Varför behovet av batterimetaller inte ökar lika snabbt som batterianvändningen

Vi har tidigare refererat två IEA-rapporter om att behoven av batterier kommer öka mycket snabbt [1, 2]. Det innebär dock inte att utvinningen av metaller kommer öka i samma takt. En potentialstudie från tankesmedjan RMI visar hur teknikutveckling och återvinning skulle kunna innebära ett gradvis minskat behov av nya material. Inom ett par batterigenerationer är den stora råvarukällan inte längre gruvor utan uttjänta batterier.

Tankesmedjan RMI

RMI, tidigare Rocky Mountain Institute, är en amerikansk tankesmedja med 500 anställda i flera länder. De bedriver forskning och analyser om marknadsbaserade lösningar och innovationer för energi- och resurseffektivitet [3].

Rapportens upplägg

Rapporten “The Battery Mineral Loop” släpptes i juli 2024 [4]. Den utgår från analyser gjorda av bland andra IEA och BNEF. I rapporten analyserar RMI trender och behov av nya och återvunna material till batterimarknaden.

Rapporten tar upp batterier till fordon, energilagring och elektronik. Till 2040 antas personbilarna stå för hälften av efterfrågan, lastbilar en dryg tredjedel och energilagring i elnät en tiondel. Bussar, två- och trehjulingar samt elektronik utgör fraktioner.  Litium, kobolt och nickel har valts ut som indikatorer för batterimarknaden men man tar även upp andra material.

RMI har tagit fram scenarier som sägs visa en sannolik utveckling med nuvarande trender inom teknik och marknad. Det görs diverse antaganden om batteriutveckling, materielbehov och möjligheter till återvinning. De presenterar flera scenarier där batterianvändningen ökar olika snabbt och de tar hänsyn till sekundär användning som fördröjer återflödet.

För att visa möjligheter att nå cirkularitet gör de också potentialstudier. De utgår då från bästa tillgängliga teknologi i kombination med samhälleliga förändringar som sammantaget ger en effektiv materialhantering. Det handlar om maximal återvinning, nya batterikemier såsom natriumjon och annat som minskar behovet av kritiska metaller, energieffektiva fordon samt högre andel gång, cykel och kollektivtrafik.

Jungfruliga material kulminerar under 2030-talet

RMI drar slutsatsen att med nuvarande trender för marknad och teknikutveckling kommer de årliga behoven av tillskott med nya metaller från gruvutvinning till batterier kulminera i mitten av 2030-talet för att därefter minska.

De lyfter fram tre huvudsakliga förklaringar till att behoven av nya material inte kommer öka i samma takt som batteriproduktionen. Den första är förändringar i batterikemi, exempelvis en högre andel litiumjärnfosfatbatterier LFP. Den andra är ökad energidensitet, alltså att lagra fler kWh per kg batteri. Slutligen växer det fram en gradvis ökande volym uttjänta batterier som kan gå till återvinning i takt med att batterimarknaden växer.

Sammantaget resulterar dessa tre trender i ett minskat behov av jungfruliga metaller år 2030 med 25 procent för litium, 40 procent för nickel och 75 procent för kobolt, jämfört med ett statiskt scenario utan några förbättringar vilket ju är helt osannolikt men visar betydelsen av dessa trender. RMI beräknar att nettoefterfrågan på ny utvinning når en topp för litium år 2038, nickel 2034 och kobolt 2028.

Rapporten presenterar också ett par scenarier med snabbare tillväxt. Då behövs givetvis större mängder nya batterimaterial under kommande tioårsperiod. Samtidigt nås kulmen av nettoefterfrågan tidigare eftersom det snabbare uppstår ett utbud av uttjänta batterier. Samtidigt som batteriefterfrågan i dessa scenarier förväntas öka med en faktor 8 – 11 år 2035 jämfört med 2023, så förväntas nettoefterfrågan på nickel nå en topp 3 – 4 gånger över dagens nivå, litium 6 – 8 gånger och kobolt endast 1,3 – 1,6 gånger.

Till 2050 kan kretsloppen i stort sett slutas – med ny politik

Till 2050 kan kretsloppen nära nog slutas helt. Den ackumulerade mängden metaller i de batterier som når återvinning har blivit så stor att materialen i huvudsak kan cirkulera runt. Behovet av ny mineralbrytning kan ytterligare med effektivare batterier och smartare transportlösningar.

Detta scenario förutsätter dock mer än enbart teknikutveckling. För att nå en så pass hög grad av cirkularitet behövs global politik som styr mot maximal återvinning, materialeffektiva fordon, energieffektiva transportlösningar och en miljöanpassad samhällsplanering.

Även med mer marknadsmässiga förutsättningar i deras basprognoser kommer sannolikt en hög del av materialen återanvändas år 2050. Men det kommer ständigt krävas nya metaller till batterimarknaden. För att nå verklig cirkularitet behövs nya och kraftigare styrmedel. Som exempel nämns regler för insamling och batteriåtervinning i USA, EU och Kina.

