Kapittel 15: Den nye grønne steinalderen

«Samtiden er alltid steinalder». Punkpoeten Gene Dalbys betraktninger i diktsamlingen Rå fra 1994 går aldri ut på dato. Men verden er ikke den samme som for tre tiår siden. Vi er blitt mange flere, som krever stadig mer. I 2022 passerte antall mennesker på jorda 8 milliarder, nær 2,7 milliarder flere enn i 1990. Samfunnsutvikling og vekst i jordas folketall er blitt muliggjort og gått hånd i hånd med en forrykende teknologisk utvikling. Revolusjoner i utvikling av landbruk og industri, sammen med medisinske nyvinninger, har gjort det mulig å mette flere munner. Det har gitt økt levestandard og ført til økt levealder for hundretalls millioner av mennesker. Folketallet stiger markant, og vi trenger stadig mer ressurser og mer areal, samtidig som vi slipper ut miljøgifter, søppel og klimagasser.

«De globale klima- og miljøutfordringene krever omstilling til et samfunn hvor vekst og utvikling skjer innen naturens tålegrenser. Det må skje en overgang til produkter og tjenester som gir betydelig mindre negative konsekvenser for klima og miljø enn i dag. Samfunnet må gjennom et grønt skifte. Det vil være krevende, men fullt mulig.» Slik formulerte vår daværende regjering premissene for sin klima- og miljøpolitikk etter at en rekke land i 2015 hadde gått sammen om å utvikle og vedta FNs bærekraftsmål. Digitale løsninger og teknologiske nyvinninger vil hjelpe oss på veien mot å nå målene, men også digitale hjelpemidler og klimanøytrale produksjonsmidler trenger tilgang til et stort utvalg av kritiske naturressurser.

Mineraler i vinden

De teknologiske paradigmeskiftene gjennom vår historie har medført store forandringer i hvilke mineraler som har vært viktige for samfunnene. Når levestandarden skal økes for milliarder av mennesker, øker behovet for mineralske råstoffer raskt. Mens forbruket av kobber per innbygger per år har vært rundt 2,5 kg i utviklingsland, er tilsvarende tall i industrialiserte land 4-5 ganger høyere. En rask økonomisk vekst i mange land fører til økt etterspørsel etter mineraler. Det gjelder ikke bare byggeråstoff til veier, hus og infrastruktur og energimineral som kull og petroleum, men også sjeldne mineraler som er nødvendige for en fossilfri energiproduksjon uten utslipp av klimagasser og for utvikling av nye teknologisk avanserte hjelpemidler.

Det legges planer for økt satsing på vindkraft flere steder her i landet og ellers i verden. Flere av vindkraftanleggene er gode eksempler på at det grønne skiftet krever omfattende gruvedrift og en betydelig produksjon av metaller. Vindturbiner med permanentmagneter kan inneholde 202 tonn stål, 1,8 tonn kobber, 4,5 tonn aluminium og 800 kg nikkel. I tillegg kommer neodym og dysprosium (jfr. tall fra Vestas/Statkraft).

Hvis vi kan si at elektroner er blodcellene i vår moderne, grønne økonomi, så er kobber blodårene. Uten kobber, ingen strøm. De utvinnbare forekomstene av kobber inneholder i underkant av 1 % av grunnstoffet kobber. Ett tonn med kobberførende berggrunn gir da 10 kg med kobber. For å skaffe til veie det som trengs i en vindturbin må vi bryte, knuse og prosessere om lag 180 tonn med kobberholdig berg. Norge har et mål om å bygge ut 22 TWh vindkraft innen 2030. I tillegg skal vindturbinene kobles på strømnettet. For å nå dette målet må det brytes mye berg og hentes ut malm fra et stort antall kobbergruver rundt om i verden.

