Toekomstige technologische uitdagingen voor zeldzame aardmetalen

In de afgelopen decennia hebben nieuwe en evoluerende technologieën bedrijven veel van de belangrijkste kansen geboden, maar ze hebben ook problemen met zich meegebracht. In de komende jaren zullen uitvindingen die momenteel worden ontwikkeld en overgenomen door app-ontwikkelaars populairder en krachtiger worden. We kennen de mogelijke gevolgen van deze ontwikkelingen nog niet, maar bedrijven moeten voorspellen en voorbereiden hoe deze uitvindingen hun economische sectoren zullen beïnvloeden. Een van de mogelijke bedreigingen is de uitputting van de hulpbronnen van de aarde, met name zeldzame aardmetalen. Hoe vaker de kwestie van de uitputting van hulpbronnen aan de orde komt, hoe groter de vraag of we ons er zorgen over moeten maken? En welke alternatieven er zijn om het te bestrijden.

"De meeste van onze populairste apparaten, zoals smartphones , laptops en oortelefoons zijn afhankelijk van meerdere materialen.”

Volgens wetenschappers op het gebied van natuurlijke hulpbronnen zullen veel van de goederen waarvan we in ons dagelijks leven afhankelijk zijn, nooit 'opgeput' zijn. Helaas zijn hun opvattingen te positief en wijken ze af van de waarheid. De meeste van onze meest populaire apparaten, zoals smartphones, laptops en chirurgische benodigdheden, zijn afhankelijk van meerdere materialen. Alleen al in batterijapparatuur zitten meer dan zestig componenten. "De meeste van deze elementen worden gevonden in kleine hoeveelheden, een milligram of minder", zegt Armin Reller, een chemicus aan de Universiteit van Augsburg in Duitsland en voorzitter van resource strategy. "Ze zijn echter cruciaal voor de werking van het apparaat." Dit omvat enkele bekende mineralen, zoals ijzer, aluminium en koper, evenals andere minder bekende stoffen, zoals "zeldzame aardmineralen" of "wetenschappelijke zaden". Deze later genoemde materialen hebben veel aandacht getrokken vanwege hun gebruik in smartphones, elektrische auto's, windturbines, notebooks en andere apparaten. China levert 90% van 's werelds zeldzame aardmetalen en naar schatting zullen zijn minerale afzettingen binnen 15-20 jaar zijn uitgeput. Evenzo voorspellen anderen dat als de vraag aanhoudt, indium, platina en zilver binnen tien jaar uitgeput zullen zijn. Andere rapporten voorspellen dat producten zoals aluminium over ongeveer 80 jaar opgebruikt zullen zijn.

Volgens onderzoek zijn goud, platina, rhodium en tellurium een ​​van de zeldzaamste elementen op aarde, zowel qua aandeel op aarde als qua waarde voor de mens. Volgens Thomas Graedel, directeur van Forestry and Milieustudies, Yale School' Centre for Industrial Ecology, "zou het volledige gebrek aan platina, aluminium, zilver of een andere natuurlijke hulpbron vrijwel zeker nooit echt gebeuren." Hij beweert dat we een natuurlijke hulpbron nooit volledig hebben uitgeput en dat waarschijnlijk ook nooit zouden doen.

Kijken naar de situatie in termen van "burn-out" is niet de enige manier om het te doen. Het bewijzen van een negatief is bijvoorbeeld moeilijk. Zonder elk mogelijk aspect onder water op de aardbol te onderzoeken, zullen wetenschappers nooit ondubbelzinnig concluderen:"De aarde heeft niet meer zilverafzettingen." Een meer realistische verklaring is dat wanneer we het stadium bereiken waarin we geleidelijk afnemen, de waarde van het laatste schroot erg duur zal zijn en producenten niet zullen kunnen profiteren van de goederen die ze maken. Ze zullen zich tot andere, zij het achtergestelde middelen hebben gewend. Volgens Lawrence Meinert, programmacoördinator van het Mineral Resources Program van de US Geological Survey, "naarmate de marktkrachten zich aanpassen, verschuiven de kosten en passen consumenten aan wat ze nodig hebben en hoe ze het nodig hebben." "Dit houdt in dat je nooit iets zult gebruiken omdat de prijs zo duur stijgt dat je het niet koopt."