Geopolitiska och marknadsmässiga fördelar

Cirka 80 procent av världens befolkning lever idag i länder som är nettoimportörer av olja. Även i en framtida situation när världen övergår till förnybara energikällor kommer många länder behöva vara nettoimportörer av solceller, batterier och batterimineraler. Men, påpekar RMI, detta beroende gäller endast under tiden man ersätter den gamla tekniken med ny. Till skillnad från fossila bränslen uppstår inte samma importberoende för den dagliga verksamheten när den drivs med förnybar energi, som i princip är tillgänglig på de flesta håll i världen.

I ett cirkulärt tekniksystem kan dock även det kvarvarande importberoendet av batterier och material elimineras. Det kan ske med inhemsk återvinning. När marknaden har mognat finns både råvaror och teknik tillgänglig inom landet. Författarna anser därför att batteriåtervinning har potential att bli ett centralt geopolitiskt verktyg för att trygga nationell försörjning och förbättra global säkerhet och stabilitet, oavsett lokalisering av geologiska mineralfyndigheter.

Antaganden och trender

I rapporten förekommer ett antal antaganden och trender. Här är ett urval.

• Energitätheten hos batterier fortsätter öka till 2050. Baserat på historisk utveckling räknar de med 6 % högre energieffektivitet för varje fördubblad volym sålda batterier. En tredjedel av detta (2 procentenheter) åstadkoms med ändrad batterikemi och två tredjedelar (4 procentenheter) kommer av ökad energidensitet hos respektive batterikemi. Batterierna får ökad livslängd. Sekundär användning ökar.
• Hydrometallurgiska återvinningsprocesser har bättre ekonomi och växer snabbt.
• En växande återvinningsmarknad kommer ge betydande stordriftsfördelar, vilket ökar återvinningspotentialen och sänker kostnader.
• Andelen av dagens litiumjonbatterier som samlas in uppges vara ungefär 60 %. I rapporten räknas med en maximalt möjlig återvinningsgrad av metaller från batterier på 90 – 94 %.
• Exempel på politik för ökad insamling och återvinning är EU:s batteriförordning, USA:s Battery Recycling And Critical Mineral Recovery Act och Kinas regler för återvinning och infrastruktur för batteriåtervinning.
• I scenariot med starka politiska styrmedel 2050 minskar användningen av batterimaterial i bilar med 30 procent tack vare lägre fordonsvikter och effektivare framdrivning. Samhällsplanering och styrmedel minskar efterfrågan på trafikarbete med lastbilar och bilar 15 – 30 procent. (Jämfört med 2050 utan motsvarande styrmedel.)
• Den globala kapaciteten för att återvinna batterier som hittills har aviserats skulle vara tillräcklig för att återvinna alla tillgängliga batterier fram till 2030. En återvinning vid den nuvarande nivån på cirka 60 % bör inte ge upphov till några flaskhalsar på kort sikt.
• Med nuvarande trender blir efterfrågan på nytt litium, kobolt och nickel fram till 2050 tydligt lägre än kända tillgångar. I scenariot med snabb batteritillväxt och därmed högre efterfrågan på kort sikt skulle det behöva utvinnas 40 % av nuvarande kända litiumreserver, 50 % av kobolt och 60 % nickel till batterisektorn.

Egen kommentar

Deras metod att göra framskrivningar utifrån kända trender och teknikutveckling uppfattar jag som teknikoptimistisk men ändå ”realistisk” i någon bemärkelse. Det är ju omöjligt att säkert förutse materialflöden under decennier framåt. Men beräkningarna verkar extrapolera en utveckling som i huvudsak redan pågår.

Metoden att beräkna potentialer vid bästa tillgängliga teknologi och politik uppfattar jag som ”teoretisk”. Den visar vad som skulle kunna hända om alla goda exempel i rapporten slår igenom brett och blir standard.

Rapporten andas optimism och pekar på möjligheter. Den ger många exempel på positiva trender. Den visar att teknikutvecklingen sannolikt minskar specifika materielbehov avsevärt.

Samtidigt är det svårt att bortse från hinder och problem. Hur uppnå maximal återvinning om det är dyrare att återvinna än att bryta nytt? Hur skapa acceptans för styrmedel som styr efterfrågan på fordon och transporter utifrån resurshushållning snarare än ekonomisk tillväxt? Hur få industrin att välja den mest resurseffektiva tekniken även i de fall den är mindre lönsam? Hur uppstår en diversifierad återvinningsmarknad i framtiden när ett fåtal aktörer redan idag skaffat sig en dominerande ställning? Allt detta vore kanske önskvärt och visst finns politik i den riktningen. Men det krävs antagligen mer för att få det genomslag som RMI antar i sina mest optimistiska scenarier.

Källa

[1] omEV 26 april 2024. IEA sammanfattar batterier. Länk.

[2] Global Critical Minerals Outlook 2024. Omev 2024-08-21. Länk.

[3] Om RMI. Länk.

[4] The Battery Mineral Loop. The path from extraction to circularity. RMI Report July 2024. Länk.