Paul van Gerven
2 October 2010

In het verleden bleken winbare voorraden van voor de hightech cruciale metalen vaak naar boven bijgesteld te kunnen worden, omdat mijnbedrijven konden beschikken over goedkope energie. Nu de olieproductie piekt, komt er een punt waarop berichten over dreigende tekorten geen vals alarm meer blijken te zijn – voor sommige metalen kan het over tien jaar al zover zijn. De Europese Unie komt dit najaar met een strategie op de proppen.

De eerste concrete waarschuwingssignalen dateerden van een jaar eerder, maar vlak voor de zomer was het dan zo ver: China kondigde officieel aan de export van zeldzame aardmetalen verder aan banden te leggen. Vanaf de tweede helft van het jaar mag nog maar 7976 ton van deze elementen worden geëxporteerd, 72 procent minder dan het geval was. China bepaalt bovendien eenzijdig de prijs. De ingreep is volgens het ’Saudi-Arabië van de zeldzame aardmetalen‘ nodig om schaarste te voorkomen, de schadelijke gevolgen van de mijnbouw op het milieu te beperken en orde op zaken te stellen in wat de Chinese overheid noemt een rommelige industrie, onder meer door smokkelpraktijken.

In het Westen doen alternatieve verklaringen de ronde. China zou bewust een monopoliepositie hebben geforceerd door in de jaren negentig de markt te overspoelen met goedkope zeldzame aarden en daar nu de vruchten van willen plukken. Door de elementen binnen de landsgrenzen te houden, beschermt het land niet alleen zijn eigen industrie, maar probeert het bovendien Westerse ondernemingen ’over te halen‘ hun productie te verplaatsen. Het zijn immers vooral strategisch interessante hightechbedrijven die zeldzame aarden afnemen.

Alleen al het Chinese voornemen, verwoord in een conceptrapport dat vorig jaar werd verspreid, was genoeg om Westerse industrie en overheden in de gordijnen te jagen. De Verenigde Staten en Europa overwegen een klacht bij wereldhandelsorganisatie WTO. Sommige analisten zien het echter niet zo‘n vaart lopen. Zij wijzen erop dat de Chinese overheid, geconfronteerd met de heftige reactie van internationale markten, al vaker exportmaatregelen heeft moeten terugdraaien.

Ook als die vermoedens bewaarheid worden, dan zal dat slechts uitstel van executie zijn. Veel metallische elementen worden in dermate hoog tempo ’verbruikt‘ dat schaarste onvermijdelijk is. Sommige schattingen daterend uit 2008, gemaakt op basis van de betrouwbare United States Geological Survey, geven aan dat het voor sommige metalen binnen een jaar of tien al zover kan zijn. De productie van zeldzame aarden loopt voorlopig geen gevaar, maar de kraan die de Chinese overheid dichtdraaide, zou met name het kwetsbare Europa wakker moeten schudden.

 advertorial 
View Sonic

ViewSonic's ample portfolio of projectors to enrich your home entertainment, career and life adventures

ViewSonic Europe, a leading global provider of visual solutions, devoted to enriching the lives and careers of customers through outstanding projector solutions in which the optimal set of technologies and design features delivers an equilibrium between performance and value. The brand offers solutions to render truly enjoyable home cinemas, dynamic mobile studios, as well as convenient audiovisual anywhere you go.

Voorblijven

Er is geen technologische industrie te vinden die niet een of meer ’exotische‘ metalen in haar producten verwerkt. Fabrikanten van auto‘s, medische apparatuur, defensie, staal, elektronica, halfgeleiders, verlichting, optica, allemaal zijn ze ervan afhankelijk. Dikwijls zijn er geen alternatieven voor handen om dezelfde functie te vervullen zonder performanceverlies of extra kosten. In veel gevallen is overigens waarschijnlijk nog niet gezocht naar andere opties.

Wat betreft de zeldzame aarden mag China zich met een aandeel rond de 95 procent in de totale productie gerust monopolist noemen. Ook bij de winning van gallium, germanium en indium heeft China veel in de melk te brokkelen. Andere belangrijke metalen worden onder meer geproduceerd door Australië (tantaal), Brazilië (niobium), Chili (lithium), Peru (telluur) en de Verenigde Staten (molybdeen).  De rijke maar door conflicten geplaagde Afrikaanse gronden leverden tot nu toe  geen marktleiders, hoewel Congo een groot cobaltproducent is. Een aantal metalen, waaronder gallium, indium en telluur, zijn overigens een bijproduct bij de winning van andere metalen, hetgeen hun economie een heel eigen dynamiek geeft.

