lezing door Dolf Hali voor de Probusclub Santpoort op 1 mei 2013 (de uitgesproken tekst volgt na dia 5)
1. Politiek (nimby mentaliteit) 2. Onze heilige koe 3. Windturbines 4. Kernenergie
Heilige koe
Windturbines
Kernenergie
Duurzaamheid en zeldzame-aardmetalen 1)
Politiek Er is berekend, dat er 1,7 miljard zonnepanelen, 3,8 miljoen windturbines, 1,2 miljoen getijdenen golf-energie- generatoren nodig zijn, om de wereld in 2030 van fossiele brandstoffen te bevrijden. Politici misbruiken dit soort cijfers vaak, door te zeggen: "jongens niets aan de hand, in 2030 zijn we allemaal op duurzame energie overgestapt". Maar bij dit soort scenario's zijn de materialen, die hiervoor nodig zijn, buiten beschouwing gelaten en materialen, die je voor duurzame energie wil gebruiken zijn, of worden schaars.
2) Onze heilige koe
Op dit moment gebruiken hybride auto’s, zoals de Toyota Prius nikkelmetaalhydride (NiMH) batterijen. Deze bestaan uit een kathode van Ni en een anode ven de metaalhydride. Deze metaalhydride bestaat vaak voor een groot gedeelte uit het zeldzame aardelement Lanthaan, waarvan wereldwijd in oxidevorm ruwweg 12000 ton per jaar wordt geproduceerd. Een hybride auto gebruikt ca 10 kg lanthaan.
Een volledige elektrische auto heeft een veel groter accusysteem en dus veel meer lanthaan. De vraag naar lanthaan voor batterijen is net bij te houden, als je de hele productie daarvoor zou kunnen gebruiken, maar meer dan de helft van de productie wordt gebruikt, in Raffinaderijen, om zware oliefracties om te zetten in benzine. Gevolg strijd met olie-industrie. Gevolg prijs lanthaan omhoog.
Alternatief: lithiumkobaltoxide (LiCoo2). Een volledig elektrische auto bevat 10 kg Li en 58 kg Co. En daar gaat het weer mis. De productie van Co is zeer moeilijk op te schalen. Co is meestal een bijproduct uit Cu- of Ni-mijnen. Daartoe wordt b.v. Cusulfide-erts eerst sterk verhit en daarna ondergedompeld in H2SO4. Het Co lost op en slaat neer in de vorm van Cohydroxide. M.b.v. elektrolyse wordt dat dan omgezet in Co.
Een studie van de TU.Delft laat zien, dat bij vervanging van 25% van de huidige jaarproductie aan personenauto’s door elektrische, je daar jaarlijks een miljoen ton Co voor nodig hebt. De huidige jaarproductie is 65000 ton, 15 x minder, dan de auto-industrie nodig zou hebben. I.p.v. Co kun je ook Mn gebruiken, maar dan is de levensduur veel korter. In ontwikkeling zijn technologieën, die het Co vervangen, door zuurstof uit de omgeving.
In theorie leidt dit tot veel lichtere en sterkere batterijen. Experts verwachten, dat de commerciële toe-pas-sing nog zeker 15 jaar op zich zal laten wachten. Ook koolstof nanobuisjes zijn nog niet klaar voor toepassing. Jack Lifton (expert), verwacht, dat we het de komende tijd met de klassieke Pb-batterijen zullen moeten doen.
3) Windturbines en hybride auto’s
In windturbines zijn magneten nodig, om beweging om te zetten in elektriciteit. Hiervoor zoekt men steeds sterkere magneten. Ook bij toepassingen waar gewicht belangrijk is, zoals auto’s, wil men zo sterk mogelijke magneten gebruiken. In de jaren 80, ontdekten diverse onderzoeksgroepen, in de VS, Japan en China ongeveer gelijk een materiaal, dat de sterkste permanente magneet ooit zou blijken,n.l. neodymium-ijzer-boor (NdFeB). Later kwa-men daar de zeldzame aardmetalen praseodymium, dysprosium en terbium bij, om de magneet net dat beetje extra te geven. Een paar % dysprosium of terbium, zorgt ervoor, dat de magneet ook bij hoge temperaturen nog blijft wer-ken en praseodymium maakt hem beter bestand tegen roest. Daarom zijn de nieuwste generaties windturbines en hybride auto’s voorzien van Neodymium-magneten. Als we in 2030 voor 1/3 deel van onze energievoorziening wind willen gebruiken, zijn daar 3,8 miljoen wind-tur-bines voor nodig, Dat is ruim 3,5 miljoen ton neodymium. De huidige wereldproductie is nog niet een half % daarvan, nl 18000ton. Voor het grootste deel wordt deze productie al gebruikt voor alledaagse toepassingen, zoal harde schijven, geluidsapparatuur en MRI-scanners. Ook hybride auto’s gebruiken relatief veel neodymium; 1 tot 2 kg in een Toyota Prius. Dan is er dysprosium nodig, om te voorkomen, dat de magneten boven de 80 graden C hun magnetische kracht verliezen. De wereldwijde productie hiervan is 200 ton. 97% komt uit China. Nu (okt 2010) heeft China een exportverbod, want alles is nodig voor de binnenlandse vraag. Zeldzame aardmetalen zijn niet zeldzaam, de hele aardkorst zit er vol mee, maar de winning ervan is moeizaam. Wereldwijd zijn mijnen gesloten, omdat China steeds meer mijnen opende en het goedkoper was, om daar metalen te winnen. Om aan de mondiale vraag te voldoen heeft Australië eigen mijnen geopend Maleisië opstanden Milieu 1% van de gesteenten bestaat uit zeldzame aardmetalen, dus 99% afval. In dat afval bevinden zich ook radioactieve stoffen. Urban mining. Dat is het recyclen uit bv telefoontjes en zonnepanelen. Nu worden telefoontjes steeds kleiner, dus economisch niet haalbaar.
4) Kernenergie
In nov. 2010 namen 441 kerncentrales 17% van de elektriciteitsproductie voor hun rekening en verrezen er in landen als China, India en Rusland op grote schaal kerncentrales en ook in Europa werd kernenergie genoemd als alternatief voor fossiele brandstoffen.
We zijn nu enige kernrampen verder, maar hoe schaars is eigenlijk de brandstof voor kerncentrales Uraan? Uraan komt voor 60% uit mijnen en de rest uit oude atoombommen. Om het jaar wordt het Red Book gepubliceerd, dat gaat over uraanreserves. Michael Dittmar, kernfysicus bij Cern, merkte op, dat er veel met de “bewezen” reserves werd gesjoemeld. In 2007 was er opeens 2 x zoveel uraan te winnen in Australië, Kazachstan en Zuid-Afrika als 2 jaar ervoor en in Rusland namen de reserves met 177% toe, ter-wijl in Niger 88% uit de boeken verdween. Dit bleek alleen aan politieke en economische belangen te liggen en uit onderzoek is gebleken, dat men bij 1% groei van de vraag in de problemen komt. Uraan uit zeewater, geeft te veel problemen wat energiebalans en milieuschade betreft. Bij de TU Delft stelt men, dat er uraan genoeg is, maar het in relatief korte tijd verhogen van de capaciteit geeft pro-ble-men. Men kan het beste overstappen op thorium. Vroeger koos men voor uraan, omdat het geschikt is voor het maken van wapens. Nu is het feit, dat je met thorium nauwelijks atoombommen kunt maken een pre. Thorium is volop aanwezig, als ongewenst bijproduct van de zeldzame-aardmetalen mijnbouw.
