Ga naar hoofdinhoud

The Challenge Kritieke materialen

‘Je kunt ook zonder zeldzame aardmetalen’

Tekst Jos Wassink
© Evgeny_V

Voor de energietransitie van fossiele naar duurzame energie is Europa afhankelijk van de import van tientallen zogenaamde ‘kritieke materialen’. Hoe kan Europa nieuwe ongewenste geopolitieke afhankelijkheden verminderen of voorkomen? Een gesprek hierover met Europarlementariër dr. Mohammed Chahim (sociaaldemocraten) en industrieel ecoloog dr. Benjamin Sprecher (Industrieel Ontwerpen).

Lees meer

The Challenge Kritieke materialen

‘Je kunt ook zonder zeldzame aardmetalen’

Tekst Jos Wassink
© Evgeny_V

Voor de energietransitie van fossiele naar duurzame energie is Europa afhankelijk van de import van tientallen zogenaamde ‘kritieke materialen’. Hoe kan Europa nieuwe ongewenste geopolitieke afhankelijkheden verminderen of voorkomen? Een gesprek hierover met Europarlementariër dr. Mohammed Chahim (sociaaldemocraten) en industrieel ecoloog dr. Benjamin Sprecher (Industrieel Ontwerpen).

Op de Europese lijst met kritieke materialen staan maar liefst 34 grondstoffen. Wat is jullie persoonlijke top drie?

Chahim: “Oh nee, daar begin ik niet aan. Ik ga ook niet expliciet vertellen welke grondstoffen kritiek zijn. Wij vragen aan experts welke grondstoffen van strategisch belang zijn. Dat kan betekenen ‘schaars’ omdat ze uit een beperkt aantal landen komen. De politieke stabiliteit van zo’n land is dan heel belangrijk. Verder telt natuurlijk mee in hoeverre je afhankelijk bent van bepaalde grondstoffen voor de economie.”

Sprecher: “Ik kies voor het duo neodymium en dysprosium, daarop ben ik gepromoveerd. Je vindt ze in alles van Joint Strike Fighters tot windturbines. Op twee staat koper. Die is niet ‘kritiek’ volgens de Europese analyses, maar is er grappig genoeg later toch aan toegevoegd vanwege het belang voor alles wat elektrisch is. Als derde lithium omdat de prijs steeds verder daalt terwijl volgens alle voorspellingen er gigantische tekorten komen. Ik vind die tegenstelling fascinerend.”

Europa heeft nauwelijks mijnen en heel weinig opwerkingsfabrieken. Door de energietransitie stijgt de vraag. Hoe gaan we dat oplossen?

Chahim: “Ik denk dat Europa eerst in kaart moet brengen welke grondstoffen er zijn en welke niet. Het kan zijn dat bij mijnactiviteiten uit het verleden kritieke grondstoffen als nevenproduct naar boven zijn gekomen en dus misschien nog in het oude mijnafval zitten. Daarnaast willen we veel meer verplichtingen opleggen om grondstoffen te hergebruiken. En als derde willen we ook strategische projecten opzetten.”

Dr. Mohammed Chahim (Fes, Marokko, 1985)

© Portret: Europees Parlement | Montage: Ontwerpwerk

Wie is Mohammed Chahim

Dr. Mohammed Chahim (Fes, Marokko, 1985) sloot zich in 2002 aan bij de PvdA en werd in 2006 lid van de gemeenteraad in Helmond. Hij studeerde af in econometrie en operationele research aan de Universiteit van Tilburg en promoveerde daar in 2013. Daarna ging hij als onderzoeker bij TNO werken op het gebied van duurzaamheid, energie en circulariteit. In 2019 stapte hij over naar het Europees Parlement en werd in 2021 vice-president van de sociaaldemocraten. “Ik doe hier eigenlijk hetzelfde als in Helmond”, zei hij daarover. “Vechten tegen oneerlijkheid en voor solidariteit. Klimaatbeleid en de energietransitie zijn mijn belangrijkste strijdpunten. In 2050 moet Europa CO2-neutraal zijn.”

Wie is Benjamin Sprecher

Dr. Benjamin Sprecher (Den Haag, 1985) is universitair docent en onderzoeker aan de faculteit Industrieel Ontwerpen. Hij is een van de auteurs van het rapport Critical Materials, Green Energy and Geopolitics: A Complex Mix. Sprecher studeerde industriële ecologie aan de TU Delft en de Universiteit Leiden (2003-2010). Hij promoveerde op kritieke grondstoffen en werkte daarna als postdoc in Yale. Vanaf 2017 was hij universitair docent in Leiden en vanaf 2021 in Delft. Sprecher ziet een duidelijke verantwoordelijkheid voor productontwerpers: “Kies voor materialen en technologieën die minder kritieke metalen bevatten. Verleng de levensduur door reparatie en hergebruik. En zet in op het terugwinnen van grondstoffen aan het einde van de levenscyclus van producten.”