De prijsontwikkelingen van de afgelopen jaren hebben exploitatie elders ter wereld commercieel interessant gemaakt. Soms gaat het om heropening van mijnen die in de jaren negentig gesloten werden onder druk van lage prijzen en milieuwetgeving. Australië zou wat betreft zeldzame aarden tegenwicht kunnen gaan bieden aan China, al zijn mijnoperaties daar gedeeltelijk in Chinese handen. Volgende op de lijst zijn Canada en de Verenigde Staten. De VS hebben in 2007 de Mountain Pass-mijn in de buurt van Las Vegas – ooit ‘s werelds grootste producent van zeldzame aarden – weer opgestart en onderzoekt mogelijkheden in Alaska. Kleinere operaties in Afrika, Zuid-Amerika en Zuidoost-Azië worden overwogen, al is dat niet zelden met Chinese inmenging. Europa heeft geen reserves van betekenis en is dus volledig afhankelijk van import.

De wereld gaat in rap tempo door een flinke lijst metallische elementen heen. Foto: Iluka (een Australische mijnbouwer).

Ontginning van nog onaangeroerde voorraden kunnen schaarste echter niet voorkomen, al verschilt het sterk van metaal tot metaal op welke termijn de problemen de kop opsteken (zie tabel 1). Schaarste heeft namelijk weinig te maken met hoeveel ervan in de aardkorst zit. In de oliewereld luidt het gezegde: het gaat niet om de grootte van de bron, maar om de grootte van de kraan. Met andere woorden, er is sprake van schaarste wanneer de productie de vraag niet meer bij kan benen. Er kan nog zoveel metaal in de bodem zitten, naarmate de makkelijkst bereikbare en rijkste ertsen op raken, wordt het binnen een gegeven tijdsbestek steeds moeilijker voldoende op te graven en raffineren. Aangezien de benodigde energie voor het winnen van een metaal exponentieel schaalt met de ertskwaliteit, moet het overgrote deel van de bodemschatten als onwinbaar beschouwd worden.

Deze realiteit is nog niet tot de wereld doorgedrongen. In het verleden bleken waarschuwingen voor schaarste meestal loos alarm. Winbare voorraden konden in de vorige eeuw nog eenvoudig omhoog bijgesteld worden, door nieuwe ontdekkingen en technologische innovatie, maar vooral omdat er goedkope fossiele brandstoffen voor handen waren. Nu de wereldwijde olieproductie tussen nu en vijftien jaar haar hoogtepunt bereikt, gaat die vlieger niet meer op. Het is niet realistisch om te veronderstellen dat er nu nog nieuwe, rijke en makkelijk bereikbare voorraden aan het licht komen.

Naar analogie van de olieproductie ziet het er dus naar uit dat de productie van menig metaal de komende decennia een maximum bereikt, terwijl de vraag door bevolkingsgroei en toenemende welvaart in (voormalige) derdewereldlanden alleen maar stijgt. Dat is een groot probleem voor de hightechindustrie, inclusief de ontluikende duurzame-energiesector, die de metalen gebruikt voor bijvoorbeeld batterijen, brandstofcellen, windmolens en zonnecellen (zie kader ’Metalen en zonnecellen‘). Vanwege de energie die het kost om ertsen van steeds lagere kwaliteit te raffineren, dreigt de overstap naar duurzame energiebronnen de energiebehoefte fors op te drijven. In het ergste geval leidt het zelfs tot een vicieuze cirkel, eentje die de mensheid koste wat kost voor moet blijven. Schaarste kan ten slotte tot conflicten, oorlog en ander menselijk leed leiden.

Last

Het huidige Westerse beleid richt zich echter met name op het veilig stellen van aanvoer op korte termijn. De Verenigde Staten en Japan vertrouwen niet op marktwerking om hun aandeel veilig te stellen en behandelen de problematiek als een van nationale veiligheid. Europa is tot ergernis van menig expert beduidend minder doortastend. In 2008 – sowieso al rijkelijk laat, zeggen sommigen – trok de Europese Commissie aan de bel, maar dat heeft nog altijd niet tot herijking van de strategie geleid. Die wordt dit najaar verwacht.

