Annons
Grön teknik slukar sällsynta metaller

Gammalt gruvhål. I Bergslagen finns tusentals bortglömda gruvor, omgivna av skrotsten – som kan innehålla värdefulla metaller.

Bild: 
Erik Jonsson

Grön teknik slukar sällsynta metaller

Nya vindkraftverk innehåller stora mängder neodym, en metall som var dyr redan innan Tyskland beslutade att avveckla kärnkraften. Dessutom har världens största producent börjat begränsa sin export.

Publicerad:

2012-08-07

Efterfrågan ökar dramatiskt på en rad tekniskt viktiga metaller. De ingår i moderna energibesparande produkter som solceller, LED-lampor, vindkraftverk och hybridbilar. Utvecklingen innebär att de så kallade sällsynta jordartsmetallerna – sjutton metaller som tidigare betraktades som kemisk kuriosa – har blivit en geopolitisk maktfaktor.

Kina står ensamt för över 95 procent av världsproduktionen. Nyligen införde landet exportbegränsningar för att säkra tillgångarna för sin egen snabbt expanderande industri. USA, EU och Japan har lämnat in en protest till Världshandelsorganisationen och förhandlingar pågår.

Vindkraften visar vad som står på spel. Generatorn i ett vindkraftverk kräver mycket kraftfulla magneter. Dagens överlägset bästa magneter innehåller den sällsynta jordartsmetallen neodym. Totalt behövs uppemot 350 kilo neodym och andra sällsynta jordartsmetaller för att bygga ett modernt vindkraftverk.

I fjol beslutade Tyskland att avskaffa all sin kärnkraft fram till år 2022. En storsatsning på vindkraft ska ersätta en del av elproduktionen, vilket kommer att kräva stora mängder neodym.

De sällsynta jordartsmetallerna är egentligen inte så sällsynta. De finns spridda i jordens alla bergarter. Halterna är inte heller så låga jämfört med andra, traditionellt efterfrågade metaller som till exempel koppar. Problemet är att jordarts­metallerna bara i sällsynta fall är en huvudkomponent i mineral, och därför sällan lämpar sig för utvinning. Dessutom förekommer metallerna ofta tillsammans med radioaktiva grundämnen, vilket kan göra hanteringen dyr och miljöfarlig.

Världens största gruva för sällsynta jordarts­metaller heter Bayan Obo och ligger i norra Kina. På satellitbilder syns enorma dagbrott och avfallshögar som sträcker sig flera kilometer ut i landskapet. Marken i området är förorenad av tungmetaller på grund av gruvdriften. På senare år har myndigheterna börjat diskutera miljöproblemen på allvar. Men det är uppenbart att satsningen på grön teknik kräver en motsvarande expansion inom mineral- och gruvindustri som i sig kan ställa till med problem i miljön.

I princip alla metaller utvinns ur mineral, vanligen kemiska föreningar av flera olika grundämnen som är bundna till varandra. Mineral är grundläggande byggstenar som bygger upp bergarterna, vilka i sin tur bygger upp jorden och andra planeter.

Världens växande befolkning och välstånd sätter press på de geologiska resurserna. Beräkningar baserade på prognoser för en allt större medelklass i länder som Brasilien, Indien och Kina visar att dagens kända resurser i form av basmetaller inte kommer att räcka i längden. Ovanpå detta kommer behovet av förhållandevis sällsynta högteknologiska metaller med nyupptäckta användningsområden.

EU gjorde en sammanställning av kritiska råmaterial år 2010. Där konstaterar man att när det gäller 39 mineral och metaller är Europa mer eller mindre helt beroende av import. Bland dem finns relativt vanliga mineral och metaller som bauxit, järn, koppar och zink. På listan finns även mer exotiska grundämnen som indium, germanium, gallium, selen, tellur, tantal, niob, litium och sällsynta jordartsmetaller. Många av dessa förekommer i mycket små mängder i jordskorpan. Utvecklingen av ny högteknologi förutsätter därför att man globalt – och inte minst i Europa – hittar och beskriver förekomster av sådana metaller.

Ökad efterfrågan på en ”ny” metall kan förvandla en tidigare ointressant förekomst till högintressant över en natt. Det gäller inte minst sådana som dessutom innehåller ett eller flera andra värdefulla mineral eller metaller. I andra fall kan det handla om fyndigheter som tidigare aldrig har betraktats som ekonomiska. Det gäller till exempel de så kallade alkalina bergarterna i Norra Kärr vid Gränna i Östergötland.

Där upptäcktes och beskrevs en svit ovanliga bergarter med mycket speciell mineralogi redan 1906. Senare genomfördes också begränsade borrningar på platsen. Bland fynden fanns flera intressanta zirkoniumrika mineral. De betraktades dock främst som udda företeelser. I dag har bilden förändrats.