Dr. Benjamin Sprecher (Den Haag, 1985)

© Portret: Guus Schoonewille | Montage: Ontwerpwerk

Wat bedoel je met strategische projecten?

Chahim: “Dat we identificeren welke grondstoffen we nodig hebben om vervolgens partnerschappen te sluiten met landen om ervoor te zorgen dat we toegang krijgen tot een deel van hun voorraden. We kunnen bijvoorbeeld samen een opwerkingsfabriek opzetten. Zo creëer je een win-winsituatie tussen een derde land en Europa. We krijgen toegang tot hun mijnen en zetten in ruil daarvoor lokaal een batterijfabriek op.”

Wat is jouw oplossing, Benjamin?

Sprecher: “Ik denk dat Europa vooral slim moet zijn. René Klein zei altijd: ‘Die zeldzame aardmetalen zijn niet onvervangbaar. Je kunt ook zonder, het is gewoon een kwestie van lazy engineering.’ Het is net iets makkelijker om iets te maken mét neodymium dan zonder. Dus vind ik het slim om meer aandacht te besteden aan productontwerp en op die manier minder afhankelijk te worden van die grondstoffen.”

‘Wij moeten ons niet laten beperken door de economische condities van vandaag’

Vorig jaar maakte een Zweeds mijnbouwbedrijf bekend dat in Kiruna ertsen van zeldzame aardmetalen zouden zijn gevonden. Benjamin zei toen dat Europa toch afhankelijk zou blijven van China omdat winning te duur is. Hoe zie je dat?

Chahim: “Wij moeten ons niet laten beperken door de economische condities van vandaag. Er zijn verschillende redenen waarom wij onze afhankelijkheid van bepaalde landen willen verminderen. In de eerste plaats vanwege strategische autonomie. Twee, op het moment dat er iets gebeurt in de aanvoerketens, zoals bijvoorbeeld het geval was tijdens de Covid-pandemie, kun je in de problemen komen. Dus je moet ook eigen productie en eigen raffinage hebben om de economie onafhankelijker te maken. Een derde argument is dat, als wij besluiten in Europa grondstoffen te gaan delven en verwerken, we daarvoor ook de expertise, technologie en efficiëntie ontwikkelen. In het verleden hebben we de raffinage van onder meer lithium weggedaan omdat het een vervuilende sector was. Als we winning en zuivering nu terughalen, proberen we dat op zo’n schoon mogelijke manier te doen door die technologie een boost te geven. Daar ben ik van overtuigd.”

Als econoom weet je dat de industrie de goedkoopste grondstoffen opzoekt. Hoe zorg je ervoor dat verantwoorde grondstoffen uit Europa een kans krijgen terwijl ze duurder zijn dan import?

Chahim: “Dat is een terechte vraag. Daar hebben wij ook over nagedacht. Daaruit zijn carbon contract for difference- projecten voortgekomen. Die zijn bedoeld om de ontwikkeling van technologie niet af te laten remmen door een gebrek aan vraag. Als voorbeeld noem ik de waterstofbank. Die zal tien jaar lang vraag en aanbod van waterstof matchen. De waterstofbank overbrugt het verschil tussen het hoogste bod en de laagste prijs. Dat betalen we met een deel van de inkomsten van de CO2-emissiehandel. Ik denk dat we ook zoiets moeten opzetten voor kritieke ­grondstoffen. Dan creëer je vraag en aanbod tegelijk.”

Om tot een schatting van de toekomstige vraag en concurrentie te komen, moeten grondstoffen, technologieën en sectoren samen worden bekeken, aangezien verschillende technologieën en sectoren met elkaar concurreren voor dezelfde materialen. (Bron: EU-rapport ‘Supply chain analysis and material demand forecast in strategic technologies and sectors in the EU – A foresight study’.)

Hoe zie jij dat, Benjamin?

Sprecher: “Ik denk dat Europa goed werk doet. Heel veel meer kan eerlijk gezegd niet. Waar het vastloopt is de nationale wetgeving. Dan heb ik het over de kwaliteit.”

Kun je een voorbeeld geven?

