De zeldzame aardmetalen, als lithium, kobalt en mangaan, en mineralen zijn nodig voor zowel de energieopwekking als de opslag ervan. Ze zitten in batterijen en accu’s voor apparaten en elektrische auto’s en in krachtige magneten in windturbines. Het is niet verwonderlijk dat de energietransitie een forse aanslag doet op het milieu. Het blijkt een grote uitdaging voor mijnbouwbedrijven om deze schaarse elementen zo te winnen, dat er zo min mogelijk milieuvervuiling plaatsheeft en ze de schade aan ecosystemen zo veel mogelijk beperken.

Het probleem is dat de elementen die nodig zijn voor de energietransitie weinig in de natuur voorkomen, legt geoloog en emeritus docent Frank Beunk van de Vrije Universiteit Amsterdam uit op een lezingendag van de Landelijke Vereniging Geologische Activiteiten (LVGA) eerder deze maand in Utrecht. Metalen zoals lithium, beryllium en borium, maar ook yttrium en scandium zijn daarom een schaars goed.

Achtertuin

Het is de Nederlandse mineraalexploratiegeoloog Hein Raat opgevallen dat niet iedereen blij is dat mijnbouwbedrijven overal zoeken naar metalen en ertsen. „Zo kwam ik een bord met ”No Mining! No Drilling!” tegen. Mensen willen geen exploratie in hun achtertuin”, laat hij weten op de lezingendag.

Het probleem is dat de elementen die nodig zijn voor de energietransitie weinig in de natuur voorkomen

De helft van zijn tijd besteedt Raat aan het praten met gemeenten en landeigenaren om hun het belang uit te leggen van het zoeken naar metalen. „Onze samenleving gebruikt zo veel metalen dat de vraag ernaar blijft stijgen. Een paar honderd jaar geleden zochten we alleen nog maar naar ijzer, koper en steenkool. De metalen die nodig zijn voor de energietransitie moeten wel eerst uit de grond worden gehaald. En de ertsen met deze metalen kun je alleen winnen op de plek waar ze in de grond zitten.”

De exploratiegeoloog meent dat de huidige schaarste aan zeldzame aardmetalen vooral te wijten is aan het feit dat het grootste gedeelte ervan alleen in China voorkomt. In Europa zijn er weinig actief producerende mijnen.

Omdat er ook slechts een klein gedeelte wordt gerecycled, zijn de metalen schaars. „Elementen als chroom, ijzer en nikkel kunnen gemakkelijk uit producten worden teruggewonnen. Maar van veel metalen is dat minder dan 1 procent”, aldus Raat.

Als oorzaak wijst hij naar de complexiteit van de huidige batterijen. „Een Teslabatterij zit zo ingewikkeld in elkaar dat het haast onmogelijk is om al die elementen te scheiden. Recent geproduceerde lithiumbatterijen kunnen tien tot vijftien jaar mee. Deze zijn nog niet in het recycleproces terechtgekomen. Mede daardoor zijn er nog geen technologieën ontwikkeld om de herwinning van grondstoffen uit producten op een economisch interessante manier uit te voeren.”

Een Teslabatterij zit zo ingewikkeld in elkaar dat het haast onmogelijk is al die elementen te scheiden

Zilvermijn

Vroeger was Europa een van de leidinggevende continenten als het gaat om ertswinning, vervolgt Raat. „Zo leverde de Zweedse Falunmijn ooit twee derde van de wereldwijde koperproductie, en leverde de zilvermijn in Upsala veel rijkdom op in Europa. Rond 1870/80 werd mijnbouw steeds minder interessant, want we konden goedkoop ertsen uit Australië en Afrika halen. Daar ondervinden we nu de nadelen van.”

Vorig jaar meldden de dagbladen een enorme vondst van een ertsader nabij de bestaande Kirunamijn in Noord-Zweden. Deze vondst zou Europa in één klap onafhankelijk van China maken. „De reden dat deze niet eerder is ontdekt, komt doordat er vroeger weinig interesse voor was. En daarbij speelt het probleem dat het in Europa erg lang duurt om een mijnbouwvergunning te verkrijgen”, verklaart Raat.

De Europese Commissie kwam afgelopen jaar met de Critical Raw Material Act. Het doel daarvan is om minder afhankelijk te worden van geopolitiek instabiele landen zoals Rusland, Brazilië, Mexico en China. Volgens de exploratiegeoloog is dat een ambitieus plan om zeker voor 10 procent afhankelijk te kunnen worden van de winning van zeldzame metalen op eigen grondgebied.

