Kritiske råstoffer – status og implikasjoner for bærekraft
NGU-dagen, 6. februar 2014
Rognvald Boyd, NGU
• Innledning – EU analysene 2010 og 2014
• Produksjon av kritiske råstoffer – primær og sekundær
• Potensial for kritiske råstoffer - eksempler
• Bærekraft – perspektiver internasjonalt og fra Norge
Glencore Xstrata nikkelverk, Kristiansand
http://www.xstratanikkelverk.no/NO/Publikasjoner/Documents/X_Bedriftsbrosjyre_N.pdf
EU vurdering av kritiske råstoffer – 2010 (figur fra P. Christmann, 2011)
EU vurdering av kritiske råstoffer – 2014 (figur fra foreløpig rapport og offentlig foredrag i november)
- 54 råstoffer vurdert, inkl. 7 biotiske råstoffer og 7 nye mineralske råstoffer som ikke var med i 2010 vurderingen (Au, Hf, Se, Si metall, Sn, kull, K salter og fosfat), REE delt i ”tyngre” (HREE) og ”lettere” (LREE)
Økonomisk betydning
Forsyningsrisiko
Sperrylite , PtAs2
Photo: Wikipedia
Ga metal (Photo: Wikipedia)
Ytterby gruve, Sverige Photo: Wikipedia
Kritiske råstoffer – bakgrunn for analysene og endringer fra 2010
•
Europas avhengighet av import kontra egen produksjon• Betydningen av mange av råstoffene for høyteknologiske anvendelser, ikke minst innen grønn teknologi
• Konsentrasjon av primærproduksjon (særlig i Kina og i andre land som har avtaler med Kina)
• 2010: 14 av 41 råstoffer vurdert som kritiske
• 2014: 21 av 54 råstoffer vurdert som kritiske – antimon, beryllium, borater, flusspat, fosfat, gallium, germanium, grafitt (naturlig),indium, litium, krom, kobolt, kull (metallurgisk), magnesitt, magnesium, niob, PGM, REE (gruppert i tyngre og lettere), silisium metall, wolfram
(understreket – ”kritisk” i 2010)
• 2014: ingen av de biotiske media ble vurdert som kritisk, kun Ta som ble vurdert som kritisk i 2010 ble ikke vurdert slik i 2014.
SVAKHETER:
•”criticality” figurene er basert på en statistisk beregning (uten hensyn til ressurs- tilgang) – statistikken er av varierende kvalitet og delvis foreldet – får ikke med forhold i markedet, f. eks. REE
• Statistikk for industrimineraler er svært ufullstendige
Ledende primær produsenter for utvalgte metalliske råstoffer (data for 2011) (BGS, 2013)
Kina var også verdens viktigste produsent av vismut, kadmium, gallium, germanium, indium, kvikksølv og tinn i 2011
* Grønn – kritisk i EUs analyse fra 2014: ** Blå – ressurser i Norge; lys blå - ressurser forutsetter ny teknologi
Første % Andre % Tredje % ∑ % EU% Norge%
Antimon Kina 87 Tadsjikistan 3 Bolivia 3 93 - - Bauxitt Australia 28 Indonesia 16.5 Kina 14.9 59.4 1.0 - Beryllium USA 89 Kina 9.9 Mosambik 0.4 99.3 - - Krom S Afrika 39 Kasakhstan 19 India 14 72 2.6 - Kobalt DR Kongo 72 Canada 4.7 China 4.5 81.2 0.3 - Kobber Chile 32 Kina 8 Peru 7.6 47.6 4.9 - Gull Kina 14 Australia 9 USA 9 32 0.7 - Jern Kina 44 Australia 16 Brasil 15.3 75.3 1.0 0.1
Bly Kina 50 Australia 13 USA 7 70 4.0 -
Mangan Kina 30 S Afrika 19 Australia 14.7 63.7 0.3 - Molybden Kina 37 USA 25 Chile 16 78 - - Nikkel Filippinene 17 Russland 15 Indonesia 12 44 2 - Nb-Ta kons. Brasil 95 Canada 3.7 Rwanda 0.3 99 - - PGM S Afrika 59 Russia 28 Canada 4.6 91.6 - - REE Kina 96 Russland 2.5 Malaysia 0,4 99,5 - - Titan
(TiO2 innhold) Australia 23 Canada 22 S Afrika 13.9 58.9 - 7.5 Wolfram Kina 82 Russland 8 Canada 3.3 93.3 2.9 - Vanadium Kina 34 S Afrika 32 Russland 31 97 - - Sink Kina 34 Australia 9 Peru 9,8 52.8 6.0 -
”METALL HJULET” – HOVEDMETALLER OG BIPRODUKTER
(Reuter, 2006)
Fra midten:
- Hovedmetaller
- Viktige biprodukter med eget produksjonsanlegg - Viktige biprodukter uten eget produksjonsanlegg - Metaller som går til avgang eller utslipp Det må være et mål å utnytte flere av metallene i de ytterste feltene.
