En forskargrupp vid Yale har skrivit en rapport där de listat de metaller som ingår i det periodiska systemet och bedömt dem efter den globala tillgången, eventuella extra miljökostnader eller de som inte kan ersättas i komponenter för viktiga elektronikkomponenter.

Modern teknik bygger på nästan alla de stabila element som ingår i det periodiska systemet. Färgskalan, som föreställer koncentrationerna ( i miljondelar) av element på ett kretskort, ger en illustration av detta. Halterna av koppar och järn är uppenbarligen de högsta, och andra, såsom cesium, förekommer mycket mer sällan. Koncentrationen speglar inte elementär betydelse: alla element som krävs för att upprätthålla de funktioner för vilka kortet är utformat.
Illustration: Thomas Graedel, et al

Forskarna har gått igenom alla de 62 metaller som finns i det periodiska systemet och listat de som bedöms som ”kritiska”. Bedömningen har gjorts utifrån hur vanligt förekommande de är globalt, om de orsakar extra höga miljökostnader och vilka metaller som är viktiga och inte kan ersättas för vissa tillämpningar.

– Många av de metaller som traditionellt används vid tillverkning, såsom zink, koppar och aluminium, visar inga tecken på någon sårbarhet. Men andra metaller är kritiska i produktionen av nyare teknik – såsom smartmobiler, infraröd optik och medicinsk bildbehandling – och kan vara svårare att få tillgång till under de kommande årtiondena, säger Thomas Graedel, Clifton R. Musser professor i industriell ekologi vid Yale School of Forestry & Environmental Studies och huvudförfattare av rapporten.

Studien – som byggde på tidigare forskning, information från industrin och expertintervjuer – representerar enligt forskarna den första fackgranskade bedömning av hur kritisk tillgången är bland alla planetens metaller och halvmetaller. Forskarna har bedömt försörjningsrisker, miljökonsekvenser, och sårbarhet på grund av restriktioner. Riskerna beror alltså inte bara på geologisk global tillgång. Andra viktiga faktorer är sannolikheten för att finna effektiva alternativ i produktionsprocesser, i vilken grad malmfyndigheterna är geopolitiskt koncentrerade, tillståndet för gruvtekniken, regelverk, geopolitiska initiativ, regional instabilitet och ekonomisk policy.

Bland de faktorer som bidrar till extrema ”kriticitetsutmaningar” är höga geopolitiska koncentrationer av primärproduktionen (till exempel kommer 90 till 95 % av den globala tillgången på sällsynta jordartsmetaller från Kina); brist på tillgängliga substitut (det finns ingen fullgod ersättning för indium, som används i datorer och bildskärmar till mobiltelefoner); och politisk instabilitet (en betydande andel av tantal kommer från krigshärjade Kongo-Kinshasa).

Forskarna har också analyserat hur återvinningsgraden har utvecklats under åren och i vilken grad olika branscher kan utnyttja material från "icke-oskuld"-källor. Men de relativt sällsynta materialen som har blivit avgörande för viss modern elektronik är mycket svårare att återvinna eftersom de används i sådana små mängder.

– Jag tror att dessa resultat bör skicka ett meddelande till produktdesigners att spendera mer tid att tänka på vad som händer efter det att deras produkter inte längre används. Mycket av det som gör återvinningen av dessa material svår är deras design. Det verkar som om det är dags att tänka lite på slutet för dessa produkter.

De fann också leveransgränser för många specifika metaller som är kritiska för den framväxande elektroniksektorn (inklusive gallium och selen). Det finns även miljömässiga konsekvenser av brytning och bearbetning av platinagruppens metaller, guld och kvicksilver. För stål-legeringselement (inklusive krom och niob) och element som används i högtemperatur-legeringar (volfram och molybden), är den största sårbarheten förknippad med utbudsrestriktioner.

Rapporten, som publicerats i Proceedings of National Academy of Sciences, sammanfattar Yale-gruppens femårsbedömning om hur kritisk planetens metallresurser är i relation till en ökande global efterfrågan och den ökande komplexiteten i moderna produkter.

Filed under: Utländsk Teknik