Affärsnätverk    Organisationer    Medlemmar    Konsult    Om oss Logga in | Bli medlem  

Kategorier

Träff i rubrik

Träff i trådinnehåll

Medlemmar

Företag

Kategorier

Produkter

Fler än [limit] träffar. Klicka här för att visa alla [hits] träffar.

Naturresurser    Bil   

Magnus Karlström: Kina dominerar marknaden för sällsynta metaller som behövs för elfordon

JOHAN ERLANDSSON 2010-04-29        #14622

Neodym-magneter


Idag fick jag ett nyhetsbrev från Magnus Karlström, gästskribent på elfordonanalytiker Kanehira Maruos nyhetsbrev. Jag tror analysen kan intressera många, och Magnus har vänligheten att låta mig återpublicera det. Magnus tar gärna emot synpunkter.

Vad finns det för koppling mellan en svensk officer och hobbygeolog från 1700 talet och utvecklingen av elfordon? Jo, löjtnant Carl Axel Arrhenius ”upptäckte” en malmbit som innehöll grundämnet Yttrium i slutet av 1700-talet i Ytterby utanför Vaxholm. Yttrium var det första ämnet som upptäcktas av alla de grundämnen som ingår i gruppen sällsynta jordartsmetaller. Den kända svenska kemisten Berzelius ”upptäckte” senare en annan sällsynt jordartsmetall som heter cerium i Bastnäs i Västmanland. Flera av de sällsynta jordartsmetaller har först upptäckts i Sverige.

Dessa sällsynta jordartsmetaller används i många olika komponenter i elbilar, men även för många andra applikationer inom cleantech- och elektronikindustrin. I dagsläget har Kina 90-95% av den totala produktionskapaciteten av sällsynta jordartsmetaller i världen. Totalt producerade Kina ca 139 000 ton sällsynta jordartsmetaller per år. Och nu börjar oroliga röster höras om lämpligheten att Kina kontrollerar marknaden så totalt. Oron har också förstärkts eftersom Kina gick ut 2009 med att införa exportförbud för vissa metaller och exportkvoter för några andra metaller som t ex neodym som är viktigt som del i neodym-järn-bor permanentmagnetmotorer. Neodym steg i pris efter att exportkvoterna infördes.

Kinas dominans kan förklaras av att de har haft en mycket aktiv policy för att bygga ut deras kapacitet att producera sällsynta jordartsmetaller. Att de sällsynta jordartsmetallerna har varit en central och strategisk policyfråga understöds bl.a. av att den dåvarande kinesiska ledaren Deng Xiaopings uttalande redan 1992 att ”det finns olja i mellanöstern och sällsynta jordartsmetaller i Kina”. Uttalandet satte igång industrin i Kina. Nu ökar den inhemska användningen av dessa metaller och flera bedömare anser att mer och mer av metallerna som bryts i Kina kommer att användas för att producera elektronik och greentech i Kina. Därför kommer Kina minska sin export.

En av de oroliga rösterna för Kinas dominans är Robert Bryce som den 13 april 2010 presenterade på Toyotas Sustainable Mobility Seminar. Hans presentation finns att beskåda påhttp://www.ustream.tv/recorded/6161513. Robert Bryce presentation börjar ungefär 24 minuter in på tv-sändningen. Robert Bryce är kopplad till en högerorienterade Think Tank som heter Manhattan Institute. Nyligen har Robert kommit ut med en bok som heter Power Hungry: The Myths of "Green" Energy and the Real Fuels of the Future som kritiserar hur bra ”grön” energi är för USA. För att förstå Roberts presentation ska det sättas i perspektivet att han driver en allmänt kritisk linje till att ”grön energi” är bra.

Så frågan är om Robert har rätt. Är Kinas nuvarande dominans ett problem för utvecklingen av elfordon i USA, Japan, Sverige och övriga världen.

Beskrivning av de sällsynta jordartsmetallerna

De sällsynta jordartsmetallerna består av grundämnena skandium, yttrium samt de fjorton lantanoiderna, som är benämning på en grupp grundämne som inkluderar lantan (atomnummer 57) och grundämnena med atomnummer 58–71, lantaniderna. En viktiga lantanid för elbilsutvecklingen är neodym.

De kallas de sällsynta jordartsmetallerna, men egentligen är de inte så sällsynta. En av de ovanligaste metallerna i gruppen är erbium. Den har en medelhalt på ca 3,8 ppm i jordskorpan som kan jämföras med silver som har en halt på 0,07 ppm. Skillnaden mellan erbium och silver är att silver visserligen är sällsynt, men där det finns uppträder det i högt anrikad form till skillnad med Erbium som är mycket mer utspridd. De tre vanligast förekommande jordartsmetallerna, cerium, lantan och neodym, förekommer oftare än nickel och koppar i jordskorpan (http://www.hogrelius.nu/~bhs/Remeta.htm ).