Of een mijn uiteindelijk in productie gaat, hangt niet alleen af van hoeveel ertsen die erin worden gevonden, maar ook van de locatie. Zo ligt er in de buurt van Stockholm een ader met veel meer zeldzame aardmetalen dan de recent ontdekte bij Kiruna. Probleem is dat die ertsader in de buurt ligt van een groot meer waarvan veel mensen afhankelijk zijn voor hun broodwinning. Ook loopt er een migratieroute van rendieren door het gebied. „De antimijnbouwlobby in dit gebied is zeer sterk. Die vertraagt het proces enorm”, weet de exploratiegeoloog uit ervaring.

Rijkdom

Met de toenemende vraag naar grondstoffen wordt ook diepzeemijnbouw steeds actueler, stelt Sabine Gollner, diepzee-ecoloog van het Koninklijk Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) op de lezingendag. „Maar de delfstoffen waarom het gaat, liggen veelal buiten de territoriale wateren.” De International Seabed Authority (ISA) is verantwoordelijk voor deze rijkdommen en maakt wetgeving om het diepzeeleven te beschermen. De ISA telt 168 lidstaten, waaronder Nederland. „Er bestaan nog veel gaten in de wetgeving. De ISA streeft ernaar die in 2025 klaar te hebben.”

Grootschalige diepzeemijnbouw heeft er momenteel nog niet plaats, maar exploratie is er volop bezig. Zo zijn er in 2021 en 2022 testen gedaan naar het opvissen van zogeheten mangaanknollen op de oceaanbodem. „Die knollen ontstaan uit chemische neerslag van ijzer en mangaan. Ze liggen op de oceaanbodem verspreid over grote oppervlaktes”, legt de diepzee-ecoloog uit.

De grote vlaktes waar de mangaanknollen op de zeebodem liggen, liggen onder andere in de Indische, Atlantische en Stille Oceaan. „In totaal zijn er negentien licentiegebieden. Elk met een oppervlakte van 75.000 vierkante kilometer, oftewel bijna twee keer de oppervlakte van Nederland”, zegt Gollner. „De knollen groeien uiterst langzaam. Momenteel met een snelheid van enkele millimeters per miljoen jaar.”

De samenstelling verschilt per plek in de oceaan. Het uiterlijk en de grootte eveneens. Ze variëren tussen de 2 en 15 centimeter in doorsnede. De zeebodem waarop de knollen liggen zijn stabiele, maar fragiele ecosystemen. „De knollen geven leven aan dieren zoals koralen, sponzen, kreeftjes, en anemonen die je anders niet in de diepzee verwacht”, aldus de diepzee-ecoloog.

Kwetsbaar

Niet alleen aan de knollen, maar ook in de knollen zit leven. „De knollen zijn poreus met kleine gangetjes erin, wat leefruimte biedt aan kleine diertjes, zoals kreeftjes en wormpjes die erin wonen.”

Grote vraag is wat de gevolgen zijn voor het diepzeeleven bij ontginning van de oceaanbodem. Onvermijdelijk pleegt het opzuigen van mangaanknollen op de oceaanbodem een aanslag op het kwetsbare diepzeeleven. Het oogsten van zeebodem betekent feitelijk dat alle organismen die afhankelijk van de knollen zijn, daar verdwijnen. Bij het opzuigen breken sommige knollen, waardoor giftige metalen vrijkomen. Ook ontstaan bij het omhooghalen grote stofwolken. Hoe moeten de sponzen, die hun voedsel uit kristalhelder water filteren, daarin overleven?

Zo’n 90 procent van het diepzeeleven is nog onbekend

In heel veel gebieden die in aanmerking komen voor ontginning is nog nooit een wetenschapper geweest. Volgens de ecoloog leven er nog veel onontdekte soorten. „De laatste vijf jaar zijn er maar liefst 5000 nieuwe soorten ontdekt; 90 procent van het diepzeeleven is echter nog onbekend. Wat we wel weten is dat de leefgebieden van die soorten vaak vrij beperkt zijn.”

Diepzeemijnbouwbedrijf

Mijnbouwbedrijven beweren ontginningsmethodes te ontwikkelen om de schadelijke gevolgen ervan te minimaliseren. Het Canadese diepzeemijnbouwbedrijf The Metals Company ontwerpt bijvoorbeeld voertuigen die de knollen van 5 kilometer diepte kunnen oppikken, weet Gollner.

Wetenschappers volgen die ontwikkelingen op de voet. Ze doen momenteel onderzoek naar de effecten van diepzeemijnbouw. Is het mogelijk grote gebieden te oogsten zonder ecosystemen grote schade te berokkenen? Sinds kort weten wetenschappers ook dat de mangaanknollen zuurstof produceren. Hoe snel worden die nieuwe ontdekkingen ingevoerd in wetgeving? Gollner: „Wij presenteren onze bevindingen aan de ISA in de hoop dat die de wetgeving ter bescherming van het diepzeeleven hierop aanpast.”