-
1. Wat is materiaalschaarste?
-
Materiaalschaarste is het tekort aan grondstoffen voor materialen dat lijkt te gaan ontstaan met de groeiende wereldbevolking en de toenemende welvaart in de wereld. Omdat alle producten die we gebruiken uit materialen bestaan, en we steeds nieuwe materialen nodig hebben, is dit een serieus probleem.
Er wordt ook vaak gesproken over metaal- en mineraalschaarste. De meest precieze naam is mineraalschaarste omdat alle elementen*, ook metalen, in de aardkorst voorkomen en gewonnen worden in de vorm van mineralen. Een tekort aan winbare mineralen betekent dat er een tekort aan grondstoffen voor materialen zal ontstaan.
*Elementen zijn de verschillende soorten atomen waaruit materiaal is opgebouwd. Het periodiek systeem geeft een overzicht van alle elementen die er zijn.
-
2. Waarom is materiaalschaarste de laatste tijd zo in het nieuws?
-
In de zomer van 2009 zijn er plannen uitgelekt van de Chinese overheid om de export van zeldzame aarden te beperken. Dit heeft grote gevolgen voor de industrie in andere landen, omdat op dit moment het overgrote deel van de winning van zeldzame aarden in China plaatsvindt, en deze elementen nodig zijn voor de productie van allerlei producten. Andere landen hebben ook voorraden zeldzame aarden, maar de productie hiervan op peil brengen zal zeker enkele jaren duren.
Zeldzame aarden of zeldzame aardelementen (Engels: Rare Earth Element, afgekort REE) zijn zeventien zware elementen die goed te combineren zijn met andere elementen, en die door toevoeging bijzondere eigenschappen kunnen geven aan legeringen. Zeldzame aarden en toepassingen zijn:
-
Cerium (Ce) – katalytische converters voor dieselmotoren
-
Praseodymium (Pr) – belangrijk element voor legeringen voor vliegtuigmotoren
-
Neodymium (Nd) – onmisbaar voor hoge efficiëntie magneten en hard disks
-
Lanthaan (La) – een belangrijk ingrediënt voor batterijen van hybride auto’s
-
Samarium (Sm) – voor lasers and veiligheidssystemen voor kernreactoren
-
Promethium (Pm) – draagbare X-rays
-
Gadolinium (Gd) – afscherming voor kernreactoren, compact discs
-
Dysprosium (Dy) – voor hoge efficiëntie motoren voor hybride auto’s
-
Terbium (Tb) – voor onderdelen van energie-efficiënte verlichting
-
Erbium (Er) – fiberoptica
-
Europium (Eu) – gebruikt in LCD schermen en lasers
-
Holmium (Ho) – controlestaven in kernreactoren, zeer krachtige magneten
-
Thulium (Tm) – lasers, draagbare X-rays
-
Ytterbium (Yb) – monitoring apparatuur voor aardbevingen
-
Lutetium (Lu) – voor olieraffinage
Bron: The Independent, Science, 2 January 2010.
In 2007 kwam materiaalschaarste ook in het nieuws. Door de sterk economische groei en leveringsonzekerheid gingen de prijzen van een aantal grondstoffen door het plafond. Bijvoorbeeld die van koper. Door de kredietcrisis is de vraag naar grondstoffen afgenomen en zijn de prijzen weer gedaald, maar de verwachting is dat als de economie weer aantrekt de prijzen weer zullen stijgen.
-
3. Kunnen grondstoffen voor materialen echt op raken?
-
In theorie niet. Ten eerste, omdat na gebruik de materialen waar producten van gemaakt zijn ergens op aarde terecht komen en in principe weer terugwinbaar zijn. Maar dat is lang niet altijd mogelijk. De platinadeeltjes die in de katalysatoren van onze auto’s en vrachtwagens zitten, komen terecht in de bermen van onze wegen. Maar zo sterk verdund en over zulke grote oppervlakken verspreid, dat terugwinnen onmogelijk lijkt.
Ten tweede omdat er zo veel grondstoffen zijn. De kern van de aarde bevat enorme hoeveelheden van allerlei scheikundige elementen waarmee de mensheid zeker nog een miljoen jaar of langer mee verder zou kunnen. Maar we kunnen geen elementen winnen uit de hete vloeibare kern van de aarde; we moeten ons beperken tot de aardkorst. En in de aardkorst kunnen we alleen écht elementen winnen, als die in minerale vorm geconcentreerd zijn, dus bij elkaar zitten. Hiermee is de hoeveelheid winbare grondstoffen al een stuk kleiner geworden. Maar ook dan zit er nog voor meer dan duizend jaar aan grondstoffen in de grond.