ANDEL BIPRODUKT/TOTAL PRIMÆR PRODUKSJON
(data fra Graedel & Nassar, 2013; template fra:
http://www.presentationmagazine.com/periodic-table-template-7954.htm)
H
hydrogen
Li
lithium
Na
sodium
K
potassium
Rb
rubidium
Cs
caesium
Fr
francium
Be
beryllium
Mg
magnesium
Ca
calcium
Sr
strontium
Ba
barium
Ra
radium
Sc
scandium
Y
yttrium
Ti
titanium
Zr
zirconium
Hf
hafnium
V
vanadium
Nb
niobium
Cr chromium
Mo
molybdenum
Mn
manganese
Tc
technetium
Fe
iron
Ru
ruthenium
Co
cobalt
Rh
rhodium
Ni
nickel
Pd
palladium
Cu
copper
Ag
silver
Zn
zinc
Cd
cadminium
Ta
tantalum
W
tungsten
Re
rhenium Os
osminium
Ir
iridium
Pt
platinum
Au
gold
Hg
mercury
B
boron
Si
silicon
Ge
geramanium
As
arsenic
Sb
antimoney
Te
tellurium
Po
polonium
C
carbon
P
phosphorous
N
nitrogen
O
oxygen
S
sulphur
Se
selenium
Al
aluminium
Ga
galium
In
indium
Tl
thallium
Sn
tin
Pb
lead
Bi
bismuth
F
fluorine
Cl
chlorine
Br
bromine
I
iodine
At
astatine
He
helium
Ne
neon
Ar
argon
Kr
krypton
Xe
xenon
Rn
radon
1 2
3
11
19
37
55
La
Lanthanum
Ce
cerium
Pr
praseodymium
Pm
promethium
Sm
samarium
Eu
europium
Gd
gadolinium
Tb
terbium
Dy
dysprosium
Ho
holmium
Er
erbium
Tm
thulium
Yb
ytterbium
Lu
lutetium
Nd
neodymium
Ac
actinium
Pa
protactinium
U
uranium
Np
neptunium
Pu
plutonium
Am
americium
Cm
curium
Bk
berkelium
Cf
californium
Es
einsteinium
Fm
fermium
Md
mendelevium
Th
thorium
No
nobelium
Lr
lawrencium 87
4
12
20
38
56
88
39
22 21
40
72
23
41
73
24
42
74
25
43
74
26
44
76
27
45
77
28
46
78
29
47
79
30
48
80
31
49
81 5
13
32
50
82 6
14
33
51
83 7
15
34
52
84 8
16
35
53
85 9
17
36
54
86 10
18
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
> 75%
100%
BETYDELIGE ANDELER AV BEHOVET FOR MANGE KRITISKE METALLER PRODUSERES SOM BIPRODUKT I GRUVER SOM DRIVES PRIMÆRT FOR, f. eks., Cu, Fe eller Ni.
UNEP 2011
• GJENVINNINGSRATEN ER >50% FOR Fe, MANGE BASEMETALLER OG EDELMETALLENE
• GJENVINNINGSRATEN ER (FORELØPIG) SVÆRT LAV FOR REE
• METODER ER UNDER UTVIKLING FOR GJENVINNING AV REE FRA SUPERMAGNETER
GJENVINNINGSRATE VED ENDT
PRIMÆRANVENDELSE
ANDELEN GJENVUNNET METALL/TOTALPRODUKSJON
UNEP 2011
• .
