Professorer: Vi skal genopfinde grønne teknologier uden grundstoffer fra usikre leverandører

Den grønne omstilling kræver store mængder kritiske råstoffer. Nogle har vi selv, men andre er vi tvunget til at købe af udemokratiske regimer. Men med materialeforskning kan vi genopfinde centrale teknologier, der kun består af råstoffer, vi kan købe af andre EU-lande, skriver tre professorer.

Når vi skal sikre råstofferne til den grønne omstilling, er der en løsning, som navigerer udenom både manglende volumen i genbrugsscenarier og den uønskede afhængighed af usikre leverandører, skriver Dorthe Bomholdt Ravnsbæk, Mogens Christensen og Kim Lefmann. — Når vi skal sikre råstofferne til den grønne omstilling, er der en løsning, som navigerer udenom både manglende volumen i genbrugsscenarier og den uønskede afhængighed af usikre leverandører, skriver Dorthe Bomholdt Ravnsbæk, Mogens Christensen og Kim Lefmann.Foto: Henning Bagger/BAG/Ritzau Scanpix

Dette indlæg er alene udtryk for skribentens egen holdning. Alle indlæg hos Altinget skal overholde de presseetiske regler.

Direktøren for Geus, Flemming Larsen, forklarer i Altinget 22. september, hvordan cirkulær økonomi ikke kan sikre råstofferne til den grønne omstilling.

Flemming Larsen pointerer blandt andet, at behovet for litium til litium-ion-batterier 42-dobles frem mod 2040. Også behovet for kobber, kobolt, mangan og sjældne jordartsmetaller, for eksempel neodymium, vil eksplodere. Neodymium er altafgørende for de magneter, som muliggør vindmøller.

Der skal altså, påpeger Flemming Larsen, brydes råstoffer i stor stil. EU-kommissionen har ligefrem udpeget et større antal mineralske råstoffer, som er kritiske for Europa.

Det medfører en stor udfordring. For som med olie og gas skal vi importere mange af de råstoffer. Og selvom Grønland er foreslået som en mulig fremtidig leverandør, så er de største distributører i dag regimer, vi ikke ønsker at være afhængige af.

En pointe den nuværende energikrise sætter en tyk streg under.

Men der er en tredje løsning, som navigerer udenom både manglende volumen i genbrugsscenarier og den uønskede afhængighed af usikre leverandører.

Materialer er nøglen til fremtiden

Løsningen er målrettet forskning mod at genopfinde centrale grønne teknologier, uden de grundstoffer, hvor forsyningssikkerheden er udfordret. Det lyder besnærende simpelt, men kræver selvfølgelig en stor indsats af forskere, universiteter og virksomheder.

I dag fungerer superledere ved ekstremt lave temperaturer eller høje tryk, men endnu ikke under almindelige forhold. Finder vi den nøgle, så ændrer det alting.
Dorthe Bomholdt Ravnsbæk, Mogens Christensen og Kim Lefmann
Professorer

Fra vores egen forskning er batterier et fint eksempel. Batterier med høj kapacitet og holdbarhed afhænger i dag af grundstoffer som kobolt og litium. Vi kan sagtens bygge batterier af stoffer, der er billigere og nemmere at skaffe. Men de fungerer endnu ikke til for eksempel elbiler eller lagring af overskydende grøn strøm.

Et andet eksempel er de magneter, som får vindmøller til at producere energi. Magneter består hovedsageligt af jern, men optimale vindmøllemagneter indeholder neodymium. Det gør de, fordi grundstoffet stabiliserer magnetismen i jern, og gør ekstra kraftige magneter mulige.

Det er forskningens opgave at forstå, hvad der sker i batterier og magneter - både når de virker og ikke virker. Forskningsfeltet hedder materialeforskning, og blandt de vigtigste værktøjer er røntgen- og neutronstråling, som tillader studier på atomart niveau.

For eksempel er det muligt at se, hvad der sker i et batteri, mens det af- eller oplader. Hvordan placerer ionerne sig i forhold til hinanden? Hvad sker der i elektroderne, når batteriets ydeevne forbedres eller forringes? Herfra kan vi udlede, hvilke parametre der skal justeres for at overvinde batteriernes største udfordringer.

Læs også

Geus-direktør: Cirkulær økonomi kan ikke sikre os nok kritiske råstoffer til den grønne omstilling

Debat

Grøn strøm er ikke nok

En af dem er altså batterier af høj kvalitet uden eksotiske grundstoffer. De vil gøre os uafhængige af usikre handelspartnere – og gøre batterierne mere miljøvenlige og billigere. Undervejs kan forskningen hjælpe med at accelerere batteriets opladningshastighed, og øge dets kapacitet.

Samtidig arbejder materialeforskningen på andre af den grønne omstillings store udfordringer, for eksempel transporten af strøm. For når vi lægger vindmølleparker midt i Nordsøen ved de fremtidige energiøer, så skal strømmen ind til land.

Danmark står i en unik position til materialefremskridt, lad os udnytte den mulighed.
Dorthe Bomholdt Ravnsbæk, Mogens Christensen og Kim Lefmann
Professorer

Det er dog kun rentabelt på afstande under cirka 800 kilometer på grund af forskellige tab i nutidens højspændingskabler. I dag er klodens energinet derfor opbrudt i blokke, der kun sporadisk hænger sammen.

Løsningen er kabler af såkaldte superledere, hvor strøm løber uden tab. I dag fungerer superledere ved ekstremt lave temperaturer eller høje tryk, men endnu ikke under almindelige forhold. Finder vi den nøgle, så ændrer det alting.

Ovenstående kan opsummeres meget klart, som energiforskeren professor Frede Blaabjerg fra Aalborg Universitet gjorde i Ingeniøren i januar 2022: ”De næste store spring på mit område baserer sig næsten alle sammen på, at grundvidenskaben leverer nye materialer.”

Unik position i Danmark

Som nævnt er kilder til røntgen- og neutronstråling kritiske for materialeforskningen. Vi har dem ikke i Danmark, men om få år åbner et banebrydende forskningsanlæg i svenske Lund. European Spallation Source, ESS, bliver den allerstærkeste neutronkilde, videnskaben nogensinde har haft adgang til.

ESS er finansieret og ejet af 13 europæiske lande, herunder Danmark, som sammen med Sverige er værter for faciliteterne. Det tager tid at bygge en facilitet som ESS, der har været 20 år undervejs. Men Danmark har brugt tiden til at forberede sig.

Vi har endda forfattet en national strategi for udnyttelse af anlægget. Og som nation er vi perfekt positioneret. Der er kortere til Lund selv fra Aalborg end fra for eksempel Stockholm. ESS er desuden nabo til røntgenkilden MAX-IV. Og synergien mellem de to faciliteter er uvurderlig for materialeforskningen.

Vores pointe er derfor, at Danmark står i en unik position til materialefremskridt. Lad os udnytte den mulighed - også selv om vi lige nu hellere vil lede efter midler til - og hurtige løsninger på - energikriser og truende konflikter.

Lad os modne de danske forskningsmiljøer og det danske virksomhedssamarbejde til at benytte ESS. På den måde får Danmark fuld valuta for de midler, vi har brugt og fremover vil spendere på driften af anlægget.

En materialerevolution kan løse mange af de udfordringer, vi står overfor i satsningen på et uafhængigt og robust energisystem på europæiske hænder.

Læs også