Blog: Grondstoffenproblematiek: Dé driver van de circulaire economie

Een goed idee kent vele vaders
Circulaire economie is zo’n goed idee! Maar doen we het nu vanwege dreigende grondstoffenschaarste, bijbehorende prijsfluctuaties of geopolitieke afhankelijkheid en spanningen met instabiele regimes? Om schade aan natuur en milieu te verminderen, energie te besparen, uitstoot te verlagen en klimaatverandering tegen te gaan? Of toch gewoon om kosten te besparen, nieuwe verdienmodellen te introduceren en innovatie aan te jagen? Elke aanleiding is valide, een goede oplossing heeft immers positieve impact op méér dan één terrein.

In deze blog zoomen we verder in op de context van grondstoffenschaarste, afhankelijkheid en prijsfluctuaties. Immers, in de uitdagingen tot verduurzaming van onze economie, kent materiaalschaarste nog een andere dimensie dan de energietransitie: energie komt relatief oneindig tot ons van de zon, we moeten haar ‘slechts’ efficiënt zien te vangen via zonnepanelen, windmolens en andere technieken. Aan grondstoffen komt er (behalve een enkele meteoriet) geen materiaal bij. We moeten het doen met de moleculen en atomen die op aarde aanwezig zijn. Het mijnen van andere planeten is een route waar slechts een enkeling echt in gelooft.

Zeldzame en minder zeldzame materialen
Sinds de Club van Rome met haar rapport ‘Grenzen aan de Groei’ in 1972 het opraken van grondstoffen aan de orde stelde, wordt in wetenschap, politiek en publiek gedebatteerd over de omvang, snelheid en risico’s van dit vraagstuk. Welke grondstoffen en materialen zijn het meest kritisch? Raken de voorraden echt op of hebben we gewoon nog niet overal gezocht? Zal technologische innovatie ons niet gewoon op tijd helpen, zoals dat in de geschiedenis van de economie en de mensheid altijd gegaan is? De steentijd is immers ook niet geëindigd omdat de stenen op waren!

Het debat rond materiaalschaarste wordt meestal gevoerd rond zeldzame aarden. Dit is een groep bijzondere elementen die bij de ontdekking begin 19^e eeuw deze term meekreeg, omdat men in die tijd aannam dat deze metalen relatief zeldzaam waren. Inmiddels weten we dat sommige van deze elementen aanzienlijk minder zeldzaam zijn en de minst voorkomende nog altijd vaker voorkomt dan goud. Andere metalen en elementen die niet tot deze groep behoren zijn soms nog veel zeldzamer en kritischer.

Hier ontstaan al de eerste misverstanden in een debat dat eigenlijk veel te technisch is voor Twitter en krantenkoppen. Het probleem met veel zeldzame aarden ligt bijvoorbeeld eerder in het feit dat er niet specifiek naar gemijnd wordt: de concentraties in de aardkorst zijn dermate laag, dat ze alleen worden gewonnen als bijproduct van bijvoorbeeld koper en ijzermijnen. Bovendien is er een groot verschil tussen de zware en lichte zeldzame aarden, een onderscheid dat de krantenkoppen al helemaal niet haalt. Onder Groenland zouden grote voorraden te vinden zijn, waarover in Denemarken al jaren een economisch, ecologisch en sociaal debat woedt om hier mijnen te openen. Dan zou er een voorraad “voor honderden jaren” zijn. Maar ook onder Groenland zullen lang niet alle zeldzame aarden gevonden worden, waarschijnlijk vooral de lichtere.

Aan de andere kant zijn we deze elementen voor steeds meer (hoogwaardige) toepassingen gaan gebruiken: voor half- en supergeleiders in computers en elektronica als mobieltjes, voor hoogwaardige metaallegeringen, die vanuit lucht- en ruimtevaart naar automobiel en maritieme industrie worden overgenomen, in magneten, batterijen en bijvoorbeeld ook windmolens en zonnepanelen. De druk op deze grondstoffen is al zo hoog, dat de meest efficiënte techniek voor windmolens al niet overal wordt toegepast en wetenschappers naarstig op zoek zijn naar magneet- en batterijtechnologie die weliswaar grotere magneten en batterijen nodig zullen maken, maar waar in elk geval meer grondstoffen voor beschikbaar zijn. Wat dat bijvoorbeeld voor de speakers van een middenklasse-auto betekent laat zich raden…

Recycling is van deze metalen bovendien nog erg lastig, gezien de lage concentraties die in producten wordt gebruikt en het feit dat het technisch (nog) niet mogelijk is om metaallegeringen weer uit elkaar te halen tot de zuivere, oorspronkelijke elementen: van de meeste zeldzame metalen wordt minder dan 1% gerecycled!