GJENVUNNET ANDEL ER BETYDELIG FOR MANGE BASE- OG EDELMETALLER• ANDELEN PÅVIRKES AV LEVETIDEN/TONNASJEN TILKNYTTET TUNGE ANVENDELSER
Eksempler - Beryllium
• Verdensproduksjon var 550 t BeO in 2011 (BGS, 2013), 89% fra Spor Mountain (“cut-off” 1000 ppm)
• Hoved anvendelser: Mange høyteknologiske anvendelser, flere som Be-Cu legering
Potensial, Europa
• Be (også Nb og Ta) opptrer i signifikante mengder i Beauvoir granitten i Massif Central. Deler av granitten drives for kaolin (trolig også feltspat) av Imerys
• 10 forekomster i FODD databasen
• 2 av forekomstene i Russland er store (29 Mrdt og 74 Mt), men fattige (270 og 190 ppm).
• Høgtuva (Norge) er liten (0.35 Mt), men rik (1800 ppm)
• Perha/Perga i NV Ukraina er trolig verdens rikeste forekomst (median BeO 0.2%), men er ikke i drift
Be-rik tuff, Spor Mountain, Utah
Foto: USGS
Kaolin brudd, Beauvoir
Foto: Kaolins de Beauvoir
Eksempler - Gallium
•Verdensproduksjon var 216 t in 2011 (USGS, 2011), 54%
fra Kina og 13% fra Tyskland – hovedsakelig fra bauxitt.
• Hovedanvendelser: Integrerte kretser (GaAs), laser dioder
Potensial
• Bauxitt holder 30 – 100 g/t Ga som også forekommer i visse basemetallmalmer og kulltyper, men ikke bestandig i en form som er praktisk å ekstrahere. (Goldschmidt publiserte om innholdet av Ge og Ga i kull i 1930)
• Ga (97 – 622 g/t) forekommer i en Li-Au-Ag malm, Kingman, Arizona og i visse hydrotermale malmer (f.eks. Apex, Utah, som holder 0.64% Ge og 0.32% Ga)
Hvor systematisk er kunnskap om Ga-innholdet i kull og basemetallforekomster i Europa?
Ga metall (Photo: Wikipedia)
Eksempler - Grafitt
• Verdensproduksjon: 2.1 Mt i 2011 (BGS, 2013), 86% fra
Kina. Produsenter i Europa er Østerrike og Norge (ca.
8000t/a). Import er c. 12 x produksjon i Europa
• Hovedanvendelser: Metallurgisk industri, batterier og mange flere.
Produksjon, Europe
Skaland Grafitt er den eneste stabil produsent av flak grafitt I Europa (IM, 2012) med utgangspunkt i Trælen
forekomsten som har reserver på 1.8 Mt med 31% C,
• Kaisersberg gruve i Østerrike, åpnet i 2009, produserer amorf grafitt.
Potensial
• Flere selskaper undersøker nye forekomster i Norge, inkl.
Norwegian Graphite i Jennestad, nær Sortland.
•Kringel prosjektet i Sverige utvikles med utgangspunkt i en ressurs på 8.9 Mt @ 6.9 – 11.3% C.
Skaland anlegget, Senja
Eksempler - Niob
• Verdensproduksjon 69,000 t i 2012 (USGS, 2013), 91% fra Brasil
• Hovedanvendelser: ferroniob og andre legeringer Potensial
•Sokli karbonatitten (Yara Suomi) i NØ Finland har en ressurs på 250 Mt @ 0.21% Nb i apatitt-rik malm. Produksjon planlagt tidligst i 2016.
• Alkali intrusiver I sentrale deler av Kolahalvøya fører >200 Mt @
>0.33% Nb, >0.02% Ta and >1.2% REE
• Sæteråsenforekomsten SV for Oslo fører 8 Mt @ 0.245% Nb, 0.35%
REE and 2.25% Zr.