Figur 15.1 De teknologiske paradigmeskiftene gjennom vår historie har forårsaket store endringer i hvilke mineraler som har vært viktige for samfunnet. I «den grønne steinalderen» vil det være et økende behov for en rekke mineraler til ny teknologi, digitalisering og fornybar energiforsyning. [a] [b]

Kobber er signaturmetallet for det grønne skiftet. Det er flere senarioer for verdens fremtidige behov for kobber, og usikkerhetene er mange. En beregning presentert av International Energy Agency i 2022 (revidert utgave) viser at behovet for kobber vil øke med 1,7-2,7 ganger frem mot 2040. Utvinning og produksjon av kobber er energikrevende, og det er gjort beregninger som antyder at om lag 2,4 % av verdens energiproduksjon i 2050 vil gå med til å fremstille kobber.

I 2020 sto vindkraft for litt over 6% av verdens elektrisitetsforsyning, med 743 GW, der 95% av produksjonen foregikk på land. Her i landet var det per juni 2022 til sammen 61 utbygde vindkraftanlegg, mens tre var under bygging. Antallet vindturbiner er i overkant av 1200. I et normalår vil produksjonen av vindkraft være ca. 15 TWh og den totale produksjonen av elektrisk energi ca. 155 TWh.

Dagens regjering har varslet en sterk norsk satsing på havvind. Målet er å bygge ut 1500 havvindturbinder med en produksjonskapasitet på 30 000 MW i våre farvann innen 2040. En betydelig utfordring er at vindturbinene har begrenset levetid, normalt 25-30 år (som ofte tilsvarer konsesjonstiden for et anlegg). En del av metallene og mineralene som inngår i en vindturbin, vil kunne resirkuleres og brukes på nytt, ikke minst kobber. Men ikke alt kan brukes på nytt, og behovene for mer metaller, sement og andre materialer vil bare fortsette å øke.

Energi fra sola

Ved hjelp av solcellepaneler kan vi fange opp energi direkte fra sola. Solstrålene som treffer cellene, kan brukes til å produsere varme eller elektrisk energi. Verden etterspør fornybare energikilder, og nå når kostnadene for produksjon av solceller og utbygging av solenergi stadig går ned, er solkraft blitt den raskest voksende kilden til energi. Ifølge Statkrafts Lavutslippssenario er det ventet at solkraft vil bli verdens største kilde for elektrisk kraft i 2035. I Statkrafts senario ligger det en forventning om at solkraft i 2050 vil utgjøre 38 % av verdens kraftproduksjon.

Figur 15.2 Powerhouse i Trondheim fanger opp solenergi ved bruk av solceller vendt mot sør og er verdens nordligste plusshus med en total kraftproduksjon på om lag 485 000 kWh per år. Kontorbygget på 18.200 m2 produserer mer enn dobbelt så mye strøm som det selv bruker. I et normalår vil bygget gi et energioverskudd tilsvarende 30 eneboliger (foto: Morten Smelror).

Dette vil kreve en ubegrenset tilgang til mineralene og materialene som inngår i solceller, batterier og ledningene som skal bringe energien fra solcellepanelene ut til de ulike stedene der kraften skal brukes. Ekstremt ren kvarts er nødvendig for å produsere effektive solceller. I tillegg til kvarts krever solcelleproduksjon en rekke grunnstoffer og mineraler som bidrar til at solcellene blir effektive og rimelige å produsere.

Hvilke grunnstoffer vi trenger, avhenger av typen solcelle, men vil typisk inkludere arsenikk, bauxitt, bor, kadmium, kull, kopper, gallium, indium, jern, sølv, molybden, bly, fosfat, selen, tellur og titan. Flere av grunnstoffene, som indium, utvinnes ikke fra egne forekomster, men kommer som biprodukt fra annen gruvevirksomhet. I dag produserer vi ikke nok av disse grunnstoffene for å dekke det som kreves for å nå målene om redusert utslipp av klimagasser. Innenfor en kort horisont, som 2030, må vi øke produksjonen med mellom 225% (selen) og 290% (bly, kobber, silisium, sølv og tinn).

Kvarts? Hallo!

