Liikkumisen sähköistämisessä sekä uusiutuvien energialähteiden hyödyntämisessä tarvittavat luonnonvarat ja niiden riittävyys
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2021-10-19
Department
Major/Subject
Sustainable Metals Processing
Mcode
CHEM3026
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
fi
Pages
144+3
Series
Abstract
Vuonna 2019 ilmestyneen IPCC:n raportin mukaan maailman hiilidioksidipäästöjen pitää vähentyä 45 % vuoden 2010 tasosta vuoteen 2030 mennessä, ja vuonna 2050 koko maailman tulisi olla hiilineutraali pitääksemme ilmaston lämpenemisen alle 1,5 asteessa. Suurimmat hiilidioksidipäästöt aiheutuvat energiantuotannosta ja toiseksi suurimmasta osasta on vastuussa liikenne. Saavuttaaksemme Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteet energiantuotannon ja liikenteen on muututtava perustavanlaatuisesti. Tuuli- ja aurinkovoiman osuus energiantuotannosta tulee kasvamaan merkittävästi ja liikenteessä sähköautot korvaavat polttomoottoriautot. Sähköautot sekä uusiutuvilla luonnonvaroilla tuotettu energia tarvitsevat enemmän harvinaisia ja kriittisiä metalleja kuin vanha teknologia. Samoista metalleista kilpailevat enenevässä määrin myös muut sektorit, kuten ICT, automaatio ja aseteknologiat. Maailmalla aletaan laajemmin havahtua tiettyjen metallien taloudellisen merkityksen kasvuun ja saatavuusriskeihin. Näiden kriittisten metallien tuotanto on maantieteellisesti hyvin keskittynyttä, mikä voi luoda geo- ja kauppapoliittisia jännitteitä. Työn tarkoituksena oli selvittää, kuinka paljon uudet teknologiat aiheuttavat kysynnän kasvua tietyille metalleille. Työn tutkimuskohteiksi rajattiin sähköisen liikenteen osalta sähköauto ja uusiutuvien energialähteiden osalta tuulivoima, osittain myös aurinkovoima. Käsiteltäviksi metalleiksi valittiin kupari, nikkeli, litium, koboltti, gallium, indium, seleeni, telluuri sekä harvinaisista maametalleista dysprosium, neodyymi ja praseodyymi. Työ sisälsi kirjallisuusosuuden ja laskentamallin, jonka avulla laadittiin ennusteet em. metallien kysynnälle. Tulosten mukaan lähes kaikkien metallien tuotantoa tulee kasvattaa merkittävästi, jotta kasvavaan kysyntään pystytään vastaamaan. Primäärituotannon lisäämisen lisäksi myös sekundäärituotantoa tulee kehittää. Globaali kestävyyskriisi pitää myös ratkaista eli pysäyttää luontokato ja lopettaa luonnonvarojen ylikulutus. Tuotannon lisääminen ei siis yksin riitä vaan lisäksi myös kysyntää tulee vähentää, esimerkiksi kehittämällä vähemmän kriittisiä metalleja kuluttavia teknologioita. Tarvitaan myös ohjauskeinoja, kuten hallinnollisia ja taloudellisia, tukemaan siirtymää kohti hiilineutraalia kiertotaloutta ja kannustamaan sekä nopeuttamaan kestävien ratkaisujen käyttöönottoa. Väestön- ja talouskasvun paineessa energian ja tavaroiden kulutuksen vähentäminen tulee olemaan haastavaa. Ilmastonmuutos on maailmanlaajuinen ongelma ja niin on myös metallien riittävyys, joten ratkaisujenkin pitäisi olla globaaleja eikä paikallisia.According to an IPCC report published in 2019, global CO2 emissions must be reduced by 45 % from 2010 levels by 2030, and by 2050 the whole world should be carbon neutral in order to limit global warming to 1.5 degrees. The largest CO2 emissions come from energy production and transport sector is responsible for the second largest share. To achieve the goals of the Paris Climate Agreement, these sectors must change fundamentally. The share of wind and solar power in energy production will increase significantly, and electric cars will replace internal combustion engines. Electric vehicles and energy produced from renewable resources need more critical metals than established technologies. Other sectors, such as ICT and defence technologies, are also competing for the same metals. The economic importance of critical metals and the risks of their supply are growing. The production of these critical metals is geographically highly concentrated and prone to geo- and trade-policy tensions. The aim of this work was to find out how much the new technologies increase the demand for certain critical metals. The research topics of the work were electric car and wind power for renewable energy sources, partly also solar power. Copper, nickel, lithium, cobalt, gallium, indium, selenium, tellurium and, of the rare earth elements, dysprosium, neodymium and praseodymium were selected as the metals to be considered. The work included a literature section and creation of a calculation tool, which was used to make forecasts for the demand for the metals in question. According to the results, the production of almost all metals must be significantly increased in order to be able to meet the growing demand. Secondary production of metals must also be significantly accelerated. The global sustainability crisis must also be resolved, i.e. halting the loss of biodiversity and ending the overconsumption of natural resources. Thus in addition to increasing production, demand must also be reduced, e.g. by developing technologies that consume less critical metals. Administrative and financial policies are also needed to support the transition to a carbon-neutral circular economy and accelerate the adoption of sustainable solutions. It will be very challenging to reduce the consumption of energy and consumer goods under the pressure of population and economic growth. Climate change is a global problem and so is the availability of metals, so the solutions should also be global and not only local.Description
Supervisor
Jokilaakso, AriThesis advisor
Avarmaa, KatriKlemettinen, Lassi
Keywords
kriittiset metallit, luonnonvarat, tuulivoima, sähköauto, litiumioniakku, ilmastonmuutos