• Fen karbonatitten ble drevet for Nb 1953-65. Malmen var en karbonatitt med ~0.34 – 0,57% Nb2O5
Dagbrudd i loparitt , (Ce, Na, Ca)2(Ti,Nb)2O6, Lovozero, Kola
Foto: IGC 33 ekskursjonsguide
Potensial for kritiske råstoffer i Europa
Produsentland Potensial, EU33 Potensial, Europa ellers Kommentar Antimon Tyrkia Østerrike, Frankrike, Serbia,
Slovakia
Beryllium Finland, Frankrike Ukraina, ?Norge, ?Russland
Kobolt Russland Finland, Hellas Norge, Russland Co metall fra Belgia, Finland, Norge
Flusspat Tyskland, Spania, Storbritannia Sverige Norge
Gallium Tyskland Frankrike, Ungarn, Slovakia Russland, Norge Germanium Belgia, Finland, Spania Bulgaria
Grafitt Østerrike, Norge,
Romania, Tyrkia Finland, Sverige Russland Flak grafitt viktigst
Indium* Belgia, Tyskland, Italia, Nederland,
Russland ,Storbritannia Biprodukt fra Zn malm
Magnesium/
Magnesitt*
* Østerrike, Hellas, Nederland,
Russland, Slovakia, Spania . Tyrkia Norge Det er ikke Mg produksjon i EU34
Niob Finland Russland, Norge
PGM Polen, Serbia Finland Russland Raffineri produksjon fra Russland
og Norge
REE Russland Finland, Hellas, Sverige Norge
Tantalum* Finland, Frankrike Russland
Wolfram Østerrike, Portugal, Russland,
Spania Sverige, Storbritannia
Bærekraftig utvikling I:
•Vi mangler ikke metallressurser - figurer av typen til venstre kan lages for de fleste metaller, også for REE og mange spesial- metaller.
• Bidraget fra gjenvinning er allerede betydelig for mange metaller og blir enda større.
• Blant nye, enorme kilder, på sikt, for flere metaller, er havbunnsnoduler.
• Betydelige andeler av flere metaller produseres som biprodukter.
• Markedet har tidligere akseptert en geografisk konsentrasjon av produksjon og foredling uten å forutse bruk av tilgang til metaller som ”handelsvåpen” og konsekvensene av uro eller nasjonalisering i aktuelle land.
• Ønsker vi sikker tilgang til metallressurser må man, for visse metaller, få flere kilder, evt. opprette beredskapslagre.
• Blant de største utfordringer, når det gjelder spesialmetaller, er tempoet for markedsutvikling i forhold til tiden gruveindustrien må ha for å produsere større mengder av bestemte metaller. Det er viktig med dialog langs aksen: teknologiutvikling – metallurgi – oppredning/geologi – finans.
• Produktdesign som tar hensyn til gjenvinning
• Forholdene er annerledes i industrimineralbransjen som er betydelig mer lukket. Man mangler gode statistikk.
(fra Smale, 2013)
(fra Smale, 2013)
Bærekraftig utvikling II:
(delvis fra Mineralstrategien)
• Mål - maksimal utnyttelse av malmens metallinnhold
• Utnyttelse av gråberg hvor mulig – hvis ikke benytt tilbakefylling som foretrukket, men ikke eneste alternativ
• Miljømessig optimal teknologi for drift, prosessering av malmen og håndtering av avgang
• Plan for etterbruk av arealer, evt. tilbakeføring. For 101 gode ideer se:
http://www.edenproject.com/shop/101 hvor ”101 Things to do with a Hole in the Ground” kan bestilles for ca. NOK 100 + porto
Hvorfor Kristiansand nikkelverk?
• Norge har ikke Ni gruver i drift, men:
• Norge er Europas produsent nr. 1 for Ni metall (40%, 22% fra Finland) og er en vesentlig produsent av kobolt metall – nr. 2 i Europa (18%)
• Anlegget produserer også Cu metall (36 000 t/a) og platinametaller (> 1 t/a)
• Utgangspunktet er:
• Ekspertise innen metallurgi,
• Fullstendig utnyttelse av metallinnholdet i matte fra Canada,
• Fornybar energi,
• Kystnær beliggenhet
d.v.s. flere forhold som bidrar til en bærekraftig utnyttelse av den opprinnelige malmen
Glencore Xstrata nikkelverk, Kristiansand
http://www.xstratanikkelverk.no/NO/Publikasjoner/Documents/X_Bedriftsbrosjyre_N.pdf
Takk for oppmerksomheten!
Høgtuva Be-Y-Nb-U-Zr forekomst