Kvarts er det nest vanligste mineralet i jordskorpa (etter feltspat). Kvarts/silisium inngår ikke bare i solceller, men i det meste av det vi til daglig bruker; så som smarttelefoner, datamaskiner, elektronikk, elbiler, fly, klokker, TV-er, keramikk, maling, glass, halogenpærer, laseroptikk og medisiner. Faktum er at silisium i dag er det mest brukte halvledermaterialet. Kvarts inngår i de fleste bergarter og finnes nesten overalt. I Austertana i Finnmark ligger et av verdens største kvartsittbrudd med et årlig uttak på 1,2 millioner tonn, som tilsvarer 25% av verdens forbruk. Sjansen er rimelig stor for at mobil- telefonen du har i lomma, inneholder kvarts fra Finnmark.

Men ikke all kvarts kan brukes i solceller eller i elektronikk-komponenter. Både solceller og halvleder- komponenter trenger høyt raffinerte råvarer, med mest mulig ren kvarts, dvs. såkalt super-ren eller ultra-ren kvarts.

Gull verd (alias REE)

En dag uten mobiltelefon er vel nesten utenkelig. I tillegg til kvarts inneholder mobiltelefonene våre litt gull (ca. 0,03 gram) og nærmere 40 andre metaller. Mer enn 50 tonn nytt gull fra gruver rundt om i verden havner hvert år i mobiltelefoner, selv om det også gjenvinnes en god del fra telefonene som havner på vrakhaugen. Men også andre metaller i telefonen er «gull verd». Fremst blant disse er sjeldne jordartsmetaller, som med sine helt spesielle egenskaper inngår i mobiltelefoner og annen moderne teknologi. De forskjellige jordartsmetallene har mange og ulike anvendelser, men er spesielt viktige i permanente magneter som trengs for å drifte elektriske motorer og vindturbiner, katalysatorer, skjermteknologi og energivennlige LED-lys. Vi kan ikke gjennomføre et grønt skifte uten tilstrekkelig tilgang til sjeldne jordartsmetaller.

Figur 15.3 Bergarter med metaller og andre mineraler som er viktige for det grønne skiftet. A) Kobber- jernsulfid (chalcopyritt), magnetitt og pyritt (Birtavarre, Troms), B) Malm (omdannet søvitt) med niob (Søve gruver, Fensfeltet, Telemark), C) Grafittskifer med flakgrafitt (Jennestad, Vesterålen), D) Spodumen, et litium-aluminiumsilikat i pyroksengruppen (LiAlSi2O6). Spodumen forekommer ofte i granitt-pegmatitter (foto: Morten Smelror).

Sjeldne jordartsmetaller (Rare Earth Elements, REE) er et samlenavn på 16 grunnstoffer. Disse metallene er på ingen måte sjeldne. De finnes nesten over alt; i granitter, gneis, pegmatitter, basalter og karbonatitter, og de er også påvist i dyphavsleire nær undersjøiske spredningsrygger (forhøyninger dannet av drift av tektoniske plater). Men de finnes bare i små konsentrasjoner, og det er krevende å skille jordartsmetallene fra hverandre. Det er bare i spesielle bergarter hvor de finnes i konsentrasjoner som gjør dem lønnsomme å utvinne.

Sjeldne jordartsmetaller er av EU ansett som de mest kritiske råmaterialene for fremtidens europeiske industri. Det betyr at de sjeldne jordartene har stor økonomisk betydning for Europa, og at forsyningsrisikoen er svært høy. De sjeldne jordartene benyttes i det meste av den teknologien som muliggjør klimavennlig økonomisk vekst, i tillegg til i forsvarsmateriell.

Avhengige av Kina

Europa bruker mer enn 20 % av alle metallene som produseres i verden, men produserer selv bare 2- 3 %. Om lag 95 % av det Europa behøver av REE, utvinnes i dag i land utenfor EU/EØS, hvorav Kina er ledende. Kina er ledende på produksjon av en lang rekke metaller og mineraler, og kinesisk industri dominerer stort når det gjelder raffinering av viktige råvarer som sjeldne jordarter, kobolt og litium. Dette på tross av at det meste av litium i dag produseres i Australia og Sør-Amerika og det meste av kobolt i Kongo. EU-kommisjonen og en rekke sentrale organisasjoner har pekt på at en reduksjon av klimagassutslipp, i tråd med Parisavtalen, utløser behov for en sterk økning i tilgang til disse metallene, og ikke minst for REE. I dag er Europa helt avhengig av leveransene av REE fra Kina for å kunne nå klimamålene.

