Niet lang voordat hij in 2019 terugtrad, verklaarde de voormalige baas van Mercedes-Benz, Dieter Zetsche, tegenover het tijdschrift CAR dat elektrische voertuigen schadelijker voor het milieu kunnen zijn dan gewone auto’s, namelijk als ze worden opgeladen met energie die uiteindelijk in China wordt geproduceerd – waar ruim de helft van de elektriciteit met behulp van kolencentrales wordt geproduceerd.
Het is niet erg waarschijnlijk dat Zetsche iets tegen elektrisch rijden heeft; ook al behoort Mercedes niet tot de koplopers op dit gebied, de automaker heeft net als andere fabrikanten enorme bedragen in de productie van elektrische voertuigen geïnvesteerd. Vorig jaar introduceerde het merk zijn eerste geheel elektrische model, de EQC. Zetsche zei er wel meteen bij dat elektrisch rijden rond veertig procent groener is dan rijden in een gewone benzine- of dieselauto in Duitsland.
En elektrische voertuigen zijn over het algemeen écht schoner: volgens de International Council On Clean Transportation produceert het gemiddelde elektrische voertuig in Europa gedurende zijn hele levenscyclus vijftig procent minder broeikasgassen dan een gewone auto.
Maar de opmerkingen van Zetsche – en van anderen, van gelijke strekking – lijken steeds meer relevantie te krijgen nu Groot-Brittannië en andere landen streven naar een geheel elektrische toekomst, wat betekent dat niet alleen de vraag naar elektriciteit zal toenemen.
Twijfels over de herkomst van de elektriciteit die nodig is om elektrische auto’s op te laden hingen in het verleden al als een zwarte wolk boven het schone imago van deze auto’s, maar de nadruk ligt nu op de hele productieketen ervan, waaronder toeleveringsbedrijven en de materialen waar elektrische accu’s en motoren van worden gemaakt. Inmiddels wordt de elektrische revolutie steeds meer geconfronteerd met zorgen over de beschikbaarheid van dure grondstoffen en zeldzame aardmetalen, de milieuschade die door de delving ervan wordt aangericht, de arbeidsomstandigheden bij toeleveranciers en de geopolitieke implicaties van dat alles.
Elektrische auto’s en hybride voertuigen (die ook een gewone brandstofmotor hebben) zullen in de nabije toekomst een veel groter percentage van het wagenpark in de wereld gaan uitmaken: van rond 4 procent nu (circa zes miljoen voertuigen) naar rond 12 procent in 2025, aldus JP Morgan. Bovendien streven steeds meer regeringen in de wereld naar een geheel verbod in het jaar 2040 op de verkoop van nieuwe voertuigen die op fossiele brandstoffen lopen. Het verbod op de verkoop van nieuwe benzine- en dieselauto’s in Groot-Brittannië moet zelfs al in 2030 van kracht worden.
Binnen ongeveer twintig jaar en misschien nog sneller zou de nu nog marginale elektrische auto het belangrijkste vervoersmiddel kunnen worden. Dat zal vanzelfsprekend gepaard gaan met een enorme toename van de vraag naar grondstoffen die voor de productie ervan nodig zijn en dus de problematiek rond deze grondstoffen aanscherpen.
Technologie achter het stuur
Moderne elektrische en hybride voertuigen slaan elektriciteit op in een stapel lithium-ion-accu’s die onder de auto is aangebracht. Eenvoudig uitgedrukt zijn dat uitvergrote versies van de oplaadbare batterij in je laptop of smartphone. Behoorlijk uitvergroot, moet gezegd worden: zo weegt de accu van de Crossback e-Tense, een kleine hatchback van het Franse automerk DS, zo’n driehonderd kilo – het gewicht van vier volwassenen. Hoe meer kilometers de auto op een geheel opgeladen accu moet rijden en hoe groter de auto, des te zwaarder en groter de accu moet zijn.
Wanneer de automobilist gas geeft, wordt elektriciteit uit de accu aan de elektrische aandrijving geleverd, die vaak bestaat uit één elektromotor aan de voor- of achteras en soms uit twee motoren (voor elke as één) bij een vierwielaandrijving, hoewel de nieuwe Audi e-Tron S er zelfs drie gebruikt: twee motoren voor de achteras en één voor de vooras.
Lithium en kobalt zijn de belangrijkste componenten van lithium-ion-accu’s. Het kostbare zilverwitte metaal lithium is het lichtste harde element in het periodiek systeem en ook een reactief alkalimetaal. Volgens een rapport van de Deutsche Bank is ongeveer een kwart van de wereldproductie van het metaal voor accu’s bestemd, maar voorspeld wordt dat de vraag ernaar tussen nu en 2025 zal vervijfvoudigen, naar een niveau van naar schatting anderhalf miljoen ton per jaar, waarvan elektrische voertuigen zo’n 38 procent voor hun rekening zullen nemen.
