Raken de metalen voor onze smartphones op?
Gepubliceerd: 14-2-2018
Laatste update: 17-01-2023
We willen schonere energie en slimmere elektronica. Maar voor de productie van computers, smartphones, zonnepanelen, en elektrische auto’s hebben we grote hoeveelheden zeldzame metalen nodig zoals goud, koper en indium. En die raken in rap tempo op. Hoe kunnen we onze honger naar deze scheikundige elementen stillen? Ligt de oplossing op 5 kilometer diepte in de oceaan, of in een bovengrondse 'urban mine'?
Redacteur: Eric de Kruijk
Programma: De Kennis van Nu
De goudmijn in je broekzak
In de smartphone in je broekzak zit zo’n 20 mg goud. Dat lijkt op het eerste gezicht misschien een verwaarloosbaar kleine hoeveelheid, maar het is ongeveer 200 keer zoveel goud als in een stuk gouderts met het gewicht van je telefoon. Over de hele wereld liggen naar schatting zo’n 1,4 miljard oude telefoontjes te verstoffen. Als deze telefoontjes omgesmolten worden kan hier 28 ton aan goud uit worden gewonnen. Genoeg om je in één klap miljardair te maken.
Goud recyclen
Naast dat al dat goud veel geld waard is, is het ook wenselijk dat de relatief kleine hoeveelheid goud die op aarde aanwezig is, kan worden hergebruikt. De grootste elektronica-recyclingfabriek van Europa bevindt zich net over de grens, in Antwerpen. Hier smelten ze per jaar vele tonnen oude mobieltjes, laptops en andere elektronica om, om het goud weer een tweede leven te geven.
De hele aflevering zien? Kijk op NPO Start.
Naast goud zitten er nog veel meer kostbare metalen in onze mobieltjes verstopt. De nieuwste smartphones bevatten tussen de dertig en veertig verschillende soorten metaal. Denk aan: koper, zilver en aluminium, maar ook een groot aantal onbekendere, exotische metalen zoals: indium, neodymium en antimoon.
De concentraties van metalen in al het elektronica-afval, zijn vele malen hoger dan wat mijnbouwers in ruwe metaalertsen vinden. Om die reden wordt de berg aan oude mobieltjes ook wel de ‘urban mine’ genoemd; een lucratieve, bovengrondse mijn, midden in de drukke stad.
Wat doet dat goud in onze telefoon?
Waarom zitten al deze exotische metalen in onze telefoon en kunnen we niet iets goedkopers gebruiken? “Helaas niet” zegt Rene Kleijn. Hij is industrieel ecoloog aan de Universiteit van Leiden, waar hij al jaren onderzoek doet naar de schaarste van grondstoffen. “We stellen hoge eisen aan onze telefoons. Ze moeten compact zijn en het moet lang mee kunnen gaan."
We stellen hoge eisen aan onze telefoons. Goud bevat alle eigenschappen die we nodig hebben.
"Voor het verbinden van alle micro-electronica in je telefoon is materiaal nodig wat goed elektriciteit geleidt, niet roest, niet reageert met andere onderdelen van de telefoon en ook nog eens gemakkelijk is om mee te werken. Goud bevat al deze eigenschappen en is daarin uniek en dus onvervangbaar gebleken”. Ook de andere metalen worden vanwege hun unieke (en vooralsnog onvervangbare) eigenschappen gebruikt in het ontwerp van een telefoon. Indium helpt het scherm aanraakgevoelig te maken, neodymium zorgt voor een krachtige trilfunctie en lithium is noodzakelijk om de meest compacte en sterke batterij te maken die zelfs bij intensief gebruik het einde van de dag nog haalt.
65 soorten metalen
Neodymium, indium en lithium zijn allemaal soorten metaal. Daarvan zijn er nog veel meer. De 65 soorten metalen staan allemaal gerangschikt in het periodiek systeem. Meer over de scheikundige elementen en het periodiek systeem lees je hier.
Maar deze metalen zijn niet alleen noodzakelijk om moderne smartphones goed te laten werken, ze zijn nog in veel grotere hoeveelheden nodig bij de productie van efficiënte windmolens, zonnepanelen en elektrische auto’s. Rene Kleijn: “En dit zijn precies de producten waar we - nu we met ons allen over willen stappen naar een duurzamere energievoorziening - een grote behoefte aan hebben.
Het probleem is echter dat de vraag naar deze grondstoffen vele malen groter is dan wat er op dit moment beschikbaar is. Recycling van deze metalen alleen zal op korte termijn geen uitkomst bieden”. De vraag is: waar halen we deze metalen vandaan?
Van land naar zee...
Zowel in Europa als in de VS zijn in de afgelopen decennia vrijwel alle metaalmijnen gesloten. Het werk bleek vaak te gevaarlijk, milieuonvriendelijk of niet meer rendabel. Aan de andere kant heeft China het delven van metalen juist opgeschaald en produceert het op dit moment waarschijnlijk meer dan 95 procent van de schaarse zeldzame metalen.
“Hier willen we niet van afhankelijk zijn” zeg ingenieur Laurens de Jonge, diepzeemijnbouw expert van het Nederlandse scheepsbouwbedrijf Royal IHC. Samen met veel andere partijen richten zij zich op deze nieuwe vorm van onderzeese-mijnbouw.
Op vijf kilometer diepte liggen de zeldzame metaalschatten voor het oprapen. In de vorm van mangaanknollen liggen hier precies die metalen waar op het land een tekort aan dreigt. Deze knollen hebben de grote van flinke aardappels en bevatten naast mangaan veel schaarse metalen als neodymium, kobalt en titanium.
