Op weg naar een minder mijnbouwintensief energiesysteem

Nu de energiesector begint aan een wereldwijde overgang naar een duurzaam energiesysteem, wordt er steeds meer gediscussieerd over de toekomstige behoefte aan mineralen. De verwachte aanzienlijke toename van de vraag naar mineralen in verband met de energietransitie tussen 2020 en 2040 roept vragen op over de daaruit voortvloeiende behoefte aan mijnbouw en de daarmee samenhangende milieueffecten.¹ De wijdverspreide bezorgdheid over de mineralen die nodig zijn voor duurzame energietechnologieën en de voorspellingen over een toename van de mijnbouw voor deze mineralen hebben veel aandacht gekregen van de media en overheidsbeleid.

Hoewel de milieu- en maatschappelijke effecten van mijnbouw ongetwijfeld reden tot voorzichtigheid zijn,^2,3 is het nodig om dit geschil op te lossen door de vraag naar mineralen in verband met de energietransitie te plaatsen in de context van hoe deze zich verhoudt tot de huidige mijnbouwactiviteiten voor ons door fossiele brandstoffen gedomineerde energiesysteem. Voor het eerst hebben strategen van Deloitte Consulting en onderzoekers van de Universiteit Leiden en de Technische Universiteit Delft hun krachten gebundeld om deze veranderingen juist in te schatten. Samen publiceerden ze hun bevindingen in een recent artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Joule⁴, waarmee ze die leemte in de kennis opvulden.

In tegenstelling tot de bezorgdheid van het publiek en het beleid, vonden ze een afname van de totale wereldwijde mijnbouwactiviteiten, zelfs als ze uitgaan van een ongelooflijk snelle uitbreiding van schone energietechnologieën zoals in het pad naar net zero emissies (NZE) van het International Energy Agency (IEA.)¹⁰

Mineralen en mijnbouwactiviteiten voor een NZE toekomst

Ondanks de afname van de totale mijnbouwactiviteiten blijven aanzienlijke energie-transitiegerelateerde mijnbouwactiviteiten nodig om de energietransitie te ondersteunen. In het IEA NZE-scenario zullen de mijnbouwactiviteiten voor de energietransitie waarschijnlijk de dalende mijnbouwschaal voor fossiele energie tegen 2035 overtreffen, die naar verwachting alleen maar zou toenemen zonder een NZE-transitie.

"Zelfs als we olie en gas buiten beschouwing laten en uitgaan van deze snelle uitbreiding van schone energie, daalt de mijnbouwactiviteit voor het energiesysteem wereldwijd met bijna de helft in vergelijking met de kolenwinning in 2021." 

– René Kleijn, prof. Resilient Resource Supply, Universiteit Leiden

De mijnbouwactiviteiten in verband met de energietransitie worden voornamelijk gedreven door de behoefte aan koper en nikkel voor (EV-)batterijen, concludeerden de auteurs van het artikel. In het NZE-scenario zal de winning van mineralen voor energietransitietechnologieën naar verwachting rond 2045 beginnen te dalen voordat ooit het huidige niveau van mijnbouwactiviteiten voor steenkoolverbruik wordt bereikt. De reden voor deze daling is het aanzienlijke verschil in hun manier van consumeren.

"De piek in de vraag naar energietransitietechnologieën en -infrastructuur zal alleen zo lang duren als nodig is om de net-zero infrastructuur te bouwen; daarna zal de vraag naar mineralen alleen voortkomen uit het vervangen van ontmantelde capaciteit of capaciteitsuitbreidingen. Fossiele winning daarentegen, als die onverminderd doorgaat, zal de hulpbronnen op onbepaalde tijd uitputten."

– Oscar Kraan, PhD.

De mijnbouwactiviteiten in verband met de energietransitie worden voornamelijk gedreven door de behoefte aan koper en nikkel voor (EV-)batterijen, concludeerden de auteurs van het artikel. In het NZE-scenario zal de winning van mineralen voor energietransitietechnologieën naar verwachting rond 2045 beginnen te dalen voordat ooit het huidige niveau van mijnbouwactiviteiten voor steenkoolverbruik wordt bereikt. De reden voor deze daling is het aanzienlijke verschil in hun manier van consumeren.

Recycling en hergebruik voor een circulair systeem

Om onze afhankelijkheid van mijnbouw voor ons toekomstige energiesysteem verder te verminderen, is het essentieel om de materialen die in afgedankte technologieën worden gevonden te recyclen en hergebruiken.⁵ De auteurs van het artikel concluderen dat het recyclen van buitengebruik gestelde technologieën het benutten van minerale voorraden in de samenleving mogelijk maakt. De verwachte hoge mijnbouwactiviteit voor koper en nikkel kan worden verminderd door de recycling van de eerste golf van buitengebruik gestelde energietechnologieën. Om de levering van secundaire mineralen echt te optimaliseren, moet de recyclingefficiëntie worden verbeterd door technologie-specifieke methoden die een efficiënte minerale extractie mogelijk maken van de relatief uniforme afvalstromen zoals EV-batterijen, zonnepanelen en windturbinecomponenten die de komende decennia geleidelijk zullen groeien.⁶okt.