“We zouden feitelijk de hele wereldproductie van lithium-ionen voor onszelf moeten reserveren,” zei Tesla-baas Elon Musk in 2016 over de snelle toename van de productie van zijn elektrische voertuigen, van 245.000 naar een half miljoen per jaar.
Lithium wordt doorgaans in samengestelde vorm met andere mineralen gewonnen uit stollingsgesteente of gewonnen uit oceanen en zoutmeren. De meeste lithium wordt gedolven in steengroeves in Australië, waar het metaal wordt gewonnen uit kleisedimenten, en uit zoutmeren in de Zuid-Amerikaanse ‘lithiumdriehoek’, in het grensgebied van Argentinië, Bolivia en Chili.
China Daily, een Chinese staatskrant, berichtte in 2019 dat naar schatting vijf miljoen ton lithiumoxide was ontdekt in de zuidwestelijke provincie Yunnan. Het strategische belang van de vondst werd duidelijk uit het feit dat China bekendmaakte dat het land tussen 2011 en 2015 tachtig procent van het lithium dat het benodigde, moest importeren. Het veiligstellen van de eigen lithiumvoorziening zou China in de toekomst kunnen behoeden voor conflicten, handelsoorlogen, valutaschommelingen en prijsverhogingen.
Uit de grond
Bij het delven van grondstoffen wordt het landschap uiteraard beschadigd, en mijnbouw is ook een relatief kostbare activiteit. De lithiumwinning uit zoutmeren is goedkoper en bestaat eruit dat water de grond in wordt gepompt om mineraalrijke zouten naar de oppervlakte te stuwen, die dan net als gewoon zout in de zon worden gedroogd. Bij deze winning worden grote hoeveelheden water gebruikt en bestaat de kans op het weglekken van verontreinigd afvalwater.
Het grote probleem met kobalt is dat circa vijftig procent van de wereldwijde voorraden van dit overgangsmetaal wordt gevonden in de Democratische Republiek Congo (DRC), een politiek instabiel land in Centraal-Afrika waar tachtig procent van de bevolking geen toegang heeft tot elektriciteit.
Kobalt kan een bijproduct van de koper- en nikkelwinning zijn, maar het metaal komt ook op natuurlijke wijze in de aardkorst voor. Gezien de twijfelachtige productieketen en het feit dat sommige autofabrikanten afgemonteerde elektrische motoren als eindproduct van toeleveranciers betrekken, is het moeilijk om ervoor te zorgen dat de gebruikte kobalt op veilige, milieuvriendelijke en ethisch verantwoorde wijze wordt gewonnen. Sterker nog, twintig procent van alle kobalt die in de DRC wordt gewonnen, is afkomstig uit ambachtelijke groeves waar het erts met de hand en vaak ook door kinderen wordt gedolven. Geen wonder dat kobalt inmiddels de reputatie heeft de ‘bloeddiamant’ van de elektrisch aangedreven auto te zijn.
Autofabrikanten proberen dit probleem aan te pakken, zowel door hun afhankelijkheid van kobalt te reduceren als door het invoeren van ‘best practices’. Zo heeft Kia de afhankelijkheid van kobalt voor de productie van zijn accu’s met tien procent kunnen verminderen, zij het dat de fabrikant daardoor twintig procent meer van het minder zeldzame nikkel moet gebruiken. Volgens Tesla wordt in de accu’s voor zijn Model 3, die door Panasonic worden geleverd, minder dan drie procent kobalt gebruikt.
Niets van dit alles is een remedie op lange termijn: het reduceren van de hoeveelheid kobalt kan de levensduur van een accu verkorten en het risico op accubrand vergroten, terwijl nikkelstof in verband wordt gebracht met gezondheidsproblemen bij arbeiders in de autofabricage.
Autofabrikanten doen ook mee met onafhankelijke initiatieven om tot een ethisch verantwoorde winning van kobalt te komen: BMW, Volvo en Daimler, de maker van Mercedes, hebben zich aangesloten bij het Responsible Cobalt Initiative, dat is opgezet door de Chinese Kamer van Koophandel voor de Import van Metalen, Mineralen en Chemicaliën. Het initiatief streeft ernaar de sociale vraagstukken en milieukwesties rond de winning van kobalt aan te pakken.
