Van industrieel afval tot strategische mineralen.

Rode modder, een giftig afvalproduct van de aluminiumsmelterij, wordt door de VS opnieuw beoordeeld als een strategische minerale grondstof. In de race om de controle over de wereldwijde toeleveringsketen experimenteren de VS met de mogelijkheid om veel zeldzame metalen terug te winnen die in dit "schroot" verborgen zitten.

De wereldwijde aluminiumindustrie produceert jaarlijks meer dan 150 miljoen ton rode modder. (Bron: Discovery Alert)

In de huidige technologische concurrentie ligt het voordeel van een land niet alleen in het eindproduct, zoals chips, satellieten, radar of defensiematerieel. Achter deze producten schuilt een minder opgemerkte, maar cruciale basis: de materialen.

Zonder geschikte materialen is het zelfs voor geavanceerde ontwerpen lastig om ze in productie te nemen. Zonder een stabiele aanvoer kan een hightech productielijn ontregeld raken. Daarom worden kritieke metalen zoals gallium, scandium en bepaalde zeldzame aardmetalen steeds meer gezien als onderdeel van de economische en industriële veiligheid.

Waarom zijn gallium en scandium belangrijk?

Gallium en scandium zijn geen metalen die bij het grote publiek bekend zijn, maar ze spelen een bijzondere rol in hightech productieketens.

Gallium wordt gebruikt in halfgeleiderverbindingen, met name galliumarsenide en galliumnitride, materialen die toepassingen vinden in elektronica, telecommunicatie, LED's, zonnecellen en vele andere hightechsystemen. In sommige toepassingen presteren galliumverbindingen beter dan traditioneel silicium vanwege hun vermogen om te werken bij hoge frequenties, hoge vermogens of in extreme omstandigheden.

Scandium krijgt opnieuw veel aandacht in de legeringsindustrie. In combinatie met aluminium vormt scandium een ​​lichtgewicht, sterke legering met een groot potentieel in de lucht- en ruimtevaart en toepassingen die een hoge sterkte-gewichtsverhouding vereisen. Opvallend is dat, volgens de website Discovery Alert , de wereldwijde productie van scandiumoxide momenteel slechts 10-15 ton per jaar bedraagt, een zeer klein aantal in vergelijking met de snel toenemende vraag, wat leidt tot een structureel tekort. De waarde van scandium ligt daarom niet in het grote verbruik, maar in het vermogen om materiaaleigenschappen te verbeteren en in de onvervangbare schaarste ervan.

Dit is een gemeenschappelijk kenmerk van veel strategische mineralen: ze worden misschien niet in enorme hoeveelheden gebruikt, maar ze zijn moeilijk te vervangen. Een kleine hoeveelheid materiaal kan de prestaties van een heel systeem bepalen. Voor industrieën zoals de halfgeleiderindustrie, telecommunicatie, schone energie en defensie is de stabiliteit van de materiaallevering een fundamentele voorwaarde.

knelpunten in de toeleveringsketen

Voor de VS is het grootste probleem dat sommige cruciale materialen onvoldoende binnenlandse aanvoer hebben. Bij gallium is de wereldwijde aanvoer sterk geconcentreerd in China. Ook bij scandium ontbreekt het de VS aan significante binnenlandse mijnbouw- of commerciële winningscapaciteit.

Deze afhankelijkheid is niet alleen een economisch probleem. In de context van technologische en handelsconcurrentie tussen grote mogendheden kan de beschikbaarheid van mineralen een drukmiddel worden. Wanneer een kritieke grondstof onderworpen is aan exportbeperkingen, lopen bedrijven die ervan afhankelijk zijn het risico op prijsstijgingen, tekorten of de noodzaak om op korte termijn alternatieve bronnen te vinden.

Jarenlang leidde globalisering tot kostengeoptimaliseerde toeleveringsketens. Maar naarmate de geopolitieke concurrentie toenam, bleek die aanpak ontoereikend. Een goedkope, maar te geconcentreerde toeleveringsbron kon riskant worden. Een efficiënte toeleveringsketen die afhankelijk was van één land, kon kwetsbaar worden bij beleidswijzigingen.

