Unequal and fragmented futures increase the material cost of decarbonisation

De wereld probeert momenteel weg te bewegen van het verbranden van fossiele brandstoffen zoals kolen en olie, en beweegt zich in plaats daarvan naar energiebronnen die geen koolstof aan de atmosfeer toevoegen. Deze transitie leunt zwaar op nieuwe technologieën: zonnepanelen, windturbines en elektrische voertuigen. Hoewel deze machines op schone energie draaien, worden ze vanaf de basis gebouwd met behulp van een specifieke set grondstoffen die in de aardkorst worden gevonden, zoals koper, lithium en kobalt. Deze worden vaak kritieke mineralen genoemd omdat ze essentieel zijn voor de nieuwe energiesystemen, maar niet zo overvloedig of gemakkelijk toegankelijk zijn als het ijzer en staal dat werd gebruikt voor de oudere infrastructuur. Jarenlang hebben experts geprobeerd te raden hoeveel van deze materialen de wereld nodig zal hebben om klimaatdoelen te halen. De meeste van deze schattingen gingen ervan uit dat de wereld op de meest efficiënte, goedkoopste manier zou handelen om emissies te verminderen. De echte wereld is echter zelden zo eenvoudig. Het wordt gevormd door hoe rijk of arm verschillende landen zijn, hoe goed landen met elkaar samenwerken en hoe mensen hun leven vormgeven. Deze sociale en economische omstandigheden kunnen de hoeveelheid vereiste grondstoffen net zo sterk beïnvloeden als de klimaatdoelstellingen zelf.

Een team onderzoekers aan de Universiteit van Cambridge zette zich in om te begrijpen hoe deze complexe, reële omstandigheden de materiële behoeften van decarbonisatie beïnvloeden. Ze keken niet alleen naar één ideaal scenario; in plaats daarvan modelleerden ze vijf zeer verschillende mogelijke werelden, variërend van een toekomst waarin de wereld vredig samenwerkt om ongelijkheid te verminderen, tot een toekomst waarin landen naar binnen keren, agressief concurreren en worstelen met diepe sociale verdeeldheid. Voor elk van deze vijf scenario's berekenden ze hoeveel kobalt, koper, grafiet, lithium, nikkel en zeldzame aardelementen er elk jaar nodig zouden zijn vanaf nu tot 2050. Ze bekeken voor elk scenario twee versies: één waarin landen hun huidige pad blijven volgen zonder extra klimaatactie, en één waarin ze er succesvol in slagen om de Parijs-akkoorden na te leven om de opwarming van de aarde te beperken. Door deze complexe simulaties uit te voeren, ontdekten de onderzoekers dat het pad dat de wereld bewandelt belangrijker is dan voorheen werd gedacht. In elk scenario stijgt de vraag naar deze mineralen, maar de omvang van die stijging hangt volledig af van de sociale en economische keuzes die we maken.

De studie laat zien dat als de wereld een pad van duurzaamheid volgt, waarbij landen samenwerken en mensen minder energie en minder privévoertuigen gebruiken, de vraag naar deze mineralen aanzienlijk lager is. In deze optimistische toekomst kan de wereld haar klimaatdoelen bereiken terwijl ze ongeveer een kwart tot een derde minder van deze materialen gebruikt vergeleken met andere scenario's die in lijn zijn met Parijs. Echter, als de wereld beweegt naar een toekomst die wordt gedefinieerd door ongelijkheid of regionale rivaliteit, schieten de kosten in grondstoffen omhoog. In deze gefragmenteerde toekomsten is het nodig om 150 tot 250 procent meer mineralen te hebben dan de baselines van vandaag om dezelfde klimaatdoelen te halen. Dit komt niet doordat het klimaatdoel moeilijker te bereiken is, maar omdat de manier waarop we het bereiken verandert. In ongelijke of verdeelde werelden neigen mensen naar meer consumptie, verspreidt technologie zich langzamer en vertrouwen landen op specifieke, materiaalintensieve technologieën in plaats van efficiëntere alternatieven te vinden. Bijvoorbeeld, in een toekomst van regionale rivaliteit zou Europa bijvoorbeeld kunnen vasthouden aan oudere batterijtypes die meer kobalt vereisen, terwijl in een toekomst van ongelijkheid een snelle groei in Zuid-Azië een enorme vraag naar infrastructuur en voertuigen zou aanjagen, die beide mineraalintensief zijn.

De onderzoekers ontdekten ook dat de locatie van deze vraag drastisch verschuift afhankelijk van de toekomst. In een wereld van regionale rivaliteit blijft de behoefte aan mineralen zoals kobalt en nikkel hoog in Europa vanwege specifieke technologische keuzes daar. In een wereld van ongelijkheid verschuift de vraag zwaar naar Zuid-Azië naarmate die regio groeit. Dit betekent dat de uitdaging om deze materialen veilig te stellen niet alleen gaat over hoeveel de wereld in totaal nodig heeft, maar over waar die behoefte geconcentreerd is. Een toekomst van fragmentatie maakt de toeleveringsketen moeilijker te beheren, precies op het moment dat handel en samenwerking waarschijnlijk het zwakst zijn. De studie suggereert dat de moeilijkheid van het behalen van klimaatdoelen niet alleen vaststaat door de temperatuurlimiet alleen. In plaats daarvan wordt het gevormd door de sociaaleconomische omstandigheden waaronder we dit proberen te bereiken. Als de wereld ongelijker of meer verdeeld raakt, zal de transitie naar schone energie een veel zwaardere winning van de hulpbronnen van de aarde vereisen, wat potentieel nieuwe risico's voor toeleveringsketens creëert en de kosten van de transitie verhoogt.

Het team gebruikte een geavanceerd computermodel dat bijhoudt hoeveel machines er bestaan, hoe lang ze meegaan en hoe ze in de loop van de tijd worden vervangen. Ze combineerden dit met een mondiaal economisch model om te zien hoe verschillende sociale scenario's uitpakken. Ze ontdekten dat de wereld in een duurzame toekomst economisch kan groeien terwijl ze feitelijk minder mineralen per persoon gebruikt, omdat mensen meer vertrouwen op openbaar vervoer en gedeelde diensten. In contrast hiermee, in toekomsten die worden gekenmerkt door ongelijkheid, drijft de rijke elite in ontwikkelende regio's de vraag naar private, materiaalintensieve technologieën aan, terwijl de armen worden achtergelaten. Dit creëert een situatie waarin de rijkste delen van de wereld wel het geld kunnen hebben om de technologie te kopen, maar het mondiale systeem de coördinatie mist om het efficiënt op te bouwen. De studie suggereert dat het simpelweg proberen te extraheren van meer mineralen of het bouwen van meer fabrieken niet genoeg is. Om de transitie haalbaar te maken, moet de wereld ook focussen op het verminderen van de hoeveelheid benodigde materialen per persoon door middel van beter openbaar vervoer, producten die langer meegaan en internationale samenwerking. Zonder deze veranderingen zou het pad naar een schone toekomst geblokkeerd kunnen raken door de zeer materialen die we nodig hebben om deze te bouwen.