Hollandiában szinte ugyanazok az aggodalmak és politikai szlogenek gerjesztik az indulatokat az alacsony hozzáadott-értékű munka és a vendégmunkások általi bevándorlás kapcsán, mint amit gombamód szaporodó akkumulátorgyárak okoznak Magyarországon. A holland logisztika, húsfeldolgozás és üvegházi termesztés felfutása olyan gazdaságpolitikai döntéseknek köszönhető, amely mára 800.000, többnyire közép- és kelet-európai vendégmunkással oldható meg. A kritikusok szerint amíg ez megoldható, addig sem kell további innovációba fektetni.[1]Az aggályok a területhasználat korlátaira vagy a környezetvédelmi szempontokra támaszkodnak - ugyanakkor elsősorban a népességnövekedésből adódó társadalmi feszültségek formájában csapódik le és kérdőjeleződik meg, ki jár ezzel jól, és ki fizeti meg végül az egész évben ehető friss eper, vagy az exportra termelt hústermékek társadalmi költségeit?
A holland zöldenergia termelés és –tárolás, az ipar és a mobilitás elektrifikációja, az ezekhez szükséges ritka nyersanyagok biztosítása azonban egyértelműen innovatív irányba halad. Mindannak ellenére, hogy a fosszilis energiahordozóktól való függőség kiváltása egy másik függőséggel fenyeget, mert a szél- és napenergia az ellátásbiztonság és a hálózatok terhelése miatt is anyag- és infrastruktúra-igényes.
Az Európai zöld megállapodás kapcsán a Leideni Egyetem még 2022 áprilisában publikálta a 2050-re biztosítandó energiaellátáshoz szükséges anyagokról szóló kutatását[2], mely szerint harmadával több alumíniumra és rézre, 10-15%-kal több cinkre és közel másfélszer több szilíciumra lesz szükség a mostani felhasználáshoz képest. Nagyságrenddel több nikkelt és kobaltot (100 illetve 330%-os növekedés), harmincötször több lítiumot használunk majd a század közepén, és összesen 3.000 tonna olyan ritkaföldfémet, mint a neodímium, a diszprózium és a prazeodímium.
A tanulmány szerint Európában a primer fémek iránti kereslet 2040-ben éri el a csúcsot, utána egyre önellátóbbak leszünk a visszaforgatásnak köszönhetően. Addig azonban fel kell építeni azokat az önmagában is energiaigényes finomítókapacitásokat, melyek megfelelnek a magas környezetvédelmi követelményeknek, valamint olyan megbízható és felelős beszállítókat kell találni, amelyek az ESG-normákat, azaz a környezeti-, társadalmi és irányítási alapelveket is tiszteletben tartják, például a gyermekmunka és a környezetszennyező technológiák kizárásával.
Hollandiában a TNO tudományos kutatóintézet számos egyetemmel, vállalattal és startuppal működik együtt, hogy a nyersanyagellátás kihívásai felkészülten érjék az energiaszektort. Jó példa a kobaltmentes elektromos autózás, az okostelefonok gyártásához és a körforgásos napelemekhez szükséges anyagok újrahasznosítása vagy a hidrogéntermelés kapacitásának fellendítése is.[3]
A Battery Competence Cluster innovatív akkumulátortechnológiákra specializálódik, mely nemcsak a személygépjárművek, hanem a buszok, teherautók és hajók eletrifikációjába kíván bekapcsolódni. A hollandok nem a gyártásba, hanem a gyártás fejlesztésébe, újgenerációs anyagokba és akkumulátorcellákba fektetnek.
Az anyagvisszanyerési célértékek teljesítése érdekében olyan körkörös módszereket dolgoznak ki, melyekkel a ritka fémek könnyebben visszanyerhetők. Az újrahasznosítás előtt azonban a second-use és a second-life megoldásokra is gondolnak. Például a konténerdaruk elhasznált akkumulátorai a telephenlyen belüli targoncákban még használhatók, később pedig stacionárius tároló eszközként vethetők be a hálózati infrastruktúra védelme érdekében.