Eftersom de sällsynta jordartsmetallerna bl.a. inte är så anrikade så är det mer kostnader och mer komplext att utvinna dessa metaller. Enligt uppgift från Hearst (2009) så tar det ganska lång tid att få igång en gruva. Från start till att det faktiskt utvinns metaller kan det ta upp till tio år.

Hur mycket sällsynta jordartsmetaller finns det i Prius III

För att få uppskattning på hur viktiga dessa metaller för elfordon är så använder jag Prius III som räkneexempel.

Enligt uppgift från Roberts presentation är Toyota Priusen den produkt som använder mest sällsynta jordartsmetaller någonsin. Det har tillverkats mer än 1 miljon Toyota Prius.

Uppskattningsviss används ca 15 kg sällsynta jordartsmetaller per Prius III varav ca 1 kg är neodym och ca 10 kg lantan.

Lantan används i nickelmetallhydridbatterierna och neodym används i elmotorerna, men även i batterierna. Neodym används neodym-järn-bor elmotorerna som är kraftfulla, lätta och ganska billiga om de jämförs med alternativa elmotorer med liknande prestanda.

Världsproduktion av neodym är ca 7 000 ton per år enligt Robert. Det skulle innebära att max 7 miljoner elmotorer av storleken som används i priusen III (ca 60 kW) skulle kunna tillverkas per år med nuvarande produktionskapacitet av neodym. En grov uppskattning är att det beövs ca 17 g Neodym per kW elmotor.

Det finns också konkurrerande teknologier som behöver neodym b la mindre vindkraftverk.http://www.glgroup.com/News/Braking-Wind--Wheres-the-Neodymium-Going-To-Come-from--35041.html .

Hur mycket sällsynta jordartsmetaller finns det?

Två av de viktigaste metallerna för elfordon är lantan och neodym.

Neodym är ett ganska vanligt grundämne i jordskorpan. Reserverna uppskattas till att vara ca 8 miljoner ton. Idag utvinns ca 7 000 ton per år. Neodym används tillmikrofoner, högtalare, elmotorer och till att producera specialglas. Lantan är också ett vanligt ämne i jordskorpan.

Så sammanfattningsvis är lantan och neodym vanliga ämnen i jordskorpan, men den nuvarande produktionskapacitet är mycket begränsad i jämförelse med vad som skulle kunna utvinnas.

Ökad planerad gruvbrytning i världen

Det pågår flera olika gruvprojekt för att öka utvinningen av sällsynta jordartsmetaller runt omkring i världen. Några av de största är i Kanada, Australien och Vietnam. Och i USA planerar de att nyöppna den stora metallgruvan i Mountain Pass. Den gruvan stängde 2002 för att Kina hade dumpat priserna på jordartsmetaller.

Även i Sverige pågår prospektering av möjlig gruvbrytning av sällsynta jordartsmetaller. I Jokkmokk letar det kanadensiska bolaget Tasman Metalls Ltd efter sällsynta jordartsmetallerhttp://www.nsd.se/nyheter/jokkmokk/artikel.aspx?ArticleID=5060945, men även i Gränna så undersöker Tasman Metalls http://sverigesradio.se/sida/artikel.aspx?programid=91&artikel=3626071.

Olika länder arbetar med sina strategier för säkra försörjningen

Japanerna är mycket aktiva för att säkra kontrakt på sällsynta jordartsmetaller. Bl.a. så köpte Toyota Tsusho med koppling till bilföretaget Toyota Wako Bussa 2008. Wako Bussa är ett företag som handlar med sällsynta jordartsmetaller. Wako har ett joint venture med ett vietnamesiskt statsägt gruvföretag som ska börja bryta 2012.

Ett annat exempel är att japanska Sumitomo Corporation och kazakstanska kärnenergibolaget Kazatomprom har kommit överens om utvinning av dysprosium och neodym ur resterna från uranbrytningen i landet. Kazakstan tillhör en av de stora leverantörerna av uran i världen, och utvinningen görs i dagbrott. Man räknar med att den nya verksamheten ska kunna producera 15000 ton sällsynta jordartsmetaller 2015 ur restprodukterna från uranproduktionen (http://www.nyteknik.se/nyheter/it_telekom/allmant/article629321.ece).

Även EU har ett aktivt arbete för att trygga försörjning av viktiga grundämnen till Europa. Strategin heter Raw Material Initative. Mer info om strategin finns påhttp://www.euractiv.com/en/sustainability/eu-worries-access-key-raw-materials/article-182860

Är Kinas dominans ett problem?