Sprecher: “Ik vind het een beetje lullig om individuele projecten af te branden. Laat ik een ander voorbeeld nemen, uit de bouw. Je hebt de Milieuprestatie Gebouwen, MPG. Op papier ziet het er allemaal goed uit. Maar het wordt superslecht geïmplementeerd omdat het wordt uitbesteed aan een partij die simpelweg niet de technische capaciteit heeft. En dan gaat het fout.”

Chahim: “Er is een spanningsveld in Europa, denk ik, tussen wat je aan de markt overlaat en wat je kunt doen om de markt in een bepaalde richting te sturen.

‘Wij doen alsof het een vrije markt is’

Als je kijkt naar strategische autonomie en de energietransitie, dan zijn we erg afhankelijk van andere landen om die doelen te behalen. We hebben heel mooie plannen maar bij de uitvoering komen vaak problemen aan het licht en ongelijkheid tussen lidstaten. Maar de Critical Raw Materials Act is wel een wet. Ze wordt aan alle lidstaten opgelegd. Dat creëert natuurlijk een spanningsveld.”

Sprecher: “Ik denk dat daar de kern van het probleem zit. China is geen vrije markt. Amerika werkt via het Pentagon. En wij doen alsof het een vrije markt is. Vervolgens ­grijpen we heel lichtjes in. Dat gaat hem gewoon niet worden. Ik denk dat we nog tien jaar aanmodderen en de doelstelling niet halen. Tenzij lidstaten een stap verder gaan en een soort industrie­politiek gaan bedrijven. Niet ingrijpen in de markt, maar het gewoon overnemen en zelf doen. Dat is iets wat Europa helemaal verleerd is. Ik ben benieuwd wat jij daarvan vindt.”

Chahim: “Ik ben daarin vrij uitgesproken. Ik heb eerder in een opiniestuk geschreven dat de overheid veel meer als co-inves­teerder in nieuwe techno­logieën moet ­stappen. Omdat je daarmee twee dingen doet. Eén: je laat zien dat je erin gelooft omdat je risico neemt. En twee: je stuurt ook de markt in een bepaalde richting.”

Kritieke grondstoffen
34
grondstoffen 
op de Europese lijst (2023)
63%
kobalt komt uit Congo
97% 
magnesium komt uit China
98% 
boor komt uit Turkije
100%
zeldzame aardmetalen voor magneten komt uit China
10%
grondstoffen winnen in Europa in 2030 
(doel)
11
kilo elektronisch afval
zamelt elke inwoner van Europa in

Green Deal en kritieke grondstoffen

Een eerlijke, gezonde en klimaatneutrale economie in 2050. Om daar te komen leunt de uitvoering van de Europese Green Deal zwaar op een (groot) aantal kritieke materialen. Hoe wil Brussel die materialen zeker stellen? De Critical Raw Materials Act (CRM Act) is onderdeel van de Europese Green Deal en gaat over het veiligstellen van kritieke grondstoffen. Volgens de Europese definitie zijn dit grondstoffen die belangrijk zijn voor de economie en een hoog leveringsrisico hebben. Bijvoorbeeld omdat er maar weinig leveranciers zijn. Sinds de inval in Oekraïne en de veranderende geopolitieke verhoudingen is Europa zich meer bewust van haar kwetsbaarheid door de afhankelijkheid van zulke materialen. De Europese lijst van 2023 bevat 34 kritieke grondstoffen. Een aantal is vitaal voor de energietransitie. Lithium, kobalt en nikkel worden gebruikt voor de productie van accu’s. Gallium voor zonnepanelen. Boor wordt toegepast in wind-turbinebladen. Daarnaast is koper en aluminium (bauxiet) nodig voor uitbreiding en versterking van elektriciteits-netwerken. De strategie die de CRM Act voorstaat is, naast het opzetten en versterken van Europese leveranties, het uitbreiden van netwerken met andere leveranciers door wederzijds gunstige partnerschappen. Voor 2030 is het doel om 10 procent van de kritieke grondstoffen binnen Europa te winnen. Van de verwerking moet 40 procent in Europa gebeuren en van de recycling 15 procent.