Met het gebruik van vastestofbatterijen (solid-state-accu’s) zou de noodzaak van kobalt geheel verdwijnen, maar het kan nog tien jaar duren voordat deze technologie voor de productie van elektrische voertuigen toepasbaar is. “Eerlijk gezegd denk ik niet dat we vóór 2030 vastestofbatterijen in de massaproductie van auto’s zullen zien. Misschien dat er in 2025 inmiddels wat pilotprojecten zijn opgestart, maar die accu’s zullen minder prestaties leveren en duurder zijn,” zei Klaus Fröhlich, voormalig hoofd R&D van BMW, tegen National Geographic UK.
Zelfs bij een aanzienlijke reductie in het gebruik van kobalt valt dit materiaal op middellange termijn waarschijnlijk niet uit het productieproces weg te denken. En door de verwachte toename van het aantal elektrische voertuigen zal de vraag ernaar waarschijnlijk zeer groot blijven.
Gezien die verwachting en het feit dat de wereldproductie van kobalt berust op de winning in de DRC, heeft BMW maatregelen genomen om zichzelf tegen onverwachte prijsstijgingen en marktinstabiliteit te beschermen. “Er zal een of andere oorlog uitbreken, een of andere strijd om ruwe grondstoffen,” waarschuwde Fröhlich. “We hebben ons bij het mijnbouwbedrijf verzekerd van de levering van kobalt tot 2025 of 2035 en we hebben al prijscorridors vastgesteld, dus hebben we een duidelijke toegang tot die ruwe grondstof; met het mijnbouwbedrijf hebben we ook afgesproken hoe de kobalt wordt gedolven, zowel wat betreft het milieu als de arbeidsomstandigheden.”
In 2021 zullen nieuwe kobaltmijnen in Idaho, Alaska en Australië in gebruik worden genomen, waardoor de afhankelijkheid van autofabrikanten van de winning in de DRC eveneens zal verminderen.
Zeldzaam maar cruciaal
Ook naar de zeldzame aardmetalen die in elektrische motoren worden gebruikt, wordt steeds kritischer gekeken, zij het om iets andere redenen dan de zorgen rond lithium en kobalt. Deze groep van metalen bestaat uit zeventien elementen (waaronder scandium en yttrium) die in magneetspoelen van elektromotoren worden gebruikt om magnetische eigenschappen ook bij hoge temperaturen te bewaren. Bij de gemiddelde elektromagneet in een elektrisch voertuig bestaat dertig procent van de gebruikte zeldzame aardmetalen uit neodymium, terbium en dysprosium.
De delving en winning van deze zeldzame metalen is zeer bewerkelijk en kostbaar, en ze worden vaak gevonden in geopolitieke risicogebieden. De winning ervan kan ook zeer giftig zijn. In 2002 werd de Mountain Pass-mijn in Californië gesloten nadat was ontdekt dat de omringende woestijn met radioactief afvalwater was verontreinigd; in 2017 werd de mijn weer geopend.
Hoewel zeldzame aardmetalen feitelijk niet eens zo zeldzaam zijn als hun naam suggereert, voorspelt Toyota dat in 2025 de vraag ernaar groter zal zijn dan de productie ervan. China bezit momenteel een bijna-monopolie op zeldzame aardmetalen: het land is goed voor tachtig procent van de wereldproductie. Zelfs zeldzame aardmetalen die elders worden gewonnen, worden vaak naar China verscheept om te worden verwerkt.
Dat betekent dat autofabrikanten niet alleen het risico lopen dat ze voor de productie van hun milieuvriendelijke auto’s afhankelijk zijn van praktijken die het milieu sterk belasten, maar ook het slachtoffer kunnen worden van handelsconflicten, sancties en marktfluctuaties. Al deze kwesties sporen automakers aan om te investeren in alternatieve technologieën.
In de nieuwe magneten van Toyota zijn de metalen terbium en dysprosium vervangen door de goedkopere en minder zeldzame elementen lanthanium en cerium, terwijl ook het aandeel van neodymium is teruggebracht, namelijk door elk korreltje van dit metaal één tiende kleiner te maken en de afstand tussen de korreltjes tienmaal zo groot te maken. Volgens Toyota is de prestatie van de magneten daardoor zelfs vergroot. Intussen heeft BMW elektromotoren ontwikkeld waarin siliciumcarbide wordt gebruikt om de afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen te verminderen.
Het fabriceren en gebruik van auto’s zal altijd de nodige schade aan het milieu toebrengen, maar nu de vraag naar ruwe grondstoffen voor de productie van elektrische voertuigen snel toeneemt (en fabrikanten pronken met een steeds schoner imago), is het geen wonder dat ze er alles aan doen om de winning van deze grondstoffen zo ethisch verantwoord en milieuvriendelijk te maken.
Autojournalist Ben Barry woont in Groot-Brittannië.
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.co.uk