Voor de VS is de uitdaging niet alleen het vinden van meer erts. Het moeilijkste is het opbouwen van de hele keten: winning, raffinage, verwerking, standaardisatie en integratie van de materialen in industriële systemen. Zonder grondstoffen en verwerkingscapaciteit blijft een land afhankelijk van externe bronnen.

In deze context wordt rode modder, een afvalproduct dat ontstaat tijdens de raffinage van aluminiumoxide uit bauxieterts, door de VS opnieuw geëvalueerd, omdat het een secundaire bron zou kunnen worden van verschillende strategische metalen zoals gallium en scandium.

Van afval naar potentiële bron

Rode modder is een bijproduct van de aluminiumproductie, een tussengrondstof voor de aluminiumproductie. Vanwege de complexe samenstelling en hoge alkaliteit wordt rode modder doorgaans opgeslagen in speciale reservoirs of stortplaatsen.

Al decennialang wordt rode modder vooral gezien als een milieuprobleem: het moet op een veilige manier worden beheerd, waarbij lekkages moeten worden voorkomen en bodem- en watervervuiling moet worden vermeden. De wereldwijde aluminiumindustrie loost jaarlijks ongeveer 150 miljoen ton rode modder, maar het hergebruikspercentage bedraagt ​​momenteel slechts ongeveer 2%.

Maar rode modder is niet zomaar afval. Het kan namelijk ook de metalen bevatten waar de VS een tekort aan heeft. In een interview met het informatieplatform AL Circle ... In mei verklaarde professor Greeshma Gadikota van Columbia University dat het galliumgehalte in rode modder doorgaans tussen de 50 en 80 ppm ligt (wat betekent dat in 1 ton rode modder...). Het zal ongeveer 50 tot 80 gram metaal (gallium) bevatten, 70-120 ppm scandium en zeldzame aardmetalen variërend van 400 tot 2000 ppm, afhankelijk van de bauxietbron.

Rode modderpoel 4 bij de Atalco-aluminiumraffinaderij in Gramercy, Louisiana, VS. (Bron: Louisiana Illuminator)

Onafhankelijke studies hebben ook aangetoond dat de scandiumconcentraties in rode modder 100-800 ppm kunnen bereiken, wat hoger is dan in de meeste primaire afzettingen die momenteel wereldwijd worden ontgonnen. Titaandioxide varieert van 1-10%, terwijl scandium naar schatting tot 95% van de totale economische waarde van zeldzame aardmetalen in rode modder vertegenwoordigt.

In plaats van alleen op zoek te gaan naar nieuwe afzettingen, beginnen Amerikaanse onderzoekers en bedrijven ook bestaande secundaire bronnen te onderzoeken. Volgens professor Gadikota bevat de afvalstortplaats Gramercy in Louisiana, de enige aluminiumraffinaderij in de VS, meer dan 30 miljoen ton rode modder. Als het scandiumgehalte daar ongeveer 80 ppm bereikt, zou de totale hoeveelheid opgeslagen scandium 2400 ton kunnen bedragen. Het geschatte potentiële gehalte aan titaniumoxide is 0,6 miljoen ton, wat overeenkomt met 40-60% van de totale jaarlijkse vraag naar titaniumdioxide in de VS.

Dit is ook de reden waarom het Amerikaanse ministerie van Defensie 29,9 miljoen dollar heeft geïnvesteerd in het mijnbouw- en mineralenverwerkingsbedrijf ElementUSA voor de bouw van een proefinstallatie in Gramercy, terwijl het bedrijf plannen heeft aangekondigd voor de bouw van een commerciële fabriek van 850 miljoen dollar.

In januari kondigde Atlantic Alumina, een producent en raffinader van aluminiumoxide, een strategisch partnerschap van 450 miljoen dollar aan met de federale overheid voor de bouw van Amerika's eerste grootschalige galliumproductie-installatie. Dit zijn duidelijke signalen dat het verhaal van de rode modder de laboratoria voorbij is.

Het terugwinnen van metalen uit rode modder heeft twee gelijktijdige gevolgen: het vermindert de milieudruk als een deel van het afval kan worden verwerkt en hergebruikt, en het opent de mogelijkheid om de binnenlandse levering voor hightechindustrieën aan te vullen zonder volledig afhankelijk te zijn van nieuwe mijnbouw, wat vaak vele jaren duurt en te maken heeft met milieueisen, vergunningen en maatschappelijke tegenstand.