-
4. Materiaalschaarste is toch al eerder voorgekomen? Hoe werd het toen opgelost?
-
Op zich is schaarste niets nieuws. Als materialen schaarser worden, zullen de prijzen stijgen en is dit een signaal om er efficiënter mee om te gaan. Bijvoorbeeld door minder materialen of andere materialen te gebruiken in producten en meer te recyclen. Daar is dus niets mis mee. Ook zullen hogere grondstofprijzen een stimulans zijn voor nieuwe technieken voor grondstofwinning, en voor het zoeken naar nieuwe plekken waar grondstoffen gewonnen kunnen worden. Hierdoor nemen de reserves weer toe of blijven ze op peil. Als dit geleidelijk gaat, zullen er niet zo snel tekorten ontstaan. Problemen ontstaan er bij beperkingen die niet economisch opgelost kunnen worden.
-
5. Wat is dan echt het probleem?
-
Het echte punt bij materiaalschaarste is dat er allerlei beperkingen zijn bij het winnen van grondstoffen voor materialen.
Grondstoffen zijn niet gelijk verdeeld over de wereld. Zo kunnen grondstoffen in landen zitten die in oorlog verkeren, waardoor de productie stil is komen te liggen. Of landen die uit strategisch oogpunt de export ven bepaalde grondstoffen beperken. Zie bijvoorbeeld vraag 2 ‘Waarom is materiaalschaarste de laatste tijd zo in het nieuws?’.
Verder kan de technologie nog tekort schieten om grondstoffen te winnen die op grote dieptes zitten of als ze onder water of in extreme weersomstandigheden bij de Noord- of Zuidpool gewonnen moeten worden. Ontwikkelen van nieuwe technologie kost tijd en geld.
Het winnen van grondstoffen kost ook heel veel energie en water. Omdat energie en water ook schaarse dingen zijn, kan dit een echte barrière gaan vormen voor grondstofwinning. Zie ook vraag 6 ‘Heeft materiaalschaarste wat te maken met energie- en waterschaarste?’
Een belangrijke beperking voor het winnen van grondstoffen is het milieu. Winnen van grondstoffen is vaak zeer belastend voor de natuur en de leefomgeving van mens en dier. Hoeveel zijn we bereid op te geven voor nieuwe materialen? En hoe ver kunnen we gaan als we duurzaam op onze planeet Aarde willen kunnen blijven leven? Deze ecologische beperking aan het winnen van grondstoffen is op dit moment nog moeilijk hard te maken, maar zal in de toekomst zeker in de kosten en de prijs van nieuwe materialen moeten worden meegenomen.
-
6. Heeft materiaalschaarste wat te maken met energie- en waterschaarste?
-
Ja, materiaalschaarste is sterk gekoppeld aan energie- en waterschaarste. Voor het winnen van mineralen en het raffineren tot grondstoffen voor materialen is nu al veel energie en water nodig. Als we in de toekomst steeds meer moeten putten uit mijnen met lage mineraalconcentraties, zal dit alleen maar toenemen.
Aan de andere kant zijn voor het winnen van energie ook materialen nodig. Om over te stappen naar een duurzame energievoorziening met energie uit zon, wind, getijden en aardwarmte zijn zulke grote hoeveelheden van bepaalde elementen nodig dat we hiervan snel tekorten zouden hebben. Iedereen laten rondrijden in elektrische auto’s met de huidige batterijtechnologie is gewoon niet mogelijk. Het Lanthaan dat hiervoor nodig is wordt nu bij lange na niet geproduceerd. Gekeken zal moeten worden naar andere technologieën.
-
7. Wat merken we van materiaalschaarste op de korte termijn?
-
Producenten buiten China zullen moeilijker aan zeldzame aarden kunnen komen en daardoor hogere prijzen moeten betalen. Of in sommige gevallen, deze pas met veel vertraging binnenkrijgen. Dit kan de concurrentiepositie verslechteren ten opzichte van bedrijven in China.
Voor consumenten betekent schaarste aan zeldzame aarden dat moderne producten zoals Led-verlichting en lcd-schermen duurder worden. Maar ook de werkgelegenheid in Nederland kan onder druk komen te staan als Nederlandse bedrijven moeilijker aan zeldzame aarden kunnen komen.
