Rapport: Utmaningar för att möta ökade behov av metaller och mineral
Denna första av fyra delrapporter inom IVA-projektet Vägval för metaller och mineral sammanfattas i en rad observationer kring förutsättningar och utmaningar, samt åtgärder som krävs för att säkerställa tillgången till metaller och mineral för att klara omställningen till ett fossilfritt samhälle. En slutsats är att efterfrågan på metaller och mineral kommer att öka kraftigt, och att Sverige och det svenska gruvklustret spelar en viktig roll för att tillgodose behoven.
Att säkra tillgången på kritiska metaller och mineral är inte bara en ekonomisk eller teknisk fråga, det är en strategisk nödvändighet för att vi ska forma en hållbar och säker framtid.
Magnus Ericsson, IVA-ledamot och ordförande för arbetsgruppen
För att vi ska kunna bibehålla och utveckla vår högteknologiska industri, och klara omställningen till ett fossilfritt samhälle, är en säker tillgång till industriellt strategiska metaller och mineral nödvändig. När fossila bränslen fasas ut kommer efterfrågan på metaller och mineral att mångdubblas då dessa behövs för att genomföra en ökad elektrifiering och digitalisering.
Idag kontrolleras viktiga mineraltillgångar och värdekedjor av ett fåtal länder utanför EU, såsom Kina, Ryssland, Brasilien, Demokratiska republiken Kongo och Sydafrika. Detta leder till ökad sårbarhet och riskerar att hämma den industriella utvecklingen inom EU. Sverige är en betydande gruvnation inom EU och kan därför spela en viktig roll för EU:s framtida försörjning av metaller och mineral.
Slutsatser - i korthet
Efterfrågan på metaller och mineral kommer att öka kraftigt. Gruvlandet Sverige och det svenska gruvklustret spelar en viktig roll för att tillgodose behoven.
Förutsättningar att förhålla oss till
- Efterfrågan på metaller och mineral kommer att öka kraftigt på global nivå. Återvinning och resurseffektivisering räcker inte för att möta behoven.
- Vi befinner oss i en geopolitisk verklighet som skapar nya risker i de globala leveranskedjorna för metaller och mineral.
- Det svenska gruvklustret med höga krav på hållbarhet ger en internationell konkurrensfördel.
Utmaningar att hantera
- Viktiga värdekedjor från prospektering och gruvor till smältverk hotas av brist på kapital, kompetens och kunskap.
- Europa har stora utmaningar vad gäller konkurrenskraften relativt många mineralrika länder.
Åtgärder som behöver vidtas
- Nya samarbeten med mineralrika länder i hela världen kommer att krävas för att klara Europas försörjning av metaller och mineral.
- Öka kunskapen om Kinas behov och strategier.
- Utveckla metoder för att bättre integrera ökad hållbarhet i gruvindustrin. Detta kan samtidigt bidra till stärkt konkurrenskraft.
- Ökad kompetens, forskning och innovation behövs i alla steg i värdekedjan.
Tekniker som behöver kritiska metaller och mineral
Vindkraftverk innehåller ofta permanentmagneter i generatorn för att få en kompakt och energieffektiv lösning. Permanentmagneter med neodym ger starkast magnetfält och reducerar storlek och vikt mest. Ferrit-magneter är betydligt svagare och ger en större och tyngre lösning. Även elektromagneter kan användas men kräver då ytterligare teknisk utrustning vilket ger en större och otympligare konstruktion. Därtill behövs metaller i konstruktionen, aluminium, koppar och stål, ofta legerat med den kritiska metallen niob.
Utvecklingen av solceller går snabbt. Konventionella solceller bygger på kisel, medan solcellstunnfilm bland annat innehåller gallium och germanium. Vissa högeffektiva solceller kräver även halvmetallen tellur eller metallen indium.