Min snabbanalys är att:

Det är ett problem på kort sikt. Kina kommer att kunna sätta agendan för alla teknologier som kräver sällsynta jordartsmetaller. Många länder har tagit fram strategier för hantera problemet.

Men på medellång sikt känns det som ett hanterbart problem eftersom:

Kina måste ha andra länders produkter så går det säkert att komma överens via handelsavtal.

Det pågår arbete att öka gruvbrytningen och produktionskapacitet i flera länder. Det kan gå långsamt eftersom det tar lång tid att öppna nya gruvor.

På lång sikt kommer det nog finnas tillräckligt med neodym och lantan för ett ganska ansenligt antal elfordon. Det är ganska vanliga metaller.

Några funderingar är:

•Det verkar vara möjligt att substituera vissa av metallerna om de blir för dyra.

•Det är väldigt lite diskussion och analys av möjligheter och ekonomin kring att återvinna dessa metaller. Vid större användning borde frågan om effektiv återvinning komma upp.

REFERENSER

Jack Lifton uppdaterar världen om sällsynta metaller från sin blogghttp://www.jackliftonreport.com/ .

”China's Rare-Earth Policies Spark Apprehension For Automakers”

http://www.investors.com/NewsAndAnalysis/Article.aspx?id=530695&p=2

China’s Rare Earth Elements Industry: What Can the West Learn? By Cindy Hurst 2009.

http://www.iags.org/rareearth0310hurst.pdf

http://www.raremetalblog.com/

http://www.atimes.com/atimes/China_Business/KF30Cb01.html

http://www.investors.com/NewsAndAnalysis/Article.aspx?id=530695

http://www.sgu.se/export/download/nyhetsbrev/metaller-mineral_april-2010.pdf

http://www.nyteknik.se/popular_teknik/kaianders/article9988.ece

http://flutetankar.blogspot.com/2009/05/sallsynta-amnen.html




MATTIAS CARLSSON 2010-04-29        #14631



I inlägget ovan nämns i förbifarten att neodym är en viktig komponent i vindkraftsgeneratorer. Flute skriver mer på sin blogg:

Små vindkraftverk behöver till exempel använda neodymmagneter i generatorn för att göra den effektiv i förhållande till sin vikt. För ett vindkraftverk på några tiotal kilowatt går det åt flera kilo neodym. Detta innebär att småskalig vindkraft inte under överskådlig tid kan ersätta andra energikällor, eftersom världsproduktionen av neodym helt enkelt inte räcker till för alla vindkraftverk som skulle behövas. Andra sorters kraftverk lider dock inte av denna begränsning, eftersom generatorernas storlek inte är lika avgörande där.

Subventioner till små vindkraftverk kanske inte är en så bra idé alltså, med tanke på att de i nuläget kräver en sällsynt metall som även behövs i andra miljötekniska applikationer och eftersom de producerar relativt små mängder el.

IVAN LILJEGREN 2010-04-30        #14640



Mycket intressant diskussion Johan, jag har följt detta tema på The Oil Drum
under senaste halvåret och det råder som du skriver delade meningar om hur kritiskt detta är. Läste senast idag att det finns elmotorer som inte kräver neodym alls. 

Hur som så är Kina den ledande aktören inom cleantech idag och kommer nog att förbli så under det närmaste decenniet i alla fall. 



JOHAN ERLANDSSON 2010-04-30        #14644
Bara för att förtydliga så är det inte min analys, utan Magnus Karlströms.

JOHAN ERLANDSSON 2011-01-24        #16697
Japanerna är förståeligt inte så förtjusta att vara beroende av Kinas sällsynta ämnen, så nu har de börjat jobba på elmotorer utan permanentmagnet:

All electric motors rely on magnets to make them work. The new motor Toyota is working on is based on the very common and inexpensive induction motor, found in such devices as kitchen mixers. Induction motors use electromagnets--magnets that only have their magnetic attraction when power is applied to them.

http://www.treehugger.com/files/2011/01/toyota-electric-motor-doesnt-require-china-rare-earth.php

MATTIAS CARLSSON 2011-04-19        #17550
Pär-Anders Söderström och Mikael Höök om bland annat vindkraftens beroende av neodym och om neodymtillverkningens mörka baksida.