I Nome kommune i Telemark finnes en av Europas største forekomster av REE. Her er det påvist betydelige mengder av REE-metallene neodym og praseodym, som inngår i permanentmagneter. Fensfeltet ligger svært gunstig til med tanke på fremtidig uttak, foredling og videre salg. Her er det veier og annen infrastruktur, og det er god tilgang på fornybar kraft. På Herøya (i nærheten av Fensfeltet) ligger en godt utviklet prosess- og foredlingsindustri, og veien er åpen for sjøbasert transport til Europa. Her finnes muligheter for utvinning og produksjon og en norsk industriell satsing på en verdikjede for REE og permanentmagneter.

Fra blyanter til digitale hverdager

Det er ikke gitt at alle i dag har et nært forhold til blyanter. Men de av oss som har levd en stund, har kjent på det myke, gråsvarte stoffet som etterlater seg mørke streker på et stykke papir. Blyet i blyanten består av grafitt, blandet med litt leire for å gjøre det mykere, slik at det lettere kan feste seg på papiret. Grafitt består av grunnstoffet karbon og finnes særlig i omdannete (metamorfe) bergarter. Her i landet finner vi flere rike forekomster av grafittskifer, blant annet ved Skaland på Senja, Jennestad i Sortland og Holandsfjord i Nordland.

Grafitt er tradisjonelt mye brukt i smelteverk og metallindustri til ildfaste digeler og støpeformer og til belegg i bremsetromler og som smøremiddel. I tillegg til å tåle svært høye temperaturer (opp mot 4000 °C) har grafitt flere unike egenskaper som er viktige for et grønt skifte og en bærekraftig utvikling. Ultratynn grafitt, såkalt grafén, kan danne grunnlag for en ny teknologisk revolusjon. Grafén består av kun ett lag med karbonatomer og har helt unike egenskaper. Det er det tynneste og kraftigste materialet som noen gang er påvist, det er 1000 ganger sterkere enn stål og leder elektrisitet like godt som kobber. Dette gjør at grafén kan få en rekke praktiske anvendelser innenfor elektronikk i fremtidens digitale hverdager.

Litium-ionebatterier, som er den sentrale energikilden i nesten all bærbar elektronikk, inneholder dobbelt så mye grafitt som litium. Ved videre utvikling av brenselcelleteknologien vil etterspørselen etter høykvalitets, naturlig grafitt, slik vi finner den på Senja, fortsette å øke. Skaland er Europas største produsent av naturlig grafitt, og EU dekker 30% av sitt grafittbehov med import fra Norge. Også grafitt er på listen over mineraler som EU vurderer som kritiske.

Lettere med litium

Litiumholdige batterier omtales i dag som den mest interessante teknologien for oppladbare batterier. Litium-ionbatterier har gode lagringsegenskaper selv ved lavere temperaturer. Litium-batteri brukes blant annet i bærbart tele- og radioutstyr, kalkulatorer, lommelykter, armbåndsur og som back-up strømkilde i PCer. Det blir nær sagt ingen videre digitalisering eller noe grønt skifte uten tilgang til nok litium.

Med en økende elektrifisering av transportsektoren, og en økning i teknologiske hjelpemidler som krever effektive og lette batterier, har etterspørselen etter litium økt markant. Batteriet på en Nissan Leaf elbil inneholder 4 kg litium. En Tesla inneholder fra 5 kg til 75 kg avhengig av modell og vekt.

Litium en ganske vanlig og finnes i flere typer mineraler. Det utvinnes ikke litium her i landet, men en gruve er under utvikling i Kokkola på vestkysten i Finland.

