Material & Makt BiogasTinget 2016 Nalen, Stockholm, 2016-12-07 Docent Mikael Höök, universitetslektor Globala Energisystem, Uppsala Universitet
Avmattning i gröna investeringar Europa & Amerika tappar jämtemot Asien
Europa+ME+Afrika och Amerika
Bioenergi tappar mark globalt
Grön teknik & råmaterial Förnybar energi innebär inte förnybara apparater Råvarubehov kvarstår och likaså ändliga livslängder Gröna tekniker kräver även speciella resurser Geografisk distribution Import/exportfrågor Ekonomiska faktorer Marknadsstrukturer Viktigt att tänka på hela livscykeln!
Risk och betydelse Källa: Jonsson et al (2015) modifierad från Critical raw materials for the EU, report by the Ad-Hoc Working Group on defining critical raw materials, maj 2014
Användning av kritiska material Metall Användningsområde Antimon Blybatterier Beryllium Kärnteknik Gallium LED-Belysning, Elektronik, Solceller Germanium Solceller Indium Kärnteknik, tunnfilmssolceller Kobolt Batterier, magneter, katalysatorer Litium Batteriteknik, kylteknik PlatinaGruppMetaller (PGM) Bränslecellsteknik Sällsynta jordartsmetaller (REE) Generatorer, elmotor, batterier, belysning, etc. Renium Katalysatorer Selen Solceller Tantal / Niob Legeringar, filament Tellur Högpresterande solceller
Källa: SGU REE-förekomster i världen
Marknadsdominans Flera kritiska råvaror domineras av en enda producent med nära på monopolistisk ställning Vissa har monopol på grund av fördelaktiga geologiska förekomster Kina har byggt upp en billig produktion jämfört med konkurrenterna via slapphänt miljöskydd och låg arbetsreglering Källa: RAND (2013) Critical Materials: Present Danger to U.S. Manufacturing. Technical Report
Lokal påverkan Bayan Obo-gruvan, Kina Järn-REE-Nb-fluorit formation som står för ~45% av världen REEbrytning REE förekommer tillsammans med radioaktiva material som torium och separationen kräver många cancerframkallande kemikalier Varje ton processad REE ger mellan 9600-12000 m3 gas (damm + Syror +SOx), 75 m3 surt lakvatten och ~1 ton radioaktivt slagg
Komplexitet Många av de viktiga råvarorna är biprodukter till andra malmer (uran, koppar, järn, zink, etc.) Rest/slaggprodukter från primärmalmens hantering Samförekomsten med andra material kan medföra miljöproblem (radioaktivitet, etc.) Makt över primärmalmerna ger stort inflytande över biprodukternas tillgänglighet Källa: Svedrup et al (2015) An assessment of metal supply sustainability as an input to policy: security of supply extraction rates, stocks-in-use, recycling, and risk of scarcity. Journal of Cleaner Production, in press
Inte bara råvaror Kina har byggt upp kompetens längs hela sina råvarukedjor Det handlar om know-how om raffinering, förädling och tillverkning av slutprodukter
Kinesisk solindustri Solceller konsumerar nu mer än 50% av världens raffinerade kisel Kina är även världens största producent av polysilicon som är råvaran för solceller Källa: IHS, GTM Research, Solar Buzz
REE-prispanik runt 2011 Källa: RAND (2013) Critical Materials: Present Danger to U.S. Manufacturing. Technical Report
Prisåterhämtning Priser har globalt återhämtat sig efter en tidigare topp Avmattning på grund av ökad produktion utanför Kina samt flera initiativ att minska Kinas dominans
Litiumbegränsningar Estimated lithium consumption for Electric Vehicles (EV) and Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) Reference EV [kg] PHEV [kg] Falås and Troeng (2010) 2.7 4.3 1.2 2.0 Gruber et al. (2012) 5.1 7.7 1.5 2.3 JOGMEC (2009) 2.8 5.7 1.4 3.1 Kushnir and Sandén (2012) 5.8 1.4 Mean value 4.9 1.9 Källa: Vikström et al. (2013) Lithium availability and future production outlooks. Applied Energy, 110(10):252 266.
Litium och geopolitiskt beroende Tillgängliga litiumvolymer är koncentrerade till ett fåtal länder och förekomster med risk för flaskhalsar I produktionen samt monopol/oligopolbeteende från producenterna Framtida storsatsningar på litiumteknik kommer huvudsakligen att ersätta dagens beroende av OPEC med ett nytt beroende av Latinamerika (ABC-triaden = Argentina, Bolivia, Chile) Källa: Vikström et al. (2013) Lithium availability and future production outlooks. Applied Energy, 110(10):252 266.
Återvinning är svårt Forskning och utveckling av återvinning pågår, men det är svårt REE, Li och andra material förekommer ofta i låg halt vilket försvårar återvinning Alla REE har snarlika kemiska egenskaper som gör separation utmanande och praktiskt svårt Stor avsaknad av storskaliga återvinningssystem och det kommer att ta decennier innan sådana byggs upp och standardiseras Frågan om vilka standarder som implementeras och vilka som kontrollerar återvinningskapaciteten spelar roll
Win-återvinn? Källa: SGU Många av de viktiga metallerna inom grön teknik återvinns till mindre än 1%
Materialens makt Överförenklingar av systemen gör att frågor kring kritiska material tenderar att glömmas bort Tänk på hela kedjan med alla ingående omvandlingar! Flaskhalsar kan uppkomma av många olika anledningar! Ökat säkerhetstänk och geostrategisk polarisering kan göra materialfrågor än viktiga för framtiden Trump, protektionism/nationalism och antiglobalisering kan ändra förutsättningar för framtidens materialflöden Viktigt att se till hela försörjningskedjan Här kan bioenergi profilera sig som ett säkrare alternativ jämfört med andra gröna energislag
Sammanfattning Materialfrågan är viktig för ett helhetsperspektiv på energisystem och samhällets resursförbrukning Somliga länder har redan holistiska och integrerande perspektiv på hela sina råvarukedjor Viktigt att tänka på hela livscykeln och även se till ekonomiska, miljömässiga och sociopolitiska konsekvenser utanför Sverige Hur hållbara blir vi egentligen om våra importerade råvaror kommer från ohållbara länder?
Tack för uppmärksamheten! Saving our planet, lifting people out of poverty, advancing economic growth... these are one and the same fight. We must connect the dots between climate change, water scarcity, energy shortages, global health, food security and women's empowerment. Solutions to one problem must be solutions for all. -Ban Ki-moon Läs mer om min forskning här: http://www.geo.uu.se