Basis voor het toekomstige EU-beleid is een in juni verschenen rapport, waarin de beschikbaarheid van veertien metallische of minerale grondstoffen als kritiek wordt bestempeld, waaronder gallium, indium, niobium en het zeldzame aardmetaal neodynium. Omdat de tijdshorizon van de studie tien jaar bedraagt, gaat de EC-taakgroep niet in op de onvermijdelijke schaarste die zich voor sommige metalen op net wat langere termijn zou kunnen aandienen (tabel 1).

Tabel 1: Beschikbaarheid van geselecteerde metalen relevant voor de hightechindustrie
Element Naam Diederen Kesler Cohen Frondel
Ag Zilver 12 10-25 29 14
Au Goud 15 10-25 36 17
Cd Cadmium 20 25-50 65
In Indium 18 10-25 13 7
Mo Molybdeen 33 25-50 61
Nb Niobium 40 >100 129
Pb Lood 19 10-25 42 21
Ta Tantaal 53 50-100 116 38
ZAM* >70 >100 863

Gezien de kwetsbare positie van ons werelddeel wat betreft grondstoffen ligt het echter in de lijn der rede om een aanpak voor te staan waarin al nadrukkelijk wordt ingespeeld op deze meer fundamentele vorm van schaarste. Gelukkig zijn veel van de maatregelen die de EU naar verwachting neemt, daarmee in lijn. Recycling, bijvoorbeeld, kan import gedeeltelijk vervangen, ook al is het energie-intensief en kan het vraaggroei niet compenseren. Efficiënter gebruik kan ook een steentje bijdragen, maar mag niet leiden tot een hoger gebruik, zoals in ongetemde markten vaak het geval is.

De meest betrouwbare uitwegen zijn nieuwe ’metaalarme‘ technologieën en vervanging van schaarse door veelvoorkomende elementen. Momenteel is er geen alternatief voor handen dat even goed presteert, maar dat is mede te verklaren door het ontbreken van een prikkel om ernaar te zoeken. Waar geopolitieke aspecten en handelsconflicten vooral een zaak van overheden is, is de ontwikkeling van alternatieven een mooie opdracht voor zowel overheden als industrie en wetenschap.

In Nederland hebben verschillende instanties inmiddels deze handschoen opgenomen. Eind vorig jaar hield een initiatiefgroep van The Hague Centre for Strategic Studies (HCCS), Materials innovation institute M2I, TNO en de Universiteit Leiden een symposium over de problematiek. Dit heeft geleid tot de oprichting van een platform Materiaalschaarste waarin diverse kennisinstellingen, twee ministeries en enkele bedrijven deelnemen, waaronder Philips. Een interdepartementale werkgroep die de transitie naar een duurzame samenleving onderzoekt, neemt daar ook materiaalschaarste in mee en heeft daarover het tussentijds rapport ’Schaarste en transitie, kennisvragen voor toekomstig beleid‘ uitgebracht. Daarnaast hebben M2I en HCSS ieder een studie gepubliceerd.

Op onderzoeksgebied zijn ook diverse lijnen uitgezet. M2I heeft twee onderzoeksprojecten opgestart en NWO en STW hebben het thema op de agenda gezet. STW-directeur Eppo Bruins heeft in een nog te verschijnen interview met dit blad het oplossen van materiaalschaarste zelfs tot een van zijn grootste ambities verklaard. In Europees verband is de kwestie opgenomen in het Zevende Kaderprogramma voor nanotechnologie en materialen.

De noodzaak tot innoveren is niet alleen een last, laat programmamanager Derk Bol van het Materials innovation institute (M2I) en co-auteur van de studie ’Materials scarcity – an M2I study‘ desgevraagd per e-mail weten. ’Bedrijven die in dit soort zaken investeren stellen aan de ene kant hun voortbestaan zeker. Ze zijn opgewassen tegen het optreden van schaarste van bepaalde grondstoffen. Anderzijds zou deze technologie hen een economisch voorsprong kunnen geven. Zij zijn in staat om producten goedkoper en met meer zekerheid te leveren dan hun concurrenten. Daarnaast zullen consumenten in de toekomst meer en meer vragen om duurzame producten, producten die goed gerecycled kunnen worden en geen beroep doen op grondstoffen die schaars zijn of in de landen van herkomst tot ecologische of politieke problemen leiden‘, schrijft Bol.

Dit artikel is tot stand gekomen met medewerking van André Diederen, die in Nederland de grondstofproblematiek aan de kaak stelde. Diederen is werkzaam bij TNO Defensie en Veiligheid.