Digitalisering og bærekraftsmål i bergindustrien

I en undersøkelse blant 120 gruveselskaper av tidsskriftet Mining Magazine i 2016 ble regionale fjernmålinger og geologiske undersøkelser ved bruk av satellitter og droner, sammen med forbedret (høyeffekt) bildebehandling, beskrevet som oppgaver som forventes å ha størst innvirkning på gruveindustrien over en 5-10 -års horisont. Det høres kanskje underlig ut at gruveindustrien forventer at den 4. industrielle revolusjonen vil ha større innvirkning på geologisk kartlegging og leting etter mineralforekomster, enn selve driften av gruvene. Men som vi vet, er ressursene som er lettest å finne, allerede funnet og tatt i bruk eller oppbrukt.

Leting etter nye mineralforekomster foregår i mer utilgjengelige områder, og forekomstene vil være mindre rike og ofte ligge dypt nede i undergrunnen. Det trengs mer avanserte teknologiske verktøy og metoder for å finne disse forekomstene. Store mengder geologiske, geofysiske, geokjemiske og mineralogiske data må fremskaffes, prosesseres og tolkes. I dag er disse omfattende prosessene heldigitale. Neste steg krever også digitalisering. Når det gjelder mineralproduksjon, står et skifte til «intelligent gruvedrift» ved bruk av Big Data/prediktiv analyse og høy-avansert databehandling øverst på listen over oppgaver som vil ha størst innvirkning på industrien.

Ikke bare har gruveindustrien omfavnet den moderne, høyteknologiske digitale hverdagen. Grønn gruvedrift og FNs bærekraftsmål er også kommet høyt oppe på agendaen. Ifølge FN spiller gruve- selskaper en viktig rolle i den videre utviklingen og har muligheter til å bli ledende partnere for å nå bærekraftsmålene. Selskapene kan skape fortjeneste, sysselsetting og økonomisk vekst i lavinntektsland, og de kan bidra til å sikre at fordelene ved gruvedrift kommer land og lokalsamfunn til gode, i et perspektiv som strekker seg ut over levetiden for hver enkelt gruve. Gruveselskapene kan og bør sikre at miljø, klimahensyn og sosial kapital blir godt ivaretatt. Det skal tas i bruk ny bærekraftig teknologi i utvinning og oppredning, det skal bli mindre avfall og utslipp av kjemikalier samt bedre bruk og deponering av avfallsmassene.

Organisasjonene World Economic Forum, United Nations Development Programme (UNDP), UN Sustainable Development Solutions Network (SDSN) og Columbia Center on Sustainable Investment (CCSI) har sammen med gruveindustrien utarbeidet en veileder som viser hvordan industrien kan bidra mest effektivt til FNs bærekraftsmål. Veilederen «Mapping Mining to the Sustainable Development Goals: An Atlas» hjelper gruveselskaper med å vise hvordan de kan hjelpe verden med å nå bærekraftsmålene, fra leting og gruvedrift til nedlegging og opprydding. De positive sidene ved mineralutvinning kan forsterkes, de negative reduseres.

Vi må fortsette å lete

Den 4. industrielle revolusjon vil fortsette i et stadig raskere tempo, men uten økt leting etter mineraler og ny gruvedrift vil en omlegging til en grønnere, mer miljøvennlig energiproduksjon være truet. I dag dekker solenergi og vindturbiner om lag 10 % av verdens energibehov

Den raskeste omstillingen til vind- og solenergi etter 2015 (da Parisavtalen ble signert) har vært i Australia, Nederland og Vietnam. I Vietnam har tilførselen av solenergi økt med 300 %. Danmark får i dag mer enn 50 % av behovet for elektrisk energi dekket av sol og vind. Men til tross for dette har også bruk av kull og gass økt etter 2020. I rapporten «Mining & Metals in a Sustainable World 2050» vises det til at behovet for kull som energikilde til metallproduksjon i 2050 fortsatt vil ligge over dagens nivå, selv med økt gjenbruk av metaller (World Economic Forum (2015). Mining & Metals in a Sustainable World 2050.). Hvis vi ikke kommer raskt i gang med resirkulering, kan behovet for kull øke med 350 millioner tonn per år i forhold til dagens forbruk. Et kontinuerlig økende behov for energi verden over, sammen med internasjonale konflikter, gjør at vi i dag ikke ligger spesielt godt an når det gjelder målene for reduserte utslipp av CO2.