En nyckelfråga för att kunna gå från ett fossilbaserat till ett metall- och mineralbaserat samhälle är lagring av el. Batteritekniken utvecklas snabbt, men kräver i dagsläget stora mängder metaller och mineral, såsom litium, nickel, mangan och kobolt, samt grafit och fosfor. Nya batterier som ger högre prestanda och/eller minskat behov av kritiska råmaterial är under utveckling, exempelvis kan litium ersättas med natrium i jon-batterier. Ett annat exempel är att övergå till fasta elektrolyter vilket kan öka batteriets prestanda och säkerhet genom att eliminera tändbara flytande elektrolyt. Storskalig framtida lagring kan komma att ske med så kallade redoxflödesbatterier, vilka kräver den kritiska metallen vanadin.
Elbilar och andra eldrivna fordon innehåller motorer, batterier eller bränsleceller och elektronik som alla är beroende av en mängd olika metaller.
De kritiska/strategiska metallerna möjliggör olika tekniker med hög prestanda. De kan i varierande utsträckning ersättas med andra metaller som är mer vanligt förekommande, men vanligen med minskad prestanda som resultat. Teknikutvecklingen har dock möjliggjort att behovet av vissa metaller för att uppnå en specifik grad av prestanda har minskat. Exempelvis har kobolt i stor utsträckning ersatts av nickel i litiumjonbatterier under de senaste tio åren. Trots detta har efterfrågan på kobolt fortsatt att öka på grund av att efterfrågan på batterier har ökat kraftigt.
Ordlista
Här får du en förklaring till många fackuttryck som används i rapporten.
Anrikning
Process för att öka metallhalten i en malm.
Anrikningssand
Restprodukt i form av sand från ett anrikningsverk. Lagras i sandmagasin.
Basmetaller
Metaller med mycket breda användningsområden. Normalt åsyftas koppar, zink, bly, nickel och aluminium.
Batterimetaller
Ovetenskaplig gruppering av material som ingår i batterier. Vanligen åsyftas metallerna litium, kobolt, vanadin, mangan, nickel samt mineralen grafit.
Bimetaller
Metaller som utvinns som bimetaller (jmfr Huvudmetaller).
Elektrometallurgi
Smältning av metall vid höga temperaturer med elektricitet, vanligen i en ljusbågsugn där värme skapas genom att en ljusbåge alstras mellan två grafitelektroder, eller i en induktionsugn där växelström leds genom en induktionsspole som inducerar ett magnetfält i metallsmältan.
Flussmedel
Ämne som tillsätts en smälta för att sänka ett ämnes smältpunkt och göra det mer lättflytande.
Grafit
Mineral som består av grundämnet kol och som uppvisar både metalliska och icke-metalliska egenskaper.
Gruva
Plats där man bryter malm, kol eller andra geologiska råvaror.
Gråberg
Icke malmhaltigt berg som bryts för att komma åt malmen.
Huvudmetaller
De metaller i en malm som är mest vinstgivande (jmfr Bimetaller ovan).
Hydrometallurgi
Extrahering av metall med hjälp av kemiska lösningar och vattenbaserade processer, ibland även med hjälp av elektrolys.
Industrimineral
Allt som bryts ur jordskorpan förutom energimineral, metallmalmer, vatten och ädelstenar. Exempel på industrimineral är grafit, kvarts och kalk.
Juniorbolag
Prospekteringsbolag som saknar intäkter från existerande gruvor. Verksamheten finansieras ofta med riskkapital.
Kobolt
Övergångmetall som oftast används i kombination med andra metaller. Används i batterier, men också i legeringar, hårdmetallverktyg, magnetmaterial och vissa kemiska processer.
Kritiska råvaror/metaller
Råmaterial med betydande risk för leveransstörningar som kan få oönskade konsekvenser. Inom EU får råvaror denna klassning på grund av deras ekonomiska betydelse i relation till deras tillgångsrisk. Exempel på kritiska metaller inom EU är kobolt, litium, mangan och sällsynta jordartsmetaller. Listan med kritiska och strategiska råvaror för EU uppdateras vart tredje år, senast 2023.
Koncentrat
Koncentrat efter anrikningsprocess av malmen.
Litium
Den lättaste av alla metaller. Har hög elektrokemisk reaktivitet och används främst i batterier.
Malm
Ansamling av metallförande mineral bildad av geologiska processer som kan brytas ekonomiskt. Är mineralen inte lönsam att bryta definieras den inte som en malm.