Ook olie kent zo een veel grotere diversiteit aan kwaliteiten (slechts van ‘crude oil’ kan benzine gemaakt worden), diverse voorraad en toepassingen die in de energiedebatten vaak vergeten worden: meer dan 30% van de olie wordt gebruik voor de productie van plastics, chemische toepassingen en medicijnen. En in Nederland kennen we bijvoorbeeld twee varianten aardgas: laagcalorisch gas uit Slochteren en hoogcalorisch gas uit kleinere velden en buitenlandse import. De scenario’s voor grote investeringen liggen al klaar om ons Nederlandse gasnet en alle aangesloten apparatuur om te bouwen en geschikt te maken voor dit hoogcalorisch gas, wanneer de voorraad in Groningen écht op is.

Geopolitieke spanning
Op de een of andere manier leven de vraagstukken rond grondstoffenschaarste (overigens net als andere duurzame vraagstukken) internationaal meer dan in Nederland. Waar wij er met onze handelsgeest en optimisme kennelijk van uitgaan dat handel en technologische vooruitgang uiteindelijk altijd tot oplossingen leidt, wordt internationaal door bijvoorbeeld de VN, het IMF, de EU en het World Economic Forum veel meer aandacht gegeven aan grondstoffenschaarste en de economische en politieke spanningen die dit met zich meebrengt. Veel van de internationale en binnenlandse conflicten gaan inmiddels over spanning rond grondstoffen. Het is algemeen bekend dat meer dan 90% van de zeldzame metalen in China wordt gewonnen en bovendien (zeer vervuilende) raffinage van die metalen voor bijna 100% in China plaatsvindt. Ook andere, schaarser wordende grondstoffen zijn vaak te vinden in een beperkt aantal landen met instabiele regimes. Met name China, maar ook veel andere landen zijn al lang bezig met het leggen van strategische internationale samenwerking (bijvoorbeeld in Afrika), claimen van internationale wateren (Noordpool, Zuid-Chinese zee) en bedrijven die strategische gronden of bedrijven opkopen. Waarom koopt een Chinees bedrijf een verliesgevende Rotterdamse vuilverbrander?

De onvoorspelbare prijzen van grondstoffen
Vanuit de economische theorie gaan we er nog steeds van uit dat in een open markt, alle informatie in de prijzen van grondstoffen is verwerkt. Als schaarste dan daadwerkelijk zo’n urgent probleem is, dan zullen de prijzen zich toch aanpassen? Bedrijven zullen dan vanzelf zuiniger worden, met slimme oplossingen en alternatieven komen en de afhankelijkheid van die schaarse, dure grondstoffen verminderen.

In de praktijk van vandaag zien we echter dat prijsvorming op de internationale (commodities) markten heel andere dynamieken kent. Enerzijds is speculatie een veel groter deel van de markt (en daardoor de prijsvorming) gaan bepalen. Vanuit dezelfde gedachte dat alle beschikbare informatie al in de prijs verwerkt is, reageren de markten voornamelijk op (verwachte) emoties (van anderen) en op veranderingen ten opzichte van het bestaande: het niet verlagen van de olieproductie in Saudi-Arabië of het opheffen van de boycot tegen Iran heeft meer invloed op de prijs van olie, vanwege het (korte termijn) grotere aanbod, dan een verlaging van de ingeschatte voorraden van Shell (op de lange termijn). Die beïnvloedt wel de prijs van de aandelen van Shell, maar niet de dagelijkse olieprijs. Hetzelfde zien we bij andere grondstoffen: prijzen fluctueren steeds harder, met de actuele conjunctuur en economische groei. Niet de lange termijn beschikbaarheid, maar de korte termijn vraag- en aanbod veranderingen bepalen de (steeds grotere) volatiliteit van de prijzen van grondstoffen.