Hooguit 65 procent van enig materiaal mag dan nog van een niet-Europees land betrokken worden. De trend is duidelijk, maar de weg naar meer materiële zelfstandigheid is lang. De recycling van elektronica bijvoorbeeld, komt moeizaam op gang. In Nederland bedroeg in 2021 de hoeveelheid ingezameld elektrisch en elektronisch afval 11,75 kilogram per inwoner. Iets meer dan het Europees gemiddelde van 11 kilo. Dat was 45 procent van wat er in de drie jaren daarvoor werd aangeschaft terwijl het streven 65 procent was.  Nieuwe mijnen openen is kostbaar en het vergt veel van de lokale bevolking, stelt Jojo Nem Sing (Erasmus Universiteit) in het LDE-rapport ‘Critical Materials, Green Energy and Geo politics: A complex mix’ (2022). Toch moet Europa zelf mijnbouw ontwikkelen. Ook als dat niet rendabel is omdat het strategisch belang inmiddels zwaarder weegt. Ook Benjamin Sprecher (TU Delft) vindt dat de wetten van de vrije markt tekortschieten voor kritieke materialen. ‘China heeft voor veel kritieke materialen een dominante positie verworven omdat de regering actief bepaalde sectoren versterkt heeft met financiële steun’, schrijft hij in hetzelfde rapport. ‘Dat moet Europa ook doen. Grondstoffenpolitiek aan de vrije markt overlaten is een slecht idee gebleken.’

Sprecher: “Mag ik nog een ander onderwerp aansnijden? Europa is, net als de TU Delft, geobsedeerd door innovatie. We hebben het zelden over design. Er zijn bedrijven die lobbyen voor méér innovatie en méér investeringen, maar er is nooit eens iemand die vraagt om minder, of om dingen anders doen.”

Chahim: “We hebben in de Critical Raw Materials Act doelen gesteld voor toenemende recycling zodat het bijna onmogelijk wordt om nog producten te maken die niet herbruikbaar zijn, althans in onderdelen. Ik ben met je eens dat het nog onvoldoende is. Bedrijven willen alleen heel geleidelijk veranderingen doorvoeren, zoals een deel van de grondstoffen vervangen door hergebruik.”

Sprecher: “Toch is dat is de enige manier om uit dit probleem te komen. De industrie moet haar ontwerpen aanpassen om minder grondstoffen te gebruiken, anders hebben we over twintig jaar exact dezelfde discussie. Maar wat kunnen we daaraan doen?”

Chahim: “Het probleem is, Benjamin: ik ben geen dictator en jij ook niet. Dus we moeten dingen doen in gezamenlijkheid. Ik hoop dat bedrijven gaan beseffen wat een toekomst in Europa van ze verlangt, dat ze daarmee ook trendsettend kunnen worden.”

Sprecher: “Dat bedoel ik. Die wetten over design zijn zo ongelooflijk slap.”

Chahim: “Dat ben ik niet met je eens. De Ecodesign-wet (Ecodesign for Sustainable Products Regulation, red.) stelt eisen aan producten qua duurzaamheid, repareerbaarheid en circulariteit. Dat vond iedereen bemoeizuchtig, maar die wet blijkt enorm succesvol te zijn. Alleen levensduur is buiten beschouwing gebleven.”

Sprecher: “Maar juist dat maakt veel verschil. Als je laptop twee keer langer meegaat heb je half zoveel grondstoffen nodig. Ik heb gezien hoe ongelooflijk klein de aanpassingen zijn tussen een laptop die drie jaar meegaat of tien jaar. Dat is soms een kwestie van 10 cent productiekosten. Alles gaat nu over recycling, maar recycling is niet een quick fix, het is een last resort. Ik vraag me af hoe we daar meer aandacht aan kunnen besteden.”

Chahim: “Zullen we het volgende afspreken? We praten een keer verder, online of in Delft. Dan nemen we de wet door en wil ik horen wat jij als expert zou willen toevoegen, of anders formuleren. En dan kijken we wat ik daarvoor kan betekenen. Ik vind dat wel interessant.”

Natriumbatterij

Een natrium-koolstofbatterij die in 9 minuten volledig oplaadt, stabiele opslag biedt en van duurzame materialen wordt gemaakt die goed beschikbaar zijn. Prof. Marnix Wagemakers en collega’s (faculteit Technische Natuurwetenschappen) ontwikkelen zo’n batterij en bieden hiermee een goedkoper alternatief voor lithium-ionbatterijen. Natrium is al een tijdje in beeld als vervanger van lithium, maar tot nu toe bleven de prestaties matig door een beperkte opslagcapaciteit en levensduur. Aan de basis van de natriumbatterij ligt een nieuwe kristalstructuur van koolstof met wigvormige poriën die een grote opslagcapaciteit combineert met een grote mobiliteit van de Na+-ionen die er makkelijk in en uit bewegen. Het resultaat is: snel laden én veel energieopslag. Met een onverwachte bonus; de accu gaat veel langer mee dan eerdere natrium-ionvarianten.

© TU Delft