Zonder kritieke materialen geen energietransitie en microchips
Het verduurzamen van je huis met zonnepanelen, een economie die draait op groene waterstof, zon- en windenergie, elektrisch rijden en digitale technologieën: het is allemaal niet mogelijk zonder kritieke materialen zoals lithium, kobalt of nikkel, vaak afkomstig uit landen die vaak niet voldoen aan de minimale standaard van rechtsstatelijkheid. Door geopolitieke ontwikkelingen komt de levering daarvan in gevaar, en daarmee het streven om zowel economisch als technologisch onafhankelijker te worden, waarschuwt onderzoeker David Peck.
Door Jurjen Slump • 6 april 2023
Voor zijn proefschrift onderzocht Peck, verbonden aan de faculteit Bouwkunde, hoe Engeland tijdens de Tweede Wereldoorlog omging met schaarste van materialen. Wat bleek: de Britse regering wist in twee jaar het gebruik van materialen met vijftig procent terug te dringen door streng toe te zien op het aanbod met een systeem van licenties, vergunningen, distributie en rantsoenering. Hiermee nam de nationale overheid een coördinerende rol op het gebied van productontwerp, dat al snel een grote rol speelde bij het ontwikkelen van oplossingen.
“Iedereen kende destijds de prijs van de schaarse goederen: veel schepen op de Atlantische oceaan werden tot zinken gebracht door de Duitsers”, vertelt Peck, zelf een Brit. “Veel matrozen kwamen om, dus dan ga je niet achteloos met producten om.” Tijdens de Hongerwinter gold hetzelfde. “Iedereen wist hoe weinig er was. Elke gram telde.”
David Peck © Marcel Krijger
Einde van een tijdperk
Anno 2023 is Peck’s onderzoek – hij promoveerde in 2016 – relevanter dan ooit. De oorlog in Oekraïne leidde tot een graancrisis en torenhoge energieprijzen. Corona verstoorde de wereldwijde productieketens en de autoritaire koers van China zorgt voor hoofdbrekens bij politici en bedrijven: de VS eist dat ASML niet meer de meest geavanceerde chipmachines levert. De spanning loopt op tussen China en Taiwan, dat een grote chipindustrie bezit.
Deze ontwikkelingen zorgen ervoor, net als tijdens de Tweede Wereldoorlog, dat overheden zich actiever gaan bemoeien met industriepolitiek. Eurocommissaris Thierry Breton signaleerde in september vorig jaar het einde van een economisch tijdperk, met een logistiek ‘waar alles precies op tijd op een plek arriveerde en specialisaties verspreid waren over geografische regio’s’. “We leven in een tijd van permanente crisis en al onze afhankelijkheden kunnen tegen ons worden gebruikt.”
“Lithium en zeldzame aardmetalen worden straks belangrijker dan olie en gas. Alleen al onze vraag naar zeldzame aardmaterialen zal tegen 2030 vervijfvoudigd zijn. […] We moeten voorkomen dat we opnieuw afhankelijk worden, zoals we deden met olie en gas.”
Eurocommissaris Thierry Breton, 14 september 2022
Dit is volgens minister Micky Adriaansens (Economische Zaken) het bewijs dat “onze economie weerbaar moet zijn en dat we waar nodig onze strategische autonomie, onze onafhankelijke positie, als Nederland – en Europa – op een aantal terreinen moeten verstevigen.” Wanneer slechts één of twee landen de gehele productie domineren, kan dat tot ‘te grote afhankelijkheid leiden’, schreef de bewindsvrouw vorige zomer aan de Tweede Kamer. “In deze tijd ontkomen we er niet meer aan om daar goed over na te denken.”
Adriaansens wil de economie vergroenen en de industrie op circulaire leest schoeien om dit te bereiken. Door energie op te wekken uit hernieuwbare bron en materialen te hergebruiken, maken we ons niet langer te afhankelijk van andere landen.
Wat definieert kritieke materialen?
Veel mensen zullen goud beschouwen als een schaars en daarmee kritiek materiaal, maar dat is het niet. De Europese Commissie omschrijft een ‘critical raw material’ als grondstof met een hoog risico op verstoring van de toelevering en tegelijkertijd van groot economisch belang.
-
Een hoog risico op verstoring van de levering betekent dat mogelijk niet kan worden voldaan aan de vraag van de Europese industrie;
-
Een groot economisch belang betekent dat het materiaal van fundamenteel belang is voor de industrie om toegevoegde waarde en banen te creëren. Die gaan verloren als het materiaal niet beschikbaar is en er geen geschikte alternatieven voorhanden zijn.
AI, chips, batterijen, waterstof en robotica
Daarmee gaat strategische autonomie hand in hand met technologische soevereiniteit. Alleen met eigen, geavanceerde technologie, kan Europa welvarend, onafhankelijk blijven en zich goed beschermen tegen dreigingen van buitenaf. Die technologie is tegelijk nodig voor de energietransitie, digitalisering en waarborgen van onze veiligheid.
De Europese Commissie investeert miljarden. Het gaat hierbij vooral om AI, chips, energietransitie (batterijen en waterstof), quantumtechnologie en robotica. Gebieden waarop de TU Delft stuk voor stuk een leidende positie heeft als het gaat om onderwijs, onderzoek en innovatie.
