Ministerie I&W
Materiaalvraag van de energietransitie
De opdracht
Kritieke- en strategische materialen (CRMs) spelen een belangrijk rol in de Nederlandse economie. De productie van CRMs is sterk geconcentreerd. Recente geopolitieke ontwikkelingen laten de risico’s van deze sterke afhankelijkheid zien, en onderstrepen het belang van leveringszekerheid van deze grondstoffen. In de huidige beleidscontext gaat er veel aandacht naar het veiligstellen van het aanbod van CRMs, maar we kunnen onze afhankelijkheden ook verlagen door de vraag naar CRMs te verminderen. Daarom heeft het Ministerie van Infrastructuur & Waterstaat Copper8 en TU Delft gevraagd te onderzoeken hoe we de vraag naar CRMs en permanente magneten met circulaire ontwerpstrategieën kunnen verminderen.
Context
Kritieke- en strategische materialen (CRMs) spelen een belangrijke rol in onder meer de energietransitie, elektronica, digitalisering, lucht- en ruimtevaart en defensie. Permanente magneten worden gemaakt van neodymium, ijzer en boor (NdFeB). Deze magneten zij een voorbeeld van de toepassing van CRMs specifiek in windmolens, elektrische auto’s en medische apparatuur. De vraag naar deze materialen groeit snel en stijgt voor praktisch alle toepassingen. De combinatie van een sterke afhankelijkheid de geografische concentratie van deze materialen maken Europa kwetsbaar voor ketenverstoringen. Geopolitieke spanningen vergroten de onzekerheden. Bestaand beleid richt zich vooral op leveringszekerheid door het vergroten van het aanbod door Europese productie- en recyclingketens op te bouwen, nieuwe mijnbouw te ontwikkelen en afspraken met grondstofrijkelanden. Deze maatregelen kosten vaak lange tijd om in te voeren. De vraagzijde krijgt daarnaast minder aandacht. Een belangrijke vraag is daarom: hoe kunnen producten zo worden ontworpen dat ze minder CRMs nodig hebben?
De vraag
Er zijn parallel twee studies uitgevraagd:
- Breng voor drie productgroepen in kaart hoeveel CRMs nodig zijn tot aan 2050 in een business-as-usual scenario. Geef vervolgens aan hoe deze vraag naar CRMs verlaagd kan worden als gevolg van het toepassen van circulaire (ontwerp)strategieen. Welke beleidsinzet is nodig om de vraag te verlagen?
- Breng voor drie productgroepen in kaart hoeveel Permanente magneten nodig zijn tot aan 2050 in een business-as-usual scenario. Geef vervolgens aan hoe de vraag naar Permanente magneten verlaagd kan worden als gevolg van het toepassen van circulaire (ontwerp)strategieen. Welke beleidsinzet is nodig om de vraag te verlagen?
De vereisten
De onderzoeken moeten inzicht geven in de mogelijkheden én gevolgen van verschillende ontwerpkeuzes, zowel technisch als beleidsmatig. Hierbij is het in de eerste plaats belangrijk om de verschillende toepassingen te onderzoeken, zodat effecten niet alleen beoordeeld worden op materiaalgebruik, maar ook op bijvoorbeeld functionaliteit en levensduur. Dit om te voorkomen dat efficiënte ontwerpkeuzes zouden leiden tot een kortere levensduur, functieverlies of hogere milieudruk elders in de keten wat ten koste zou gaan van andere circulaire doelstellingen. Daarnaast moet de analyse toepasbaar zijn op producten die strategisch relevant zijn voor de Nederlandse economie.
Het proces
Samen met TU Delft is een analyse gedaan van zes representatieve productgroepen. Hiervoor zijn vijf stappen doorlopen:
- Allereerst is een keuze gemaakt van een drietal producten per studie die strategisch relevant zijn voor de Nederlandse economie;
- Vervolgens is de huidige en toekomstige vraag naar CRMs in kaart gebracht tot en met 2050;
- Op basis van literatuur en interviews zijn verschillende vraag-reducerende maatregelen opgehaald en beoordeeld op basis van hun effectiviteit en haalbaarheid, ook zijn de eventuele neveneffecten (bijv. Efficientie) in kaart gebracht;
- Aan de hand van deze maatregelen is de potentiele vraagreductie van CRMs in kaart gebracht;
- Tot slot is in kaart gebracht welke beleidsinzet nodig is om de vraagreductie op gang te brengen.
Het resultaat
In beide onderzoeken is naar voren gekomen dat circulaire ontwerpstrategieën de toekomstige vraag naar CRMs en permanente magneten sterk kunnen verlagen. In het onderzoek rondom permanente magneten kan bij alle drie de productgroepen de reductie oplopen tot meer dan 50%. Bij het onderzoek naar CRMs in het algemeen kan de reductie zelfs oplopen tot 80%. Met name strategieën gericht op levensduurverlenging (slow the loop), kunnen de vraag naar kritieke en strategische grondstoffen sterk verlagen.
Deze uitkomsten staan in sterk contrast met de huidige beleidsinzet waarbij er op dit moment met name aandacht is voor het opbouwen van Europese productie- en recyclingketens en het (mede daardoor) diversifiëren van de toeleveringsketens. Deze maatregelen grijpen in op de aanbodzijde en vergen een langere tijdshorizon. Het opbouwen van verwerkings- en raffinagecapaciteit in Europa kost jaren, en ook het sluiten van leveringsafspraken met grondstoffenrijke landen is een traag proces.
De ontwerpstrategieën die in dit rapport zijn onderzocht bieden op kortere termijn kansen om de vraag naar CRMs substantieel te verlagen. Daarmee is dit onderzoek voor zowel producenten als beleidsmakers relevant en biedt concrete handelingsperspectieven en ontwerpstrategieën, en daarmee de afhankelijke positie van de Nederlandse economie verbeteren.
