27 apr 2016

Zeventien metalen zijn echt schaars

interview Theo Henckens

Theo Henckens

Een circulaire economie is het antwoord op de schaarste aan grondstoffen, lezen we vaak. Maar welke grondstoffen zijn nu precies schaars? Promovendus Theo Henckens zocht het uit voor een grote groep metalen. Hij pleit voor een internationaal beleid dat leidt tot versnelde vervanging en recycling van de meest schaarse metalen. Want anders zijn de winbare voorraden aan antimoon, goud, molybdeen en zink binnen een eeuw uitgeput, die van dertien andere metalen binnen duizend jaar. Dat kunnen we niet maken tegenover toekomstige generaties.

Theo Henckens is chemisch ingenieur. Hij was projectdirecteur bij adviesbureau DHV op het gebied van milieu- en waterstudies. Na zijn pensionering wilde hij nog een bijdrage leveren aan de maatschappij. Daarom voert hij nu een promotieonderzoek uit naar metaalschaarste aan het Copernicus Instituut van de Universiteit Utrecht.

Je hebt voor zestig metalen berekend hoe lang de winbare voorraad nog meegaat. Hoe ben je tot die schatting gekomen?

“Er zitten volop metalen in de aardkorst, maar we delven alleen de ertsen. Als die opraken, zijn we aangewezen op gesteenten met een veel lager gehalte aan metalen. Er zit echter een grens aan de winning van steeds lagere concentraties metalen. Voorbij deze ‘mineralogische barrière’ kost de mijnbouw teveel energie, water, grondstoffen en land, en brengt zij teveel schade toe aan natuur en milieu. Dat is een van de redenen waarom de mijnbouw zich inmiddels heeft verplaatst van Europa naar andere delen van de wereld.

Geologen weten hoeveel er van elk metaal aanwezig is in de aardkorst. Een groep experts van UNEP, de milieuorganisatie van Verenigde Naties, heeft in 2011 de vuistregel geformuleerd dat maximaal 0,01% van deze hoeveelheid in de bovenste kilometer van de continentale aardkorst daadwerkelijk te winnen valt. Als je de cijfers over de jaarlijkse winning daarnaast legt, kun je voor elk metaal uitrekenen hoe lang de winbare voorraad nog meegaat. Daarbij ga ik ervan uit dat vanaf 2050 de gemiddelde wereldburger evenveel metalen verbruikt als de huidige inwoners van geïndustrialiseerde landen. De conclusie is dan dat de winbare voorraad antimoon al rond 2040 zal zijn uitgeput, goud rond 2055, zink en molybdeen rond 2100. In de volgende eeuw zullen rhenium en koper volgen en in de eeuw daarna chroom, bismut, borium, tin, zilver en lood. Van het meest gebruikte metaal, ijzer, zal de winbare voorraad tegen 2400 op zijn.”

Niet alle metaalexperts zijn het met je eens. René Kleijn schreef in De Helling dat er zelden sprake is van geologische schaarste.

“Er zal inderdaad geen sprake zijn van absolute geologische schaarste van metalen. Na uitputting van de winbare ertsen zit er nog steeds 99,99% in de grond, echter in een veel lagere concentratie. Zo belanden we in een vicieuze cirkel: bij een lagere ertsgraad heb je meer energie nodig, waardoor je weer meer installaties nodig hebt en dus meer metalen… Die wisselwerking tussen metalen en energie heeft Kleijn uitstekend beschreven in zijn proefschrift.”

Je hebt ook berekend met welk percentage de winning van schaarse metalen moet worden verminderd, als we willen dat de winbare ertsen nog duizend jaar beschikbaar zijn voor de mensheid. Waarom duizend jaar?