Aan de productiekant zien we hiermee ook het economische principe verschuiven dat alle kosten in de prijs verwerkt zijn. Steeds grotere voorinvesteringen bepalen weliswaar steeds meer wie bepaalde exploitatie van grondstoffen kan uitvoeren: grote bedrijven met diepe zakken. Maar die voorinvesteringen worden niet meer meegenomen in de prijsvorming op de internationale markten, alleen in de beslissingen tot wel/niet investeren in exploratie en opstarten van productielocaties. De productie daarna wordt volledig gestuurd door de internationale prijsvorming in relatie tot de marginale kosten op de korte termijn.

Tezamen leidt dit ontegenzeggelijk tot steeds meer korte termijn prijsvorming, daarmee steeds heftiger volatiliteit in grondstofprijzen en pas last-minute reacties van de prijzen wanneer er acute leveringsproblemen ontstaan. De – veel voorspelbaarder – tekorten op de lange termijn zien we dán pas in de prijzen terug.

Mijnbouw: dieper, verder, moeilijker en vervuilender
Grondstoffenschaarste laat zich makkelijk illustreren met voorbeelden rond olie. Een van de belangrijkste grondstoffen in onze economie, waar we bovendien extreem afhankelijk van zijn geworden als brandstof voor vervoer en warmte. Naast de prijsmechanismen hiervoor, die zich dezer dagen heel actueel ontwikkelen in het nieuws, zien we berichten over de winning: steeds dieper op zee en steeds ontoegankelijker gebieden, zoals de ramp met de Deepwater Horizon van BP en de discussies rond Shell in Alaska en op de Noordpool.

Ook rond andere grondstoffen zien we met name twee dimensies van de toenemende schaarste: moeilijker locaties en lagere kwaliteit uit mijnen. Een heel duidelijke illustratie wordt gegeven door Tata Steel in onderstaande grafiek: met elke procentpunt dat de hoeveelheid ijzer in de gewonnen erts daalt, heeft Tata Steel twee keer zoveel energie nodig om de zuivere ijzer er uit te winnen.

Dat niet alleen olie op steeds moeilijker locaties wordt gewonnen illustreert bijvoorbeeld IHC die grote kansen ziet in mijnbouw op de zeebodem.

Substitutie, biochemie en biomimicry
Vanzelfsprekend zoeken we de oplossingen in technologische ontwikkeling: alternatieve materialen, grondstoffen die minder schaars zijn en efficiëntere productieprocessen. Ook technologische ontwikkelingen zullen het echte probleem echter maar voor een deel kunnen verlichten. De groei van de wereldbevolking en de (nog veel sterkere) groei van de middenklasse in opkomende economieën zal een veel grotere druk geven op de vraag naar grondstoffen.

De zoektocht naar alternatieve grondstoffen en materialen is niet eenvoudig. Bijgesloten grafiek toont de huidige mogelijkheden tot substitutie van zeldzame metalen. Bovendien leert de wetenschap dat de ontwikkeling van nieuwe materialen tot daadwerkelijke toepassing erg lang duurt. Wanneer de toepassing van een materiaal door de wetenschap is bedacht, duurt het zeker 10 tot 15 jaar voordat deze daadwerkelijk in productieprocessen wordt verwerkt. En in sectoren met hoge test- en veiligheidseisen zoals de luchtvaart, nog 5 tot 10 jaar langer. Naast onderzoek, onverwachte neveneffecten, aanpassing van productieprocessen, maken ook veiligheids-, gezondheids- en wettelijke trajecten de ontwikkeling en implementatie van nieuwe materialen tot kostbare en tijdsintensieve trajecten.

Zelfs wanneer we vertrouwen op die toekomstige wetenschappelijke doorbraken, zal de druk op grondstoffen blijven. Immers, wanneer we massaal overstappen van de huidige materialen op nieuwe materialen van andere grondstoffen, zal de druk vooral verschuiven: met steeds meer mensen op dezelfde planeet, wordt onze gezamenlijke voetafdruk nu eenmaal steeds groter.

