Volgens een studie liggen er naar schatting 11 miljoen ton zeldzame metalen opgeslagen in Amerikaans kolenas, met een potentiële marktwaarde van maar liefst $8,4 miljard.
De vraag naar zeldzame aardmetalen (REE’s) is explosief aan het groeien door hun cruciale rol in de energietransitie. REE’s zijn essentieel voor de productie van onder andere windturbines, elektrische voertuigen en andere groene technologieën.
Een recente studie onthult nu een onverwachte bron: kolenas. In de Verenigde Staten ligt naar schatting 11 miljoen ton REE’s opgeslagen in kolenas, met een potentiële marktwaarde van maar liefst $8,4 miljard. Dit biedt een kans om de afhankelijkheid van buitenlandse leveranciers te verkleinen en tegelijkertijd een milieuprobleem om te zetten in een waardevolle grondstof.
Van afval tot waardevolle grondstof
Kolenas is een bijproduct van kolenverbranding en wordt doorgaans als industrieel afval beschouwd. Volgens de studie gepubliceerd in The International Journal of Coal Science & Technology. bevat deze as echter aanzienlijke hoeveelheden zeldzame aardmetalen.
Tussen 1950 en 2021 werd in de VS ongeveer 52 gigaton kolen verbrand, waarvan 5,3 gigaton als as achterbleef. Ongeveer 70% van deze as is nog steeds toegankelijk, opgeslagen in stortplaatsen en vijvers. Dit betekent dat er een enorme hoeveelheid waardevolle metalen binnen handbereik ligt, mits de juiste extractietechnieken worden ontwikkeld.
Concentratie varieert per regio
Uit het onderzoek blijkt dat de concentratie van REE’s in kolenas sterk varieert per regio. As uit het Appalachian Basin bevat gemiddeld 431 mg/kg REE’s, terwijl het Powder River Basin een lagere concentratie van 264 mg/kg heeft.
Desondanks is de extractie-efficiëntie in het Powder River Basin hoger, met ongeveer 70%, dankzij de chemische samenstelling van de as. Dit verschil illustreert dat niet alleen de hoeveelheid aanwezige metalen, maar ook de eigenschappen van de as een grote rol spelen bij de economische haalbaarheid van extractie.
Toepassingen
Zeldzame aardmetalen zijn onmisbaar voor een enorm aantal van moderne technologieën. In de productie van windturbines worden bijvoorbeeld permanente magneten gebruikt die neodymium en dysprosium bevatten. Ook in de batterijen en motoren van elektrische voertuigen spelen deze metalen een cruciale rol. Verder zijn ze terug te vinden in consumentenelektronica zoals smartphones, beeldschermen en halfgeleiders.
Momenteel heeft China vrijwel een monopolie op de wereldwijde productie van zeldzame aardmetalen, met een marktaandeel van meer dan 80%. Dit maakt veel westerse landen kwetsbaar voor geopolitieke spanningen en verstoringen in de toeleveringsketen. Door zeldzame aardmetalen uit kolenas te winnen, kunnen de Verenigde Staten en andere landen hun afhankelijkheid van buitenlandse leveranciers verminderen en een strategische grondstoffenvoorraad opbouwen.
Milieuvoordelen
Kolenas bevat niet enkel zeldzame metalen, maar ook zware metalen die schadelijk kunnen zijn voor de mens en het milieu. Stoffen zoals kwik en arseen kunnen bij onjuiste opslag bijvoorbeeld leiden tot grondwatervervuiling.
Door kolenas te verwerken en tegelijkertijd waardevolle metalen te extraheren, wordt niet alleen vervuiling voorkomen, maar ook milieuwinst geboekt.
Bovendien draagt het hergebruik van deze afvalstromen bij aan een circulaire economie en verkleint het de afhankelijkheid van nieuwe mijnbouw. De winning van zeldzame aardmetalen via traditionele mijnbouwmethoden veroorzaakt vaak ernstige ecologische en sociale problemen, zoals ontbossing, watervervuiling en de gedwongen verplaatsing van lokale gemeenschappen.
Door industriële restproducten opnieuw te benutten, kan een deel van deze negatieve impact worden beperkt en wordt een duurzamer alternatief geboden.
Uitdagingen
Hoewel de potentie van deze vondst enorm is, zijn er ook obstakels die overwonnen moeten worden. De extractie van REE’s uit kolenas is technisch complex en vereist gespecialiseerde methoden die afhankelijk zijn van de herkomst en samenstelling van de as.
- De extractie-efficiëntie verschilt sterk per regio: in het Appalachian Basin bedraagt deze slechts 30%, terwijl het Powder River Basin een hogere efficiëntie van 70% heeft.
- De ontwikkeling van grootschalige extractie- en raffinagefaciliteiten is een kapitaalintensief proces en vereist aanzienlijke investeringen in infrastructuur en onderzoek.
- Instellingen zoals het National Energy Technology Laboratory (NETL) werken aan pilotprojecten om efficiënte en duurzame extractiemethoden te ontwikkelen.
Regelgeving en maatschappelijke acceptatie spelen een cruciale rol. Stortplaatsen met kolenas bevinden zich vaak in kwetsbare gebieden, waardoor lokale gemeenschappen zowel kansen als risico’s ondervinden van nieuwe extractieprojecten.
Impact en toekomstperspectief
Deze ontdekking is niet alleen van belang voor de Verenigde Staten, maar kan ook wereldwijd een grote impact hebben. Jaarlijks wordt wereldwijd ongeveer 8 gigaton kolen verbrand, wat resulteert in 800 miljoen ton kolenas.
Landen als China en India, die nog steeds sterk afhankelijk zijn van kolen voor hun energievoorziening, zouden eveneens kunnen profiteren van deze ontwikkeling. Door kolenas als grondstof te beschouwen in plaats van als afval, kunnen zij hun eigen voorraden zeldzame aardmetalen aanboren en zo bijdragen aan een stabielere wereldwijde markt.
De komende jaren zullen cruciaal zijn voor de ontwikkeling van efficiënte en duurzame extractiemethoden. Als deze technologie op grote schaal kan worden toegepast, kan kolenas een onverwachte sleutelrol gaan spelen in de wereldwijde energietransitie en het industriële landschap voorgoed veranderen.