Metall
Grundämnen delas in i metaller, halvmetaller (inkl. halvledare) och icke-metaller. Metallerna karaktäriseras av egenskaper som hög ledningsförmåga för el och värme, formbarhet, hög densitet och metallglans.
Metallkategorier
På marknaden delas metallerna vanligtvis in i huvudgrupperna järn, basmetaller, lättmetaller och ädelmetaller. En ytterligare grupp är legeringsmetallerna som ofta tillförs till järn (stål); bland annat krom, vanadin och mangan. Utöver dessa grupper produceras en stor mängd andra metaller (ofta kallade ”minor metals”).
Metallurgi
Processer för utvinning av ren metall ur anrikad malm. Det kan vara pyrometallurgi (värmebaserade processer) eller hydrometallurgi (vätskebaserade processer).
Mineral
Kemiska föreningar, legeringar eller rena grundämnen med väldefinierad kemisk sammansättning, kristallstruktur och egenskaper, bildade av geologiska processer.
Platinagruppens metaller (PGM)
Gruppering bestående av sex metaller: platina, palladium, rodium, iridium, osmium och rutenium. PGM används industriellt i katalysatorer, elektronik samt inom kemisk industri.
Pyrometallurgi
Smältning och separering av metall med hjälp av höga temperaturer. (Se även Elektrometallurgi ovan.)
Raffinering
Utvinning av den rena metallen ur anrikad malm som sedan behandlas i ett smältverk, varefter raffinering kan ske till hög renhet. I hydrometallurgiska processer kan smältsteget ofta uteslutas.
REE
”Rare Earth Elements”, se Sällsynta jordartsmetaller.
Rödfyr
Restprodukt från förbränning av alunskiffer.
Sandmagasin
Lagringsdamm för anrikningssand.
Sintring
Process där fasta partiklar sammanfogas under högt tryck och temperatur.
Slaggbildare
Ämne som tillförs en smälta av malmkoncentrat för att avlägsna icke önskvärda ämnen och få fram den rena metallen.
Schakt
Lodrät eller brant lutande förbindelsegång från markytan, exempelvis i en gruva.
Slagg
Restprodukt eller biprodukt vid metallurgisk framställning av metaller.
Strategiska råvaror/metaller
Metaller som anses vara strategiska i ett framåtblickande perspektiv, för att uppnå en prioriterad funktion, exempelvis elektrifiering av fordon (elbilar). Inom EU avses råvaror med extra stor relevans för strategiska teknologier kopplat
till den gröna omställningen, digitalisering samt försvar.
Sällsynta jordartsmetaller
Samlingsnamn för de femton lantaniderna (atomnummer 57 till 71). Ofta inkluderas även skandium (21) och yttrium (39). Betecknas ofta kort ”REE”, efter engelskans Rare Earth Elements, och delas vanligtvis in i två grupper – lätta och tunga – utifrån deras kemiska beteende. De används i elektronik och har speciella magnetiska, optiska och katalytiska egenskaper. Många REE har mycket specifika egenskaper som gör dem svåra att ersätta.
Varp
Gruvavfall i form av sten. Oftast högar av restmaterial av svagt mineraliserat sidoberg och låggradig malm som vanligen separerats ut löpande under drift.
Ädelmetaller
Guld, silver och platinagruppens metaller. Används exempelvis i smycken, elektronik och katalysatorer samt som värdesäkring.
Om rapporten
Syftet med IVAs projekt Vägval för metaller och mineral är att bidra till att Sverige och Europa långsiktigt och hållbart säkrar tillgången till de metaller och mineral som behövs för en omställning till ett fossilfritt samhälle och stärkt konkurrenskraft.
Denna är den första av fyra rapporter inom projektet Vägval för metaller och mineral. De andra tre rapporterna är ”Cirkulära flöden för att möta ökade behov av metaller och mineral”, ”Ökade behov av metaller och mineral – mål- och intressekonflikter” samt syntesrapporten ”Metaller och mineral för en hållbar utveckling och stärkt konkurrenskraft”.
Rapporten fokuserar på att beskriva värdekedjor för framställning av de metaller och halvfabrikat som är viktiga för produktionen av den nya teknik som behövs för att klara klimatmålen och bygga hållbara samhällen.
