maalproces worden verminderd.
- Herverwerking van afvalstoffen: Wint waardevolle mineralen uit mijnbouwafval, vermindert de gevaren voor het milieu en zorgt voor een extra aanbod aan materialen.
5. Hoe kan de EU innovatie in de CRM-sector stimuleren?
De EU kan innovatie stimuleren via verschillende mechanismen, waaronder:
- Financiering van onderzoek en ontwikkeling: Programma's als Horizon Europe ondersteunen onderzoek en innovatie op het gebied van CRM-extractie en -verwerking.
- Het bieden van financiële prikkels: Belastingvoordelen en leengaranties kunnen investeringen in nieuwe technologieën en binnenlandse productie stimuleren.
- Faciliteren van afnameovereenkomsten: Mechanismen om CRM-leveranciers met kopers te verbinden, kunnen helpen de prijsschommelingen te beperken en de investeringsrisico's te verkleinen.
- Stroomlijnen van vergunningsprocessen: Door strategische projecten aan te wijzen voor een versnelde vergunningverlening, kan de ontwikkeling van nieuwe mijnen en verwerkingsfaciliteiten worden versneld.
6. Wat zijn de belangrijkste belemmeringen voor het opschalen van innovatieve CRM-technologieën in de EU?
Het opschalen van innovatieve CRM-technologieën kent verschillende uitdagingen, waaronder:
- Hoge initiële kosten: Nieuwe technologieën vereisen vaak aanzienlijke investeringen, wat een belemmering kan vormen voor de acceptatie ervan.
- Technologische risico's: Onbewezen technologieën kunnen operationele uitdagingen opleveren en vereisen verdere ontwikkeling voordat ze op commerciële schaal kunnen worden toegepast.
- Sociale acceptatie: Mijnbouwprojecten stuiten vaak op lokale weerstand vanwege milieu- en sociale zorgen.
- Vertragingen toestaan: Lange vergunningstrajecten kunnen de ontwikkeling van nieuwe mijnen en verwerkingsfaciliteiten belemmeren.
7. Hoe kan de EU maatschappelijke acceptatie voor CRM-mijnbouwprojecten garanderen?
Om maatschappelijke acceptatie te creëren is het volgende nodig:
- Transparante en inclusieve betrokkenheid: Vroegtijdige en voortdurende betrokkenheid van lokale gemeenschappen, het aanpakken van hun zorgen en ervoor zorgen dat de voordelen worden gedeeld.
- Milieu- en sociale verantwoordelijkheid: Implementeren van best practices om de impact op het milieu te minimaliseren en het welzijn van gemeenschappen te waarborgen.
- Aanpak duurzame ontwikkeling: Integratie van economische, milieugerelateerde en sociale overwegingen in de planning en uitvoering van projecten.
8. Wat zijn de vooruitzichten voor vraag en aanbod van CRM in de EU?
- De EU heeft aanzienlijke hoeveelheden CRM's nodig om haar doelstellingen voor schone energie te halen. Hoewel er potentieel is om de binnenlandse productie en recycling te verhogen, wordt een aanzienlijk aanbodtekort verwacht. Het succes van de CRM-strategie van de EU zal afhangen van de tijdige ontwikkeling van nieuwe mijnen en verwerkingsfaciliteiten, de opschaling van innovatieve technologieën en het veiligstellen van gediversifieerde en verantwoorde inkoop bij internationale partners.