Natuurlijk kunnen secundaire bronnen zoals rode modder de traditionele mijnen niet volledig vervangen, maar ze kunnen wel deel uitmaken van een diversificatiestrategie. Niet alle rode modderafzettingen zijn echter hetzelfde. De samenstelling hangt af van de bauxietbron, de raffinagetechnologie en de omgevingsomstandigheden. Onderzoeksprojecten moeten beginnen met monsteranalyse, het bepalen van het gehalte, het evalueren van het winningspotentieel en het berekenen van de kosten, voordat de vraag wordt beantwoord of het gewonnen product voldoet aan de industrienormen en concurrerend is met geïmporteerde bronnen.

Verwachtingen moeten niet te hooggespannen zijn.

Het is cruciaal om het verhaal van de rode modder niet als een kant-en-klare oplossing te beschouwen. Van idee tot commerciële productie is een lange weg, met minstens vier grote uitdagingen.

Technologisch gezien is het terugwinnen van metalen uit rode modder een complex proces. Bij gebruik van sterke chemicaliën is secundaire afvalverwerking noodzakelijk; bij een te hoog energieverbruik kan de milieuvriendelijkheid in twijfel worden getrokken.

Economisch gezien zouden het lage metaalgehalte en de hoge winningskosten het product duurder kunnen maken dan geïmporteerde bronnen, wat de commercialisering van het project zou kunnen belemmeren.

Qua schaal is een succesvol experiment met een paar kilogram monster geen garantie voor succes met miljoenen tonnen rode modder. Industriële schaal vereist compleet andere apparatuur, kapitaal en veiligheidsnormen.

Ook als het metaal wordt teruggewonnen, hebben bedrijven op de markt nog steeds industriële klanten, kwaliteitsnormen en langetermijncontracten nodig.

Het is daarom gepast om rode modder te beschouwen als een potentiële grondstof, niet als een "gegarandeerde schat". Het kan bijdragen aan het verminderen van risico's in de toeleveringsketen, maar het kan het huidige mineraalsysteem nog niet volledig vervangen.

Het verhaal van materiële concurrentie

Vanuit de rode modder kunnen we een breder perspectief hanteren op de concurrentie om materialen tussen grote economieën. In het hightechtijdperk dienen materialen niet langer slechts één enkele industrie, maar bevinden ze zich op het snijvlak van vele gebieden: schone energie, elektronica, telecommunicatie, luchtvaart, defensie en kunstmatige intelligentie.

Dit verandert de kijk op grondstoffen. Voorheen waren olie en gas essentieel voor de energiezekerheid. Tegenwoordig maken lithium, kobalt, zeldzame aardmetalen, gallium, scandium en vele andere materialen deel uit van de technologische zekerheid. Ze vervangen de traditionele energiebronnen niet, maar voegen een nieuwe laag van concurrentie toe.

De VS, Europa, Japan en Zuid-Korea streven er allemaal naar hun afhankelijkheid van sterk geconcentreerde bronnen te verminderen door middel van recycling, hergebruik, het aanleggen van voorraden, de ontwikkeling van alternatieve materialen en het aangaan van partnerschappen met landen die over betrouwbare grondstoffen beschikken. In deze context is rode modder een uitstekend voorbeeld van deze nieuwe denkwijze: onderschat secundaire grondstoffen niet.

Het verhaal van de rode modder illustreert een paradox van het hightechtijdperk: de meest geavanceerde industrieën kunnen afhankelijk zijn van materialen die ooit als afval werden beschouwd. Naarmate gallium, scandium en andere kritieke metalen knelpunten in de toeleveringsketen vormen, is rode modder niet langer alleen een milieuprobleem, maar zou het onderdeel kunnen worden van een materiaalstrategie. Of dit zich daadwerkelijk zal ontwikkelen, moet nog blijken.

Bron: https://baoquocte.vn/tu-chat-thai-cong-nghiep-den-khoang-san-chien-luoc-396981.html