In de internationale politiek zal het zeker stellen van toegang tot deze zeldzame aarden hoog op de agenda komen te staan. De Europese Unie zal sterk pleiten voor het handhaven van vrije handel in deze grondstoffen, maar andere landen zoals Japan en Zuid-Korea zullen proberen direct met producerende landen langetermijncontracten af te sluiten. Handelsconflicten zouden hiervan een gevolg kunnen zijn.
-
8. En op de lange termijn?
-
Het is goed mogelijk dat de schaarste aan zeldzame aarden over enkele jaren weer afneemt. Door de hogere prijzen en leveringsonzekerheid, zal de winning op andere locaties worden gestart. Wat blijft, is een groeiende vraag aan allerlei soorten materialen door een groeiende wereldbevolking die steeds welvarender wordt.
De verwachting is dat we in de toekomst hogere prijzen moeten betalen voor materialen en dus voor onze producten. Omdat Nederland zelf niet veel grondstoffen heeft, kan dat nadelig zijn voor de concurrentiepositie van de industrie in ons land. Verder zal materiaalschaarste de kans op handelsconflicten doen toenemen. Ook gewapende conflicten zijn mogelijk als landen hun toegang tot grondstoffen met geweld zeker willen stellen.
Tegen dit grimmige scenario staan ook een aantal andere ontwikkelingen. Hogere materiaalprijzen zullen een stimulans zijn om nieuwe producten te maken met minder schaarse materialen. Ook zal recycling van materialen een sterke ontwikkeling doormaken. Daarnaast zal steeds meer gewerkt worden aan vormen van materiaalwinning die geen of weinig negatieve effecten op het milieu zullen hebben. Dat gaat niet vanzelf, maar bewuste consumenten zullen dit gaan afdwingen. Bijvoorbeeld door het vragen om keurmerken bij producten, net zoals dat nu gebeurt voor hout uit duurzame bosbouw.
-
9. Is CradletoCradle de oplossing voor materiaalschaarste?
-
CradletoCradle, het volledig hergebruiken van afval als hoogwaardige grondstof voor nieuw producten, zou dé oplossing zijn voor materiaalschaarste. Zo sluit je de kringloop van materiaal, en hoef je niets steeds nieuwe grondstoffen te delven. Maar vergeet niet dat de bevolking in landen zoals India en China nog een tekort heeft aan allerlei producten en infrastructuur waardoor er voorlopig nog nieuwe grondstoffen gedolven moeten worden. Ook zal recycling nooit helemaal volledig kunnen, dus zullen we ook in de toekomst nieuwe grondstoffen voor materialen nodig blijven hebben.
-
10. Wat kan ik zelf doen aan het voorkomen van materiaalschaarste?
-
Er zijn nog geen keurmerken die de consument helpen op dit gebied, maar een paar eenvoudige regels zijn wel te geven:
- Koop producten die langer mee gaan of onderhouden kunnen worden. Weggegooide spullen worden nooit helemaal gerecycled. En recycling kost ook weer energie.
- Als je spullen wegdoet, lever ze dan in voor hergebruik of recycling. Er zijn steeds meer mogelijkheden om materialen te recyclen. Het Plastic Hero initiatief waarin plastic ingezameld wordt voor recycling is daar een mooi voorbeeld van.
- Kies waar mogelijk voor biologische materialen, zoals hout en plantenvezels. Deze zijn afbreekbaar en vormen weer grondstof voor nieuwe materialen. Natuurlijk moeten dat hout en die plantenvezels wel op een ecologisch manier verbouwd zijn.
- Ten slotte, denk eens na of je niet liever een paar mooie dingen om je heen zou willen hebben waarvan je echt geniet, in plaats van heel veel spullen waar je na een tijdje niet meer naar omkijkt.
Aanbevolen links
Een uitzending van Labyrint van 31 maart 2010 over materiaalschaarste en het effect op benutten van duurzame energiebronnen zoals zonne-energie met Rene Kleyn van de Universiteit Leiden.
Een groep bedrijven, kennisinstituten en ministeries bundelen hier de kennis over materiaalschaarste en wisselen ideeën uit hoe dit aan te pakken. Pas net gestart, maar er staan op deze site een paar interessante Engelstalige rapporten over materiaalschaarste.
Een Engelstalig rapport over de verschillende kanten van materiaalschaarste. M2i is een materiaal innovatie instituut waarin een groot aantal bedrijven en universiteiten samenwerkt aan nieuwe materialen voor allerlei toepassingen.