De beste manieren om te ‘bouwen’ met de grondstoffen die het méést voorkomen op aarde, worden ons aangereikt door de natuur. Vanuit de evolutie is het natuurlijk niet vreemd, dat natuurlijke materialen gemaakt zijn van de elementen die het meest voorkomen: koolstof, waterstof, zuurstof en incidentele elementen die toevallig op locaties in grote getalen voorkomen. Biomimicry is een filosofie en wetenschappelijke richting die zich laat inspirerende door de (miljarden jaren evolutie in de) natuur om tot nieuwe materialen, processen en oplossingen te komen op basis van alom aanwezige grondstoffen. De website www.asknature.org geeft inspirerende voorbeelden van materialen in de natuur die harder, lichter, duurzamer en slimmer zijn dan alles wat de mens tot nog toe heeft kunnen bedenken.

Misschien wel het grootste voordeel van het ‘bouwen’ met een beperkt aantal alom aanwezige grondstoffen in de natuur, is dat ook het hergebruik van restmateriaal en afval in de natuur vanzelfsprekend is: de bouwstenen van dat afval zijn precies de grondstoffen voor bijna alle processen in de natuur!

Initiatieven tot biobased economie en biochemie passen in deze visie. Het zoeken naar alternatieve grondstoffen en materialen vanuit de natuur is een veelbelovende nieuwe tak in de industrie, waar ook Nederland een belangrijke rol speelt: met bijvoorbeeld hoog niveau agrofood-wetenschap rond Wageningen UR en wereldwijde koplopers op biochemie als DSM, DuPont in Dordrecht en Sabic met de Green Chemistry Campus in Bergen op Zoom.

Een circulaire economie, met álle oplossingen die we kunnen bedenken!
De circulaire economie richt zich in de beeldvorming vooral op hergebruik en recycling. Met de ontwikkelingen die hierboven worden geschetst, moge duidelijk zijn dat we álle oplossingen rond het efficiënter (her)gebruik van grondstoffen, technologische ontwikkeling van alternatieve materialen en nieuwe mogelijkheden met biochemie nodig hebben.

Géén van die ontwikkelingen gaat in z’n eentje de komende decennia alle problemen oplossen. We zullen alle zeilen moeten bijzetten en vol inzetten op alle economische, organisatorische, technologische, duurzame en biochemische ontwikkelingen, om onze wereldwijde samenleving de komende decennia om te vormen tot een die duurzaam omgaat met de beperkte hoeveelheid materiaal die we tot onze beschikking hebben.

Of het nu om klimaat, energie, biodiversiteit, leefbaarheid, schone lucht of materiaalschaarste gaat: onze aanwezigheid met 7 miljard mensen op aarde en vindingrijkheid in alle technologische ontwikkelingen hebben al deze systemen al lang aan elkaar gekoppeld. De principes van een circulaire economie, op basis van hernieuwbare energie en oog voor een duurzame samenhang tussen people, planet en profit, brengen die uitdagingen bij elkaar. Voor ons gaat circulaire economie dus niet alleen over een ‘einde-aan-afval’ maar over het samenspel tussen alle duurzame uitdagingen waar we met elkaar voor staan.

Misschien is dit alles wat veel informatie, een ‘ver-van-mijn-bed-show’, een ietwat macro- en theoretisch verhaal. Én er is nog veel en veel meer te schrijven en vooral te doen rond grondstoffen(problematiek)! Hoe maak je als bedrijf eventuele grondstoffenproblematiek inzichtelijk? En zoja, wat doe je dan met deze kennis? Wat zijn de (eerste) stappen om te ondernemen om te zorgen dat je problemen voor bent? Cirkellab ondersteunt daar graag bij! Ook bent u welkom bij ons maandelijks Open Lab, de eerstvolgende op vrijdagmiddag 28 augustus, om verder door te praten over dit onderwerp en kennis uit te wisselen met andere ‘spelers’ in de Drechtsteden.

Klik hier voor alle blogs van Cirkellab. Heeft u zelf circulaire suggesties, vraagstukken of innovaties die als ‘voedingsbodem’ kunnen dienen voor een toekomstige blog, neem dan contact op via info@cirkellab.nl voor de mogelijkheden. Wilt u onze blogs en nieuwsbrieven voortaan in uw mailbox ontvangen, schrijf u dan hiervoor in via www.cirkellab.nl. Ook waarderen wij het als u deze blog wilt doorsturen naar mogelijk andere geïnteresseerden in uw eigen netwerk.