Under de senaste åren har prospekteringsföretaget Tasman Metals kartlagt områdets geologi, borrat och gjort kemiska analyser. Företaget hoppas kunna öppna en gruva i Norra Kärr för utvinning av zirkonium och sällsynta jordartsmetaller. Att detta plötsligt är möjligt beror på att både efterfrågan och priset på dessa metaller har gått upp. Andra fördelar är att förekomsten är fattig på radioaktiva mineral, kan brytas i dagbrott och ligger nära kommunikationer. Norra Kärr är för tillfället ett av få lovande projekt av detta slag inom EU.

Förutom att hitta nya förekomster av de efterfrågade metallerna kan en del tas till vara från kasserade produkter. Finns det andra möjligheter? Ja, och detta i direkt anknytning till just gruvbrytning.

I Sverige har det funnits gruvor i minst tusen år. Därför är stora områden påverkade av gruvdrift. I anslutning till dessa gamla gruvor finns tusentals högar av skrotsten – så kallade varphögar – som sorterades bort från den värdefulla malmen. Fram till för drygt ett sekel sedan utvann varje gruva bara en metall, eller i bästa fall ett par.

Gruvorna i Bergslagen och övriga Mellansverige bröts nästan uteslutande på järn och basmetaller, främst zink, bly och koppar. I vissa fall fanns dokumenterade förekomster av sällsynta och ädla metaller och halvmetaller. Men för det mesta betraktades dessa som kuriosa utan ekonomiskt värde och hamnade därför på varphögarna. I många fall missade man dem helt.

Ett steg mot en mer hållbar hushållning med naturens resurser är att undersöka om det finns värdefulla grundämnen i varphögarna. Det är tanken bakom ett projekt som vi startade vid Uppsala universitet i fjol. Hittills har vi hittat indium – som bland annat används i bildskärmar – i varphögar på flera håll i västra Bergslagen. Dessutom har vi undersökt sällsynta jordartsmetaller i rester från järnmalmsbrytning i trakterna runt Ludvika.

Jakten på metaller som behövs i modern teknik kan förstås också leda till att man upptäcker eller – oftare – återupptäcker dem i befintliga gruvor. Mineralet apatit i järnmalmer av den typ som finns i Kiruna har visat sig innehålla sällsynta jordartsmetaller som en viktig spårkomponent. LKAB i Kiruna satsar numera på att kunna ta till vara metallerna i gammalt och nytt gruvavfall.

Analyser av motsvarande malmer från Bergslagen visar att apatiten där innehåller upp till en dryg viktprocent av sällsynta jordartsmetaller, främst cerium, yttrium, lantan och neodym. I dag finns planer på att återstarta de gamla järnmalmsgruvorna i Blötberget och Grängesberg. Där kan utvinning av sällsynta jordartsmetaller bli en ekonomisk bonus.

Vid utvinning av guld har så kallade tellurider tidigare varit ett problem. De kan störa processerna som krävs för att anrika guldet. Men nu har den tekniska utvecklingen ändrat förutsättningarna. Tellur är en sällsynt halvmetall som ingår i solceller. Därmed har utvinning blivit ekonomiskt intressant.

Gruvföretaget Boliden är i full färd med att öppna en gruva vid Kankberg i Västerbotten där tellur ska brytas tillsammans med guld. Det finns även goda möjligheter att tillvarata tellur från gamla skrotstenshögar och nedlagda gruvor.

Frågan är hur länge det dröjer innan återvinning av rester från gammal gruvbrytning blir en väsentlig källa till tekniskt viktiga grundämnen. Det återstår en hel del problem att lösa, till exempel transporter och behov av olika anrikningsprocesser. Men hårdare konkurrens om råvaror, och tydligare miljökrav, talar för att gruvornas gamla högar av skrotsten kan bli en viktig resurs för framtidens gröna teknik.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

3

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Kommentarer

Det finns in vindkraftverk som använder permanentmagneter, men inte i vindkraftverk som använder elektromagneter som magnetisering, t.ex. ENERCON.

Undrar varför ni inte trycker på hur viktigt det är att dessa ämnen återvinns ur elektronik och liknande? Att bara leta nya fyndigheter löser enbart efterfrågan kortsiktigt och gruvverksamhet medför stora sår i naturen och ofta utsläpp av kemikalier. Ska framtida generationer har samma möjligheter som vi måste kretsloppen slutas!

Men för att fylla landskapet med vindkraft och datorer så måste det komma ut stora mängder som sedan kan återvinnas. Som att du hemma måste ha fler än en talrik för att hela familjen ska kunna äta och sedan diska dessa i en fylld diskmaskin.

Lägg till kommentar