“Het begrip ‘duurzame ontwikkeling’ is helaas nog niet goed uitgewerkt voor de winning van grondstoffen. Idealiter moeten we ervoor zorgen dat de mensheid tot in eeuwigheid in haar behoeften kan voorzien. Maar bij het winnen van metalen uit de grond put je nu eenmaal uit een eindige voorraad. Duizend jaar is natuurlijk arbitrair. Om te kunnen rekenen had ik een tijdshorizon nodig. Honderd jaar vond ik te kort. Dat kunnen we niet maken tegenover onze nakomelingen. Een houdbaarheid van duizend jaar is voor mij een betere benadering van het begrip ’duurzaam’ dan honderd jaar. Bovendien hebben toekomstige generaties zo voldoende tijd om alternatieven te ontwikkelen voor de schaarse metalen. Ook al wordt dat misschien lastig voor de metalen die, als micronutriënt, nodig zijn voor de voedselvoorziening, zoals zink, molybdeen, koper en borium. Ook fosfaat vormt een grote uitdaging: dat is geen metaal, maar wel een schaars mineraal dat onmisbaar is voor de landbouw.”

Je berekeningen wijzen uit dat de winning van antimoon het sterkst moet worden teruggeschroefd, met 96%. Toch heeft vrijwel niemand het over antimoonschaarste.

“Er is meer focus nodig in het debat over de circulaire economie. Zeventien metalen zijn echt schaars. Daar moeten we onze inspanningen op richten. Dat zijn de metalen die we bij voorrang moeten vervangen door minder schaarse grondstoffen (substitutie), die we efficiënter moeten gebruiken door bijvoorbeeld de levensduur van producten te verlengen en die we vaker moeten recyclen. Overheden zouden dat helder dienen te communiceren naar bedrijven en consumenten. Ze kunnen substitutie ook bevorderen door bepaalde toepassingen van schaarse metalen te verbieden. En als je heffingen op metalen invoert, zoals Femke Groothuis van Ex’tax oppert, begin dan bij de meest schaarse.”

Is het realistisch om 96% minder antimoon te delven?

“Ik ben bij veel experts te rade gegaan en ik denk dat we een flink eind kunnen komen. Substitutie is het toverwoord. De helft van het antimoon wordt gebruikt voor vlamvertragers in plastic. Die zorgen ervoor dat je TV bij kortsluiting niet meteen in lichterlaaie staat. Vlamvertragers met antimoon kunnen we voor 95% vervangen door andere stoffen. Die zijn vaak ook minder giftig voor mens en milieu dan de huidige middelen. Een kwart van het antimoon wordt gebruikt in loodzuurbatterijen. Die toepassing is al op z’n retour. Er zijn betere alternatieven. Ook met het gebruik van antimoon in PET-flessen kunnen we stoppen. Het gebruik in loodlegeringen, zoals ammunitie, kan worden gehalveerd. En tenslotte kan het gebruik van antimoon in glas met 80% worden verminderd. Antimoon wordt bijvoorbeeld gebruikt voor glas van zonnecellen. Omdat de transitie naar schone energie veel metalen vergt, moet ook de clean-tech-sector er selectief mee omspringen.

Als we de mogelijkheden van substitutie benutten hebben we 90% minder antimoon nodig. Op het resterende antimoonverbruik kan naar mijn inschatting nog eens 10% worden bespaard door grotere materiaalefficiëntie: minder productieverliezen, zuiniger gebruik in producten, langere levensduur van producten en benutting van de ‘deeleconomie’, waarbij bijvoorbeeld elektrische apparaten worden uitgewisseld tussen gebruikers.

De uitdaging is vervolgens om van het antimoon dat we dan nog nodig hebben een groter deel te recyclen. Nu wordt slechts een kwart teruggewonnen; de rest gaat de verbrandingsoven in en eindigt als as op een stortplaats. De Europese WEEE-richtlijn over elektronisch afval schrijft voor dat plastic met vlamvertragers apart moet worden verwerkt. Dat is een eerste stap. De tweede stap is om het antimoon in dit plastic ook daadwerkelijk te recyclen. Dat gebeurt nu helaas nog niet. Ik heb met Umicore gesproken, het Belgische bedrijf dat wereldkampioen is in metaalrecycling. Zij zagen het wel zitten om het antimoon uit plastic terug te winnen. Maar dan moet er wel geld bij. Anders is het gerecyclede antimoon duurder dan vers gedolven (primair) antimoon en raken ze het aan de straatstenen niet kwijt. De conclusie is dat er internationaal iets moet worden geregeld dat ertoe leidt dat primair antimoon uit China duurder wordt dan gerecycled antimoon.