In het donker
De parodox is dat we autonoom willen worden, maar daarvoor zijn heel veel kritieke materialen nodig. “Alle sleuteltechnologieën waar we aan werken bevatten kritieke grondstoffen”, zegt Peck. “Zonder heb je geen robotica, geen windenergie, geen elektrische auto’s, geen smartphones, geen duurzaam huis, geen laptops, geen AI. Niets. We zouden hier het donker zitten.”
Actie is nodig, want de kans op verstoringen in de toeleverketen stijgt snel. Uit onderzoek van de Europese Commissie blijkt dat van een substantieel deel ‘critical raw materials’ het risico fors is vergroot ten opzichte van 2017. “De lijst van materialen uit China is massive. Als iets gebeurt in Taiwan, dan zitten we in grote problemen”, zegt Peck. Het gaat overigens niet alleen om grondstoffen, maar ook om halffabricaten, zoals zonnecellen en chips.
Mineralen in een smartphone, bron: Potomac Institute, Visual Capatilist © Greenmet
Recycling, remanufacturing en mijnbouw
Peck ziet net als Breton en Adriaansens de uitweg in de transitie naar een circulaire economie en het efficiënter gebruik en hergebruik van materialen. “Recycling is essentieel”, zegt hij. “Uiteindelijk moeten we alles hergebruiken.” Het probleem is dat de vraag harder stijgt dan het aanbod. Daarom moet ook worden gekeken naar mijnbouw in Europa. Een hoogst controversieel onderwerp, erkent Peck, maar het helpt wel om snel minder afhankelijk te worden. “We kunnen ons hier nog niet uit recyclen.”
Een ander onderwerp waar Peck veel onderzoek naar doet is remanufacturing. Daarbij worden uit gebruikte producten nieuwe vervaardigd. Het gaat een stap verder dan zogeheten refurbished producten die je nu al kunt kopen. “Hergeproduceerde telefoons zullen in de winkel naast gloednieuwe telefoons liggen. Maar ze zijn niet van elkaar te onderscheiden.”
Met remanufacturing koop je eigenlijk tijd. “Het lost de crisis rond kritieke materialen niet op, maar door het hergebruik van materialen krijg je wel meer tijd om oplossingen te bedenken. Tijd is cruciaal.”
Innovatie
Bij dit alles speelt innovatie een belangrijke rol. “Nederland mag dan zelf weinig kritieke grondstoffen herbergen, we hebben wel sterke universiteiten en onderzoeksinstituten zoals TNO die hier het verschil kunnen maken.” Daarbij gaat het niet alleen om de ontwikkeling van sleuteltechnologieën, maar ook het opleiden van technisch personeel.
De TU Delft is betrokken bij een reeks projecten op het gebied van kritieke materialen. Verschillende faculteiten spelen hierin een rol: Materiaalkunde onderzoekt bijvoorbeeld hoe gerecyclede materialen zich gedragen. Civiele Techniek en Geowetenschappen heeft expertise op het gebied van mijnbouw. En Techniek Bestuur en Management (TBM) heeft veel kennis in huis als het gaat om de bestuurlijke inbedding en duurzame bedrijfsmodellen.
"We […] willen onze veerkracht versterken met veilige technologieën van eigen bodem, die van onschatbare waarde zijn in de turbulente wereld waarin we leven."
President Ursula von der Leyen, 17 March 2022
Productontwerp
Je kunt dit niet aan de markt overlaten. “De markt heeft tot nu toe gefaald. In het bedrijfsleven ontbreekt het aan een gevoel van urgentie”, zegt hij. “Je hebt politici en beleidsmakers nodig die belangrijke besluiten nemen.” Ten slotte levert de faculteit Industrieel Ontwerpen ook een belangrijke bijdrage. Net als tijdens de Tweede Wereldoorlog zal productontwerp een grote rol spelen bij het oplossen van problemen rond kritieke materialen.
Een ander onderwerp waarvan Peck veel verwacht zijn zogeheten materiaalpaspoorten. Hierbij kan AI, en in de toekomst quantumcomputing, een belangrijke rol spelen. Daarmee wordt vastgelegd waar, wanneer en waarin overal kritieke materialen zijn verwerkt. Dat maakt hoogwaardig hergebruik mogelijk. “Nu hebben we vaak geen idee.”
Landen die het grootste deel van de EU-inkoop van KRM's voor hun rekening nemen (2020) © Europese Commissie
Olifant in de kamer
Wanneer bereikt Nederland, en de EU, deze strategische en technologische autonomie? Voor Nederland ligt het buiten bereik; de EU wellicht op langere termijn maar nog alleen op basis van wederzijdse afhankelijkheden met meerdere partners.
“Ik zou een andere vraag stellen”, zegt Peck. “Hoe autonoom willen we zijn en welke effecten heeft dat?” Het gaat om wat we nodig hebben tegenover hoeveel we willen. “Dat is de olifant in de kamer. Iedereen heeft het over de vraag naar materialen om producten mee te maken terwijl we het moeten hebben over wat nodig is.”
“Strategische autonomie is mogelijk als we leven naar wat we echt nodig hebben en binnen de planetaire grenzen. Maar het zal leiden tot grote maatschappelijke verandering.” Universiteiten spelen een belangrijke rol in het beantwoorden van die vragen, aldus Peck. “Het is een ‘wicked challenge’. Er zijn geen gemakkelijke antwoorden.”
Maar toch, de Britten kregen het tijdens de Tweede Wereldoorlog voor elkaar. “Twee jaar, dat was alles dat ervoor nodig was. We kunnen het als het moet.”
