Miljödebatten i Sverige fokuserar slentrianmässigt på energifrågan. Men den stora frågan är numera vår ohållbara hantering av material, säger  Christer Forsgren och Christian Ekberg.

Debatten om hur man skapar verklig miljönytta i Sverige har i alltför hög grad kommit att handla om elproduktion och ger i dag fel ingångsvärden. Fokus borde i stället ligga på materialanvändningen, anser Chalmersprofessorn Christian Ekberg och Stena Metalls forskningschef Christer Forsgren.

Historiskt ser de en trestegsutveckling av debatten: Först skulle elproduktionen bli fossil- och utsläppsfri (det blev den i Sverige i stort sett redan i slutet av 1980-talet, med kärnkraftsutbyggnaden). Sedan skulle den bli förnybar. Sedan har debatten börjat handla om vilka förnybara bränslen som ska tillåtas.

Men dagens miljöfråga är bredare än så, säger Christian Ekberg och Christer Forsgren. Och även inom området förnybar el behöver man beakta att både vindkraft och solkraft är förknippade med negativa miljöeffekter:

”Huvuddelen av de ’gröna’ energiinstallationer vi fått – 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 de.

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.

Dagbrotten (blått) och avfallsdumpningen (brunt och rött) syns på denna satellitbild av Bayan Obo. Det område som visas är omkring 300 kvadratkilometer. (Bild från Wikipedia)

Ett exempel på miljöpåverkan ges av det kinesiska Sällskapet för sällsynta jordartsmetaller. I Bayan Obo i Inre Mongoliet, platsen för närmare hälften av världsproduktionen av de sällsynta jordartsmetallerna, frigörs tusentals 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.

Den stora frågan handlar om återvinning, säger Christian Ekberg och Christer Forsgren:

”Metaller är i det avseendet helt underbara material. 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 är behovet av renhet. Metallen måste återvinnas till sådan kvalitet och med sådan kostnad att den kan konkurrera med nybrutet material. Bara omkring 1 procent av de sällsynta jordartsmetallerna återvinns i dag.

”Sverige 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 kompetenscentret CCR (Competence Centre Recycling) i Göteborg, med bland annat detta som sitt syfte.

Samtidigt, framhåller Christian Ekberg och Christer Forsgren, handlar frågan om att ett flöde av metaller i dag sker från EU till Asien, i form av elektronikskrot och annat avfall på returtransporter per båt: ”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.”

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 bör tas i betraktande innan man väljer återvinningsstrategi.

”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”, säger Christian Ekberg och Christer Forsgren.

De 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.”

Deras förslag är att produkterna ska materialdeklareras:

”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 nykonsumtion, kan vi med någon betydande trovärdighet hävda ett gott miljösamvete.”

Christian Ekbergs forskargruppering samarbetar sedan en tid med Northvolt, det företag som förbereder 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 ha klart för sig att ny teknik inte alltid blir långvarig. För inte så många år sedan lanserades lågenergilysrör baserade på lantanoider. Inte långt efter det kom LED-tekniken och gjorde lysrören föråldrade”, säger Christian Ekberg.

Toppbild: från vänster Christer Forsgren, forskningschef på Stena Metall, och Christian Ekberg, dubbel professor vid Chalmers, dels i industriell materialåtervinning, dels i kärnkemi. 

Fakta: 27 råvaror ”kritiska” för EU

I EU:s tredje rapport om ”råvaror av avgörande betydelse”, publicerad i september i fjol, granskas 78 olika material. 27 av dem klassificeras som kritiska för EU, dels på grund av risken för brist på dem, dels på grund av sin stora betydelse för ekonomin.

Från vänster oxider av gadolinium, praseodym, cerium, samarium, lantan och neodymium. (Bild från Wikipedia)

Kina konstateras vara det inflytelserikaste landet i fråga om bland annat sällsynta jordartsmetaller (97 procent av världsproduktionen), magnesium, tungsten, antimon, gallium och germanium. Försörjningen av platinametaller är koncentrerad till Ryssland (palladium) och Sydafrika (iridium, platina, rodium och rutenium).

Exempel på var metallerna behövs:

– Mobiltelefoner – upp till 30 olika metaller, litium, kobolt, guld, antimon, koppar m.m.

– Datorer – upp till 60 olika råmaterial, bl.a. indium i bildskärmen, koppar m.m.

– Batterier – litium, nickel, lantan m.m.

– Lågenergilampor – sällsynta jordartsmetaller, dvs. yttrium, lantan, cerium, europium, gadolinium och terbium.

– Katalysatorer för bilar – platinagruppmetaller.

– Vindkraftverk och elektriska motorer – för permanentmagneterna i dessa används neodym, samarium, gadolinium och dysprosium.

– Solceller – bl.a. koppar, indium, gallium, selen.