Als we er aldus in slagen om tweederde van het resterende antimoongebruik te recyclen bereiken we de vermindering van de antimoonwinning met 96% die nodig is vanuit duurzaamheidsperspectief. Mijn boodschap is dus eigenlijk een optimistische: zelfs van het meest schaarse metaal kunnen we de winning zo fors verminderen dat de voorraad in de grond nog duizend jaar meegaat.”

Ben je ook zo optimistisch over andere schaarse metalen?

“Naast de toepassingen van antimoon heb ik ook die van zink, molybdeen en borium onder de loep genomen. De winning van zink moeten we met 82% verminderen. Dat is haalbaar. Al die dakgoten van zink, dat is traditie, geen noodzaak. Dat zink kun je vervangen door kunststof of aluminium. Met de aluminiumvoorraad in de grond kunnen we nog 24.000 jaar vooruit. Aluminium is echt een ’element of hope’, om met André Diederen te spreken.

Zink valt ook vrij eenvoudig te recyclen. Bij borium is dat moeilijker, maar dat metaal valt weer goed te substitueren. Tweevijfde van het borium wordt gebruikt in glaswol, voor isolatie van bijvoorbeeld gebouwen. Die glaswol kunnen we vervangen door steenwol. Dezelfde prijs, dezelfde kwaliteit, maar zonder borium. Dan heb je de noodzakelijk vermindering van de boriumwinning, met 44%, al bijna verwezenlijkt.

Molybdeen is een lastiger metaal. Het heeft unieke eigenschappen, waardoor het nauwelijks te substitueren is. Het wordt aan staallegeringen toegevoegd om ze sterker en minder corrosiegevoelig te maken. Dat is vaak nodig voor hoogtechnologische toepassingen, zoals windturbines. Het probleem is: er zit maar een paar procent molybdeen in zo’n staalmengsel. En het is niet zoals bij zink: als je metaalschroot met zink in de smeltoven doet verdampt het zink en kun je het apart opvangen. Maar molybdeen blijft gemengd met ijzer in de vloeibare fase. Dat kun je er veel moeilijker uit krijgen. Het is lastig om molybdeen te recyclen, met de huidige techniek.

Er is wel een oplossing die ons helpt om de molybdeenwinning met de vereiste 81% te verminderen. Staal met relatief veel molybdeen zouden we moeten labelen, bijvoorbeeld met een chip, zodat we het kunnen scheiden van ander schroot. Dan kan dat staal weer worden omgesmolten voor een even hoogwaardige toepassing waar ook molybdeen voor nodig is. Zo voorkomen we dat we dit schaarse metaal downcyclen en het zijn nut verliest, zoals nu met tweederde van het molybdeen gebeurt.”

We hebben het tot nu toe over het terugdringen van de vraag naar vers gedolven metalen. Hoe kunnen we het aanbod – de mijnbouw – beperken?

“Daar is een internationale regeling voor nodig. Samen met een hoogleraar rechten aan de Universiteit Utrecht, Cedric Ryngaert, heb ik een voorstel uitgewerkt. Het wordt later dit jaar gepubliceerd. We bepleiten de invoering van quota voor het delven van geologisch schaarse metalen. Omdat zulke quota botsen met het volkenrechtelijke beginsel dat landen de baas zijn over hun eigen bodemschatten, moeten de landen die hun mijnbouw aan banden leggen schadeloos worden gesteld. Ze krijgen een vergoeding voor de schaarse metaalertsen alsof die gedolven zouden zijn. Elk jaar opnieuw ontvangen ze compensatie voor de gederfde inkomsten. Daarbij gaat dan de eigendom van de ertsvoorraad geleidelijk over naar de internationale gemeenschap. We kopen het leeuwendeel van de ertsen met antimoon, molybdeen enzovoorts dus gewoon op en laten ze in de grond zitten voor toekomstige generaties.

