Ontwikkelingen als de energietransitie zorgen voor een toenemende druk op grondstoffen. Om deze in voldoende mate en op een duurzame manier binnen Europa beschikbaar te hebben, moeten we meer inzetten op winning, circulariteit en substitutie.
Een van de oplossingen hierbij is het gebruik van micro-organismen. Hoogleraar environmental geo-engineering Timo Heimovaara legt uit hoe dat werkt en waarom samenwerking tussen de wetenschap, industrie en overheden cruciaal is om de grondstoffenmarkt in Europa economisch én ecologisch verantwoord te maken.
Mobiele telefoons, auto’s, huizen, bruggen. Elk product of bouwwerk is opgebouwd uit grondstoffen. Steeds meer van die grondstoffen staan onder druk. Economisch belangrijke grondstoffen die schaarser worden, noemen we ook wel critical raw materials, vertelt hoogleraar environmental geo-engineering Timo Heimovaara. “Een grondstof kan kritiek zijn doordat het door toenemend gebruik op dreigt te raken. Bouwzand en fosfaat zijn bijvoorbeeld steeds lastiger te verkrijgen. Dat is problematisch voor de productie van beton en kunstmest. Maar het kan ook zijn dat er te weinig productiecapaciteit is om te voldoen aan de vraag. Dat is onder meer het geval bij koper, kobalt en nikkel. Door de energietransitie is de vraag naar deze metalen de laatste decennia enorm gegroeid.”
Verspreiding van mijnbouw
Hoewel verschillende grondstoffen binnen Europa worden gewonnen, is de meeste mijnbouw de afgelopen eeuw verplaatst naar landen op andere continenten, zegt Heimovaara. “De belangrijkste reden hiervoor zijn de kosten. Door steeds strengere eisen op het gebied van milieu en arbeidsomstandigheden werd het mijnen van sommige grondstoffen in Europa onbetaalbaar. Hierdoor is veel mijnbouw verplaatst naar regio’s waar minder strenge regels gelden, zoals landen in Zuid-Amerika en Afrika. Maar een materiaal als koper zouden we ook gewoon in Europa kunnen winnen. Door de verspreiding van mijnbouw over de wereld en de concentratie van de verwerking in enkele landen, zoals China, heeft de grondstoffenindustrie een sterke geopolitieke lading gekregen. Kritieke materialen kunnen worden ingezet als machtsmiddel.”
Op zoek naar alternatieven
Om te voorkomen dat schaarste en geopolitieke conflicten tot problemen gaan leiden voor de Europese grondstoffenmarkt, lanceerde de Europese Commissie de Critical Raw Materials Act. Doel van deze wet is het realiseren van meer economische autonomie door middel van circulariteit, verantwoorde mijnbouw in EU-landen en het gebruik van alternatieven. Volgens Heimovaara kan de TU Delft een belangrijke bijdrage leveren aan deze missie. “We werken in Delft onder meer aan alternatieven voor lithium in batterijen, zoals natrium. Natrium komt voor in zout en hiervan is voldoende voorradig. Denk maar aan zeewater of zoutmijnen. Ook kijken we naar substituten voor koper. Dit metaal is cruciaal in de energietransitie, maar wordt ook steeds schaarser. Aluminium kan als alternatief mogelijk uitkomst bieden, maar ook dat moet ergens gemijnd worden."
Gebruik van micro-organismen
Zelf houdt Heimovaara zich bezig met een methode die ervoor zorgt dat het winnen van grondstoffen nauwelijks impact heeft op de omgeving: het gebruik van micro-organismen. “Micro-organismen kunnen bijvoorbeeld helpen om grondstoffen die in hele lage concentraties in sediment aanwezig zijn te scheiden en op te werken tot bruikbare hoeveelheden. Zonder dat je daar een heel gebied voor moet afgraven, veel energie of chemicaliën voor hoeft te gebruiken of met een berg afval blijft zitten. Daarnaast kunnen micro-organismen een cementerende werking hebben. Hierdoor kun je zand opwerken tot zandsteen, dat je kunt inzetten als bouwmateriaal.”