De winning van kryoliet dat werd gebruikt om aluminiummetaal te produceren, stopte in de jaren tachtig, omdat de resterende afzettingen niet genoeg waren om de mijnbouwkosten te rechtvaardigen, en ze eigenlijk overgingen op alternatieven voor algemene doeleinden. Het is ook onmogelijk om het meest waardevolle bezit ter wereld te noemen. Het past niet het concept toe van hoeveel bepaalde elementen of specifieke mineralen er in de wereld zijn. De overvloed hangt af van de moeilijkheid om het mineraal te verkrijgen en de vraag naar dit materiaal (Minat, 2010). Daarom wordt schaarste een probleem van schaarste in plaats van werkelijke reserves, en zelfs beschikbaarheid kan door veel factoren worden beïnvloed. Het indium dat wordt gebruikt in apparatuur en beeldschermen van tabletcomputers is een bijproduct van andere mijnbouwactiviteiten. Bijna al het indium wordt gewonnen in zinkgroeven; er is inderdaad geen aangewezen indiumgroeve vanwege de beperkte hoeveelheid en de lage mijnefficiëntie. Als autofabrikanten dus overschakelen van staalconstructies naar aluminiumconstructies en de zinkmarkt doen dalen, zoals recentelijk het geval is geweest, zal de prijs van indium dalen. "De natuur laadt afzettingen overal waar het lijkt, ongeacht of we de stroom of het water hebben om ermee om te gaan", (Graedel).

In andere situaties kan de vraag groter zijn dan het aanbod, ook al zijn er specifieke mijnen voor dergelijke producten. Het Duitse woord "Gewürzmetall" wordt vaak gebruikt om dergelijke eigenschappen te beschrijven. "Spice metal" wordt zo genoemd omdat, net als een scheutje kaneel of saffraan die de smaak van een gerecht intact houdt, deze componenten een beperkt percentage uitmaken van de samenstelling van een digitaal apparaat, maar cruciaal zijn voor de werking ervan. Palladium, gebruikt als weerstand in mobiele telefoons, is goed voor slechts 0,015 procent van het totale gewicht van dergelijke producten, maar de sector verbruikt ongeveer 15 ton van het zeldzame aardmetaal per jaar.

Het argument dat het universum alternatieven kan vinden als een of andere variabele is uitgeput, is in het verleden populair geweest. Helaas zijn er in de zeer dynamische omgeving van vandaag geen geschikte vervangers te vinden. Graedel en zijn medewerkers probeerden in een nieuwe analyse de juiste vervangers voor 62 metalen te vinden. Ze ontdekten dat de 12 geteste metalen geen vervangers hadden voor hun belangrijkste toepassingen, maar geen van de andere 62 metalen had vervangers in de meeste van hun toepassingen. Als we alternatieven gaan maken, kan de efficiëntie afnemen, worden machines langzamer, worden motoren minder krachtig, enz. - omdat we het beste willen halen uit de lange beschrijving van het product. Graedel hoopt de komende jaren duidelijk te krijgen welke metalen schaars zullen zijn. De R&D-afdeling moet gaan dromen over mogelijke alternatieven en zich richten op het ontwerpen van producten met betrouwbaardere materialen.

Tegelijkertijd zou het goed zijn om een ​​verantwoorde manier te vinden om oude apparatuur te recyclen. In 2009 recycleerden de Verenigde Staten slechts 25% van de oude tv's en laptops en 8% van de mobiele telefoons. Het zorgwekkende is dat we al onze tijd en geld verspillen aan goud, platina en andere materialen die in elektronische producten worden gebruikt. We gebruiken ze maar één keer en het maakt ons niet uit wat er met ze gebeurt. Recycling lost het schaarsteprobleem niet op. Het zal zeker helpen. Als de aarde serieus begint te recyclen en deze inspanning combineert met opkomende technologieën om de producten die we nodig hebben effectief te identificeren, verzamelen en delen, dan kunnen de producten die essentieel zijn in het dagelijks leven eeuwen meegaan. Als het gaat om de kosten en beschikbaarheid van technologie in het dagelijks leven, is het idee van recycling misschien een beetje dromerig, en marktgestuurde vergelijkingen hebben een impact op ons. Hoewel geen enkele stof zo zeldzaam is dat als deze eenmaal uitsterft, we ons zorgen moeten maken dat veel stoffen snel zullen verdwijnen.