På jorda er det nærmest ubegrenset tilgang på vind- og solenergi. Riktignok er disse fornybare energikildene mer kostbare å utnytte enn fossil energi. Men i et langsiktig makroøkonomisk perspektiv er kostnadsforskjellene av mindre betydning. For å nå FNs bærekrafts- og klimamål kan vi steg for steg gå over til fornybare energikilder til kostnader som alt i alt vil være overkommelige. Nye og bedre teknologiske løsninger utvikles kontinuerlig, og kostnadene per produsert enhet energi går stadig nedover. Men dette vil kreve at vi investerer tilstrekkelig i leting etter metallene og mineralene som skal bygge vår grønne steinalder. Og ikke minst at vi utvikler teknologier for en maksimal ut- vinningsgrad av mineralene i hver enkelt forekomst. Det som kan gjenvinnes, må brukes på nytt.

Handelsrestriksjoner vil være en utfordring. For å produsere en PC i dag trenger man mineraler fra 27 land, inkludert kvarts fra Norge. Noen av disse landene har arbeidsvilkår og tolererer miljøinngrep som verken er tillatt her i landet eller i land vi liker å sammenligne oss med. Konfliktmineraler er et kjent begrep, men som de fleste av oss egentlig ikke har noe forhold til. Men hver gang vi trykker på en PC eller mobiltelefon, har vi jo egentlig bidratt til å sette et lite miljøavtrykk et eller annet sted i verden.

Ja, vi trenger definitivt å øke gjenvinningsgraden og takten på gjenbruk av en rekke mineraler. Her er det allerede igangsatt mange viktige tiltak og utviklingsprosjekt. Og mer kommer. I sitt bidrag til boka 2052 – A Global Forecast for the Next Fourty Years, skriver Chris Tuppen, tidligere professor ved Keele, at i 2052 vil omfanget resirkulering være høyere enn uttaket av nye ressurser for mange metaller og mineraler. Det vil bli mer økonomisk lønnsomt å resirkulere enn å utvinne nye råstoff. Men dette vil neppe være nok til å dekke alle behov.

Vi vil oppleve en knapphet på en rekke kritiske råstoff, inkludert sølv, indium og sjeldne jordartsmetaller. De siste 15 årene er forbruket av indium til bruk i High-Tech, inkludert smart- telefoner, PC, TV og halvledere mer enn tidoblet. Vi har begrenset med kjente reserver. Det brukes kun små mengder indium og sjeldne jordartsmetaller i hver produsert enhet, noe som betyr at disse grunnstoffene er kompliserte og svært dyre å gjenvinne.

Hvis sol, vind og vann skal kunne erstatte energien produsert fra olje, gass og kull, står vi overfor mange utfordringer. Eksempelvis vil vi trenge flerfoldige ganger mer aluminium, jern, kobber og ren kvarts for å kunne lage nok solceller og vindmøller. For å kunne møte etterspørselen etter stål, aluminium og kobber, må vi øke produksjonen av disse metallene frem mot 2050. Det er i dette perspektivet vi må se behovet for økt gruvedrift også her i landet. Det er en forutsetning at det stilles strenge miljøkrav til prosjektene, og at en oppnår en maksimal utnyttelse av råstoffene som utvinnes.

Men vil en slik overgang være realistisk? Kan et grønt skifte og fortsatt bedring i levestandard lykkes gjennom avkarbonisering, sirkulær økonomi og effektiv ressursbruk? Eller vil en slik utvikling bare føre til flere miljøskader og større arealinngrep; når blant annet klimagassutslipp reduseres i energi- omstillingen, men samtidig fører til en stor økning i utvinning av kritiske mineraler?

Ikke alle tror at grønn vekst er mulig på lang sikt. Andre mener «det vil være krevende, men fullt mulig». Norge har en variert berggrunn, og her i landet finnes flere forekomster av metaller, industrimineraler og sjeldne jordartselementer som trengs i fremtidens teknologiske løsninger. Vi ser også at nye og mer miljøvennlige verdikjeder basert på mineraler kan utvikles i Norge. Mulighetene for å spille en aktiv rolle i møte med den nye grønne steinalderen er mange.