Duurzame grondstoffenstrategie
Naast de Critical Raw Materials Act is ook het Zero Pollution Action Plan relevant voor de winning van grondstoffen in de EU. In dit plan staat onder meer dat activiteiten, zoals mijnbouw, geen schadelijke emissies mogen hebben richting bodem, lucht en water. Heimovaara is blij met dit beleid, maar benadrukt wel dat het succes van de uitvoering grotendeels afhankelijk is van de welwillendheid van landen. “Je ziet hierin duidelijke verschillen. Landen als Duitsland, Ierland en België hebben de afgelopen jaren echt significante budgetten vrijgemaakt voor een duurzame grondstoffenstrategie. Zo’n strategie kan gericht zijn op het verantwoord mijnen van grondstoffen in eigen land, maar ook op afvalbeheer. Nederland blijft op dit vlak nog wat achter en legt veel verantwoordelijkheid bij de industrie.”
Rol van de industrie
En daar ontstaat volgens Heimovaara een probleem. Want die industrie heeft vaak andere belangen dan een schoon milieu. “Uiteindelijk komt het neer op geld. Wil je meer circulariteit realiseren of duurzamere substituten introduceren, dan zit daar een prijskaartje aan. Het gevolg is dat veel innovaties, zoals nieuwe materialen of technieken om metalen uit elektronica te halen en recyclen, het niet redden. Bedrijven durven vanwege de onzekerheid of lange duur van de ontwikkeling niet te investeren. De overheid kan hierbij helpen. Bijvoorbeeld door meer financiële middelen beschikbaar te stellen voor onderzoek. Dit kan bijdragen aan het versnellen van de ontwikkelcyclus. Ook moet de overheid de industrie verplichten om de emissie van grondstoffen mee te nemen in de prijs voordat een product op de markt komt. Hierdoor schakelen bedrijven vanzelf over op duurzamere alternatieven.”
Botsende ambities
Wat verduurzaming soms ook lastig maakt, is inconsistente regelgeving. Als voorbeeld noemt Heimovaara een conflict dat ontstaat tussen de ambities van de Critical Raw Materials Act en het Zero Pollution Action Plan bij het realiseren van mijnbouw. “Een van de ambities van de Critical Raw Materials Act is het eenvoudiger kunnen openen van mijnen binnen Europa door vermindering van regels en administratielast. Maar het versoepelen van regels kan ten koste gaan van aandacht voor de omgeving, waar het Zero Pollution Action Plan juist voor moet zorgen. De uitdaging is dus om het winnen van grondstoffen makkelijker te maken, zonder dat daarbij het milieu over het hoofd wordt gezien. Oplossingen als het gebruik van micro-organismen kunnen hierbij helpen. Met de bestaande aanpak en technieken gaan we het in ieder geval niet redden.”
Internationale samenwerking
Wat ook helpt, denkt Heimovaara, is betere samenwerking binnen Europa. “Vanuit de onderzoekswereld weten we elkaar altijd wel te vinden. Maar je hebt het hele speelveld nodig om stappen te kunnen zetten. Dus ook samenwerking met bedrijven en overheden uit verschillende landen. Zeker als Nederland zijn we te klein om zelf dingen op te lossen. De culturele diversiteit binnen Europa kan bovendien een meerwaarde zijn, bijvoorbeeld door het combineren van verschillende perspectieven en ideeën. Ook met landen buiten de EU moeten we in gesprek blijven, zelfs als dat politiek gevoelig ligt, zoals bij Rusland en China. In ieder geval op wetenschappelijk vlak kun je altijd van elkaar blijven leren. Bovendien houd je zo zicht op de ontwikkelingen in die landen.”