De technieken om ze te delven en boven te halen zijn complex. Laurens: “We weten meer over de maan dan over de diepzee. We moeten helemaal zelf het wiel uitvinden als we in onontdekte wereld ons werk moeten gaan doen”.
De hele aflevering zien? Kijk op NPO Start.
Dat dat is dan ook precies ook waar critici zich zorgen om maken. Is het wel verstandig om mangaanknollen te gaan rooien in een gebied dat we nauwelijks kennen en al helemaal geen idee hebben welk invloed dit op het onderzeese leven zal gaan hebben?
Lang werd gedacht dat de bodem van de oceanen leeg, kaal en levenloos was, maar marine biologen van onder andere het NIOZ (Nederlands Instituut van Onderzoek der Zee) hebben de laatste jaren het tegenovergestelde vastgesteld. “Op veel plekken is de biodiversiteit van de oceaanbodem te vergelijken met die van een tropisch regenwoud” legt een van de onderzoekers uit.
“Ook is aangetoond dat er juist heel een gevarieerde biodiversiteit aan leven rondom de mangaanknollen voorkomt. We hebben nu nog geen idee wat er zal gebeuren als de mangaanknollen in grote aantallen weggehaald zullen worden. Daar zal eerst veel meer onderzoek naar gedaan moeten worden voordat we de oceaanbodem leegschrapen”.
We weten minder over de diepzee dan over de maan.
De Nederlandse diepzeemijnbouwers willen echter laten zien dat ze zorgvuldig te werk gaan met zo min mogelijk schade voor het milieu.
Laurens de Jonge: “Ook wij vinden het belangrijk dat het verantwoord gebeurt, maar het is ook goed om te beseffen dat er geen volledig duurzame mijnbouw bestaat. Je haalt altijd iets weg dat er in de komende miljoenen jaren niet meer terug zal komen. Het is echter de vraag wat we willen en wat we daarvoor nodig hebben. Willen we allemaal de nieuwste technologie en willen we de windmolens, zonnepanelen en elektrische auto’s? In dat geval lijkt het mij niet te vermijden dat we die metalen om dit alles te kunnen produceren nu moeten gaan delven”.
Leven zonder exotische materialen?
Dus de metalen raken op en tegen onze enorme behoefte, is niet op te recyclen. Daarnaast blijkt het nog maar de vraag of diepzeemijnbouw een wenselijke alternatieve bron op gaat leveren. Kunnen we dan echt niet zonder deze exotische metalen leven? Terug naar Rene Kleijn: “Dat kan alleen als we onze wensen bij gaan stellen. Veel electronica wordt ontworpen om zo efficiënt, klein en krachtig mogelijk te zijn. Heel handig voor je smartphone die compact en snel moet zijn, maar voor windmolens, zonnepanelen of logge batterijen zouden we best andere eisen kunnen stellen.”
Het is heel goed mogelijk om zonnepanelen te maken zonder de metalen indium en gallium, alleen zullen deze minder elektriciteit opwekken. Dit is dan op te lossen door er heel veel meer te plaatsen. Maar goed, er is aardoppervlak genoeg en dat geldt niet voor die metalen”. Ook voor veel andere producten geldt dat wetenschappers en producenten steeds bezig zijn om te zoeken naar alternatieve grondstoffen of sterke vermindering van het gebruik van de zeldzame metalen.
De hele aflevering zien? Kijk op NPO Start.
Zeker gezien de verwachting dat de stedelijke bevolking de komende veertig jaar zal verdubbelen, lijkt de zoektocht naar alternatieven geen overbodige luxe. Daarnaast zal de welvaart in veel ontwikkelingslanden de komende jaren naar verwachting ook een flinke vlucht nemen en kunnen steeds meer mensen zich nieuwe elektronica veroorloven waar ook weer schaarse metalen in zullen zitten. Wellicht dan toch goed nieuws voor de recyclefabrieken. Meer consumenten, betekent ook meer afval. En de technieken om goud, zilver en platina, maar ook de net zo kostbare palladium, neodymium en antimoon uit dit afval te halen, worden steeds beter. De goudmijn van de toekomst bevindt zich nu al in al onze broekzakken.
In het kort
In smartphones en andere elektronica zitten veel kostbare metalen, zoals goud, zilver en indium. Die metalen zijn aan het opraken, terwijl de vraag ernaar juist stijgt.
Ook voor het maken van windmolens, zonnepanelen en elektrische auto’s zijn zeldzame metalen nodig. Als we willen overstappen naar duurzamere energie, zullen we dus een manier moeten vinden om deze metalen te bemachtigen.
Elektronica-recyclingfabrieken geven de zeldzame metalen een tweede leven, door bijvoorbeeld afgedankte mobieltjes om te smelten. Dat noemen we ook wel urban mining.
Een andere mogelijke oplossing ligt op vijf kilometer diepte in de oceaan. Daar liggen mangaanknollen, die precies de metalen bevatten waar op het land een tekort aan dreigt. Maar we weten niet wat voor effect het heeft op het leven in de diepzee, als we die knollen naar boven halen.
Wetenschappers en producenten zijn ook steeds op zoek naar alternatieve grondstoffen en manieren om het gebruik van de zeldzame metalen te verminderen. Waarschijnlijk moeten we dan wel minder hoge eisen aan producten gaan stellen.