Az eindhoveni Holst Centre területén a LionVolt olyan forradalmian új akkumulátortípuson dolgozik, mely 3D- és szilárdtest-technológián alapul.[4] Ezek az elemeket okosórákban alkalmazzák, ahol az egyelőre a folyékony elektrolitot szilárdtest-lítium akkumulátorra cserélik, és nagyon ígéretes lenne az elektromos járművekben való alkalmazásuk is. Ezeknek nemcsak gyorsabb a töltésük, de biztonságosabb is (a szilárdtest miatt nem gyúlékony), súlyuk könnyű és élettartamuk is hosszabb. A gyors töltést a SparkNano által fejlesztett vékonyréteg-technológia (sALD) biztosítja. Ezt a technológiát, az atomi rétegleválasztást (ALD) a számítógépes chipek gyártásában is használják, amely nemcsak sík-, hanem bonyolult felületen is nagy precizitással alkalmazható, azaz a többmilliárd pálcikából álló szilárdtest-akkumulátorokban is.[5]
A hosszútávú energiatárolás érdekében a power-to-gas technológia, praktikusan a hidrogéntermelés a legígéretesebb csapásirány. Azöld energiából adódó időszakos túltermelést ugyanis tárolni kell nemcsak a hálózat védelme, hanem a hatékonyság növelése miatt is. A hidrogéngáz ehhez kézenfekvő, karbonmentes energiahordozónak bizonyul, elektrolízissel történő előállítása azonban nemcsak az energiaigénye miatt költséges. Az elektrolizálóban használt membránt platinával vagy irídiummal vonják be, ami a katalizátor szerepét tölti be a vízatom hidrogén- és oxigénmolekulájának szétválasztásához. A jelenleg is ritka és drága nyersanyagokból 2050-re a jelenleginél világszinten huszonötezerszer nagyobb mennyiségre lenne szükség. Itt is a vékonyréteg-technológia a kulcs, és a legújabb áttörést jelenti a jelenleginél 25-46%-os hatékonyabb elektrolízerrel, mely kétszázszor kevesebb irídium felhasználásával jár. Ezt a petteni Faraday Lab[6] fejlesztette ki, mely Európa legnagyobb hidrogénenergiai kutatóközpontja.
Emellett a kritikus nyersanyagoktól való függés csökkentésére és az elektromos berendezések visszaforgatására is szükség van.A TNO az európai függőség csökkentésének stratégiájához, az ehhez szükséges állami intézkedésekhez is tudományos javaslatokat fogalmaz meg[7], például a kritikus nyersanyagok (CRM – Ctitical Raw Materials) készletezéséhez (stockpiling) az ellátási lánc sajátságait, a megváltozott geopolitikai környezetben a jövőbeni kereslet nagyságrendjét is figyelembe véve. Ilyen az orosz platina, palládium és titán-függőség, illetve az erős kínai importfüggőség az akkumulátorok tekintetében.
Láncszemléletű gondolkodás jellemzi a hulladékká váló napelemek jelenlegi kezelésének fenntarthatóbbá fejlesztését is. Hollandiában 2030-ra 50, 2050-re pedig 200 gigawatt csúcs napenergia-termelőkapacitás várható. A leselejtezett napelemek jelenleg hulladékshredderben végzik, hogy útépítési töltőanyagot gyártsanak belőle, pedig olyan ritka és értékes anyagokkal vannak bennük összeállítva, mint a szilícium, réz és ezüst. Először is a gyártást kell úgy optimalizálni, hogy a napelemek életciklusa végén ezek az anyagok szinte teljes mértékben kinyerhetők legyenek, és magasabb minőségben legyenek újrahasznosíthatók.
Nyolc európai ország 19 partnerszervezete dolgozik három éven át a 2022 év végén startolt PILATUSprojekten, melyek a napelemek tervezésétől a szétbontásukig a körforgásosságot tartja szem előtt. Hollandiából a delfti Uniresearch és a TNO vesznek részt a projektben, és a TNO ebben olyan alternatív anyagokat kutatja, melyek kevésbé károsak és jobban elérhetők.
A TNO a partnerekkel együtt vizsgálja a fotovoltarikus panelek alkalmazásához megfelelő polimereket, amelyeket körforgásos és bioalapú forrásokból nyernek. Olyan PV-hátlapon és napelem tokon dolgoznak, mely három réteg módosított poliolefinből áll. Ez védi a modult az UV-sugárzástól és a nedvességtől és garantálja az elektromos szigetelést is. A rétegek között nincs ragasztóanyag, és szétszereléskor teljes mértékben újrahasznosítható. A poliolefinek gyártásához fenntartható forrást kell keresni, például mert részben pálmaolajból készülnek, ugyanakkor ezzel elkerülhető a környezetre veszélyespolifluor-tartalmú alkil (PFAS) anyagok használata.[8]
[1]https://www.groene.nl/artikel/voorbij-de-xenofobe-oneliners
[2]https://eurometaux.eu/media/jmxf2qm0/metals-for-clean-energy.pdf
[3]https://www.tno.nl/nl/newsroom/insights/2023/08/grondstoftransitie-energietransitie/
[4]https://www.tno.nl/nl/samenwerken/tech-transfer/spin-offs-tech-transfer/lionvolt-revolutionair-type-batterij/
[5]https://www.tno.nl/nl/technologie-wetenschap/tech-transfer/spin-offs-tech-transfer/lionvolt-revolutionair-type-batterij/
[6]https://waterstofnhn.nl
[7]https://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/STUD/2022/740058/IPOL_STU(2022)740058_EN.pdf
[8]https://pilatus-project.eu/wp-content/uploads/sites/5/2023/12/Milestone-6-Highly-circular-module-materials-website-publication_.pdf
(A cikk eredetileg a Zöld Ipar Magazin 2024 áprilisi lapszámában jelent meg nyomtatásban.)
További hírek a kategóriából