Nära hälften av världens produktion av sällsynta jordartsmetaller sker i staden Baotou i Kina. Resterna efter gruvbrytningen dumpas i en damm i närheten. Dessa rester består bland annat av radioaktivt gruvslagg, de syror som pumpas ner i jorden för att laka fram metallerna samt andra kemikalier som används i malmhanteringen och reningsprocessen. Dammen detta dumpas i är tio kvadratkilometer stor och innehåller 230 miljoner kubikmeter giftigt avfall. På grund av det avfall som dumpas i denna damm ökar vattennivån med 90 cm varje år. Och alla som minns det som hände i Ungern i höstas borde veta att gruvavfall inte alltid är att leka med.

Människorna som bor i staden dör i redan vid 50-årsåldern. Officiella studier visar att det i området finns en signifikant ökning av cancer, benskörhet hos barn samt lungsjukdomar till följd av föroreningar från metallhanteringen jämfört med andra områden. Det enda som går att odla i området kring staden är majs som är otjänligt som människoföda, men som går att sälja som grisfoder om man undviker att berätta för köparen var majsen är odlad. Då har vi inte ens gått in på arbetsförhållandena för de som arbetar med malmhantering och förädling. Men dessa är nästan en hel artikel i sig.

Det är, i dagsläget, detta som är den svarta grunden som vår gröna energi vilar på. Den svarta berggrund som aldrig syns under den vackra bilden med vita vindturbiner på gröna ängar under en blå himmel som ständigt visas upp i debatten. Bara för att man inte låtsas om det som händer under jorden på andra sidan världen så innebär det inte att problemet är borta.


MATTIAS CARLSSON 2012-01-31        #19909
PricewaterhouseCoopers (PwC) konstaterar i en ny rapport att priserna på sällsynta jordartsmetaller under förra året tiofaldigades.

Terbium, yttrium, dysprosium, europium and neodymium are widely used in the manufacture of wind turbines, solar panels, electric car batteries and energy-efficient lightbulbs. But because these "rare earths" are mined almost exclusively in China, it is becoming increasingly difficult and expensive to source them in the required quantities.

In a survey of some of the largest clean energy manufacturers, 78% told PwC said they were already experiencing instability of supply of rare metals, and most said they did not expect shortages to ease for at least five years. Currently, 95% of the rare earth minerals needed by clean tech industries come from China which has set strict export quotas.
...
None of the minerals is likely to physically run out, but it can take 10 years for countries to open new mines.

MATTIAS CARLSSON 2012-03-26        #20318
Göran Sidén, lektor vid högskolan i Halmstad, tonar ned vindkaftens behov av neodym, men poängterar att miljöskadorna från brytningen inte ska underskattas:

Först i år har de första verken med generatortypen rest hos oss. Av vindkraftverken som levererades i världen 2010 hade 95 procent andra typer av generatorer.


Med neodym kan man tillverka generatorer och motorer som är någon procent effektivare än med annan magnetisering. Det kan vara intressant för all elproduktion och motordrift, det är inget specifikt för vindkraft.

Ett förbud mot metallen i elektriska maskiner borde kanske införas. Det skulle inte få någon som helst påverkan på utbyggnaden av vindkraft.

Neodym används i många sammanhang, till exempel i mikrofoner, för färgning av glas och i elektronik. I Clas Ohlson-katalogen finns åtta olika typer av neodym-magneter att köpa, avsedda för upphängning på magnetiska ytor.

Logga in för att svara




Facebook



Bli medlem

Redan medlem? Logga in!

Ecoprofile har 2867 medlemmar. Bli medlem utan kostnad du också!

Förnamn

 
Efternamn

 
E-post


Lösen

 
Nyhetsbrev


Spamkontroll, skriv Green i rutan

 


Resor
Godstransporter
Till fots
Cykel
Moped & MC
Markbunden kollektivtrafik
Distansmöten
Bil
Båt
Flyg
Hotell & konferens
Resor övrigt
Energi
Klimatskal
Värmesystem & ventilation
Varmvatten
Hushållsel
Solenergi
Vindkraft
Vattenkraft
Olja, kol & gas
Kärnkraft
Bioenergi
Värmepumpar
Geotermik
Energi övrigt
Mat
Ekologiskt
Närproducerat
Egenodlat
Samlat
Jakt och fiske
Kött
Fisk och skaldjur
Från växtriket
Dryck
Mat övrigt
Övrig konsumtion
Elektronik
Byggmaterial
Inredning
Hobbyprodukter
Sport- & fritidsutrustning
Service
Kläder och textilier
Leksaker
Hudvård
Upplevelser
Övrig konsumtion
Samhälle & politik
Grundsyn på hållbarhet
Konsumtion och livsstil
Företagande
Ekonomisk tillväxt
Kultur & media
Samhällsplanering
Avfall och återvinning
Vatten
Avlopp
Jobb och arbetstid
Barn
Utbildning
Sparande och investeringar
Miljöpolitik
Bloggportalen