Sommige economen zullen tegenwerpen dat de markt de schaarste wel oplost, maar dat is niet zeker. Als je kijkt naar de prijsontwikkeling van geologisch schaarse en geologisch overvloedige grondstoffen over de afgelopen honderd jaar, dan zie je geen verschil. Geologisch schaarse grondstoffen worden dus niet als schaars ervaren door de markt. Mijnbouwbedrijven en andere marktpartijen kijken niet verder vooruit dan een jaar of dertig op z’n hoogst. Als een grondstof bijna op is gaat de prijs natuurlijk wél omhoog. Maar dan is het waarschijnlijk te laat voor effectieve maatregelen.

Met ons voorstel voor quota wordt de geologische schaarste rechtstreeks vertaald in economische schaarste, voordat het te laat is. De prijs van de schaarse metalen stijgt, waardoor substitutie, materiaalefficiëntie en recycling eerder rendabel worden. Bij wie de ertsen die wél gedolven mogen worden terechtkomen, dat laten we aan de markt over.”

Is het niet eerlijker om elk land een winningsquotum te geven naar rato van zijn inwonertal? Dus ongeacht de aanwezigheid van ertsen in de grond. Landen met geologische pech kunnen hun quotum dan verkopen aan andere landen, waardoor ze ook wat verdienen aan de winning.

“Ik heb jullie voorstel in De Helling gelezen maar ik denk niet dat het politiek haalbaar is. Dat de bodemschatten toebehoren aan de hele mensheid is een mooi uitgangspunt, maar het wordt nergens erkend. In de Verenigde Staten zijn de grondstoffen in de bodem zelfs eigendom van degene die de grond bezit, niet van de gemeenschap. Ryngaert en ik proberen met ons voorstel aan te sluiten bij de huidige situatie: landen die nu verdienen aan mijnbouw – en dat zijn vaak ontwikkelingslanden – mogen er niet op achteruit gaan. Alleen zo krijg je ze mee bij de invoering van quota.

De scheve verdeling van grondstoffen binnen generaties lossen we dus niet op, maar we doen wel wat aan een eerlijker verdeling tussen generaties. Daar is het me om te doen: we moeten voorkomen dat onze nakomelingen achter het net vissen.”

 

Meer lezen:

Theo Henckens, Peter Driessen en Ernst Worrell, Beleid nodig voor schaarse minerale grondstoffen, VVM, 6 november 2014

Theo Henckens, Peter Driessen en Ernst Worrell, Metal scarcity and sustainability, analyzing the necessity to reduce the extraction of scarce metals, in: Resources, Conservation and Recycling, vol. 93, december 2014 [paywall]

Theo Henckens, Peter Driessen en Ernst Worrell, Towards a sustainable use of primary boron. Approach to a sustainable use of primary resources, in: Resources, Conservation and Recycling, vol. 103, oktober 2015 [paywall]

Theo Henckens, Peter Driessen en Ernst Worrell, How can we adapt to geological scarcity of antimony? Investigation of antimony's substitutability and of other measures to achieve a sustainable use, in: Resources, Conservation and Recycling, vol. 108, maart/april 2016 [paywall]

Theo Henckens, Managing raw materials scarcity : safeguarding the availability of geologically scarce mineral resources (proefschrift), oktober 2016 

De Helling, jrg. 28/3, over grondstoffenpolitiek, herfst 2015

Wetenschapsfilosoof. Medewerker van Bureau de Helling.
Alle artikelen
Medewerker van Bureau de Helling.
Alle artikelen