Mijnbouwactiviteiten zouden zelfs in grotere mate kunnen worden verminderd door vanaf het begin circulaire strategieën te integreren. Voorbeelden van dergelijke strategieën zijn het hergebruiken of opnieuw inzetten van afgedankte EV-batterijen voor opslag op netniveau, waardoor de nuttige levensduur van de technologie wordt verlengd. Een drastische vermindering van de hoeveelheid nikkel, koper en andere mineralen die nodig zijn om batterijen te maken, zou ook mogelijk zijn door de ontwikkeling van nieuwe technologieën.¹ Het is echter momenteel moeilijk te voorzien wat de volgende generatie batterijen zal vereisen. We moeten er ook rekening mee houden dat technologieën van de volgende generatie, zoals solid-state batterijen, de minerale behoeften kunnen verhogen, waardoor de vraag naar lithium tot wel 28% kan stijgen.⁴ Maar in het algemeen zouden innovaties ons moeten helpen om doelen met minder materiaal te bereiken, aangezien energiedichtheden in de loop van de tijd voortdurend verbeteren.⁷

Maatschappelijke verandering om het doel te behalen

Het veranderen van onze mijnbouwvereisten zal vooruitstrevend gedrag vereisen, niet alleen van belanghebbenden in de energiesector, maar ook van het algemene publiek. Recyclinginitiatieven kunnen worden gecombineerd met strategieën zoals het aanmoedigen van eigenaren van elektrische voertuigen om deel te nemen aan de markt voor elektrische opslag (waardoor de vraag naar stationaire elektriciteitsopslag wordt verminderd), of het bevorderen van de verschuiving naar het gebruik van elektrische fietsen en openbaar vervoer, waardoor de totale vraag naar elektrische voertuigen wordt verminderd.⁸ Minder materialen zouden nodig zijn voor alle componenten van elektrische voertuigen en de infrastructuur die de groeiende vloot van elektrische voertuigen op onze wegen ondersteunt. Inspanningen moeten zich ook buiten de wegen uitstrekken, bijvoorbeeld naar onze gebouwen, waar renovaties de benodigde materialen voor energieproductie kunnen verminderen.

Grote zorg, groot potentieel

Een belangrijke bevinding is dat materialen zoals koper op andere locaties worden gewonnen dan steenkool. Dus, hoewel we wereldwijd mogelijk een afname van de mijnbouwactiviteit zullen zien tijdens de transitie naar schone energie, is het cruciaal voor overheden en bedrijven om ervoor te zorgen dat de lokale maatschappelijke en milieueffecten niet over het hoofd worden gezien.

Hoewel spelers uit de industrie en beleidsmakers voorzichtig moeten zijn bij het in kaart brengen van een rechtvaardige overgang naar schone energie die de winning van mineralen zoveel mogelijk beperkt, heeft het onderzoek van de auteurs aangetoond dat de wereldwijde mijnbouwactiviteit niet sterk zal toenemen met onze overgang naar een net zero scenario - niet als we de transitie-inspanningen opvoeren, noch op de lange termijn. Bij het op volle kracht vooruitgaan van de energietransitie kunnen beleidsmakers en bedrijven zich nu concentreren op de feiten en prioriteit geven aan de instrumentele circulaire strategieën om de mijnbouwvoetafdruk van de energietransitie verder te verkleinen.

<sub>1. IEA, The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions, 2021.
2. Lèbre, E'., et al. (2020). The social and environmental complexities of extracting energy transition metals. Nat. Commun. 11, 4823.
3. Priester, M., et al. (2019). Mineral grades: an important indicator for environmental impact of mineral exploitation. Miner. Econ.32, 49–73.
4. Joey Nijnens, et al., "Energy transition will require substantially less mining than the current fossil system," Joule 7, nr. 11 (2023), blz 2408-13.
5. Idem; Saleem H. Ali, et al., "Mineral supply for sustainable development requires resource governance", Nature 543 (2017), pp. 367–72.
6. Chengjian Xu, et al., "Future material demand for automotive lithium-based batteries", Commun. Mater. 1, nr. 99 (2020).
7. IEA, The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions, 2021.
8. IEA, Net Zero by 2050 - A Roadmap for the Global Energy Sector, 2021.</sub>

Voor vragen kunt u contact opnemen met de auteur Joey Nijnens.