Voorraadbeheer metalen

Analyses op materiaalniveau

Het doel van dit model is om voor verschillende metalen (aluminium, koper,…) interactieve infografieken te bekomen die nieuwe inzichten verschaffen in het duurzaam beheer van de metalen die aanwezig zijn op aarde. Naast analyses op materiaalniveau zijn met deze modellen ook scenario-analyses per toepassing mogelijk (voertuigen, windmolens, ...). Zo onderzocht de OVAM ook de materiaalimpact van de Vlaamse energietranstie.
 

Inleiding tot het rekenmodel

De beschikbaarheid van metalen staat steeds meer onder druk. Ook in Vlaanderen is deze druk merkbaar. Vlaanderen gebruikt namelijk ruwe materialen voor metalen door directe import en door indirecte import van (half)afgewerkte producten. Omdat vele metalen schaars zijn, is het belangrijk dat we ze duurzaam gebruiken. Bijvoorbeeld, door de beschikbare voorraad van een metaal duurzaam in te zetten.

De beschikbare voorraad bestaat enerzijds uit de voorraad in ontginbare mijnen en anderzijds uit de recupereerbaarheid uit de stadsmijn. De stadsmijn bevat schaarse materialen die in elektrische toestellen, auto's, etc. verwerkt zijn en die recupereerbaar zijn.

Wanneer ons productie- en consumptiepatroon leidt tot een geleidelijke vermindering van de beschikbare voorraad metaal, op nationaal niveau en op wereldniveau, is er geen sprake van duurzaamheid. De productie en consumptie gaan door tot de beschikbare voorraad op is. Het is dus essentieel dat we materiaalkringlopen goed organiseren. Zo vermijden we dat de materiaalvoorraden uitputten.

Om de vraag naar materialen door de Vlaamse economie in kaart te brengen, ontwikkelde het VITO in opdracht van de OVAM een methodologie. VITO creëerde een rekentool waarmee we onderzoeken hoe groot de stock van een metaal is en wat de vraag naar het metaal door de Vlaamse economie en huishoudens is. De OVAM wil zo inzicht krijgen in hoeveel metaal in de Vlaamse economie gebruikt wordt én hoeveel bij einde leven terug beschikbaar komt voor recyclage.

De basis van het model bestaat uit de stock én verschillende toepassingen van het metaal ('flows'). Het modelleert verschillende toekomstscenario's door de parameters 'substitutie van het metaal', 'inzamelgraad', 'recyclagegraad' en 'levensduurverlenging' per toepassing te definiëren. 
 

Ontwikkeling van het rekenmodel

In 2014 werd het model voor de eerste keer toegepast op aluminium. Het leidde tot een aantal interessante inzichten in de aluminiumkringloop in Vlaanderen.
In 2015 werd de basis, opgebouwd door het aluminiummodel, toegepast op koper. Het model werd getest op bruikbaarheid, het werd bijgeschaafd en het werd uitgebreid.  
 

In 2016-2017 werd met het model de vraag naar goud voor elektrische apparaten in de Vlaamse economie in kaart gebracht.

Daarna werd het model verder uitgewerkt voor specifieke productgroepen, zoals personenwagens.
 

Toepassing van het rekenmodel op personenwagens

De huidige focus van het voorraadmodel gaat vooral uit naar personenvervoer met de wagen en het effect hiervan op de broeikasgasuitstoot en materialenstocks. Hiervoor werden er een aantal scenario’s opgesteld door het VITO in het kader van het Steunpunt Circulaire Economie om de klimaatimpact van personenwagens op de broeikasgasuitstoot in te schatten. Dit om de haalbaarheid van het Vlaams Klimaatbeleidsplan 2021-2030 in te schatten. In dit plan staat dat tegen 2030 de broeikasgasuitstoot met 35% moet gereduceerd zijn ten opzichte van 2005. Elk van de vooropgestelde scenario’s geeft  dan weer of de doelstelling van het Vlaams Klimaatbeleidsplan gehaald wordt of niet. 

Bij elk van deze scenario’s werd vervolgens gekeken naar de haalbaarheid in termen van materialenstock. Om naar het materialengebruik te kijken, werd het voorraadmodel (of “stock & flow” model) gebruikt. Hierbij wordt gekeken naar waar stocks zich bevinden (type wagens of onderdelen ervan) en of deze al dan niet gerecycleerd worden. Hierbij werd de verkoop van verschillende types personenwagens en internationale handel in tweedehandsvoertuigen gecombineerd met levensduurmodellen en met technische aspecten zoals de gedetailleerde samenstelling van voertuigen. 

De focus van het onderzoek ging in 2021 naar het beter modelleren van elektrische voertuigen (kortweg, EV). Het model werd uitgebreid zodat het kan omgaan met toekomstige evoluties van type, samenstelling en massa van EV batterijen. Want als we het huidige wagenpark versneld willen vervangen door elektrische auto’s met batterijen in hun bestaande samenstelling, zullen heel veel Li-ion-batterijen nodig zijn en kan een schaarste aan een aantal van deze materialen ontstaan, zoals kobalt, koper, lithium en nikkel.

Dus het model brengt verschillende aspecten van de automarkt samen om op die manier een volledig beeld te verkrijgen van het uiteindelijke lot van de einde leven voertuigen (End of Life Vehicles, oftewel ELVs). Hiertoe wordt een personenwagen opgedeeld in verschillende componenten  (bv. skelet, aandrijving, interieur,…) waar vervolgens een samenstelling per type materiaal aan wordt gekoppeld. 

In de periode 2022-2023 zijn nieuwe scenario’s opgesteld en doorgerekend die in staat zijn te voldoen aan de klimaatdoelstelling zonder al te veel beslag te leggen op materialen zoals kobalt, lithium en nikkel. Deze scenario’s gaan uit van een versnelde introductie van de volledig elektrische wagen, meer thuis- en telewerk (post-corona) en meer autodelen. Lees meer hierover in het circulaire materiaalverhaal
‘Door hergebruik en herbestemming van batterijen uit elektrische voertuigen zijn minder materialen nodig om de klimaatdoelstelling te behalen’.
Het volledige rapport ‘Toekomstscenario’s voor het Vlaams voertuigenpark en milieu-impactanalyse van herbestemming van EV batterijen voor stationaire toepassingen is onderaan deze pagina te downloaden.

Toepassing van het rekenmodel op energietransitie

Een duurzame Vlaamse energietransitie is een belangrijke component in de realisatie van de Vlaamse klimaatdoelstellingen. In dit kader zetten het Vlaams energieplan en het Vlaams regeerakkoord 2019-2024 de krijtlijnen uit van de Vlaamse energietransitie van 2020 tot 2030. Centraal in deze energietransitie staan de verdere uitbreiding van het Vlaamse onshore windmolenpark, de toename in zonnepanelen en eveneens een uitrol van opslagsystemen voor energie. 

De verschillende technologieën bevatten echter verschillende (kritieke) metalen, waardoor deze energietransitie eveneens een aanzienlijke vraag inhoudt naar deze materialen. Gezien het mondiale belang van de energietransitie in de verschillende economieën, is mogelijke druk op de materialenvoorraad dus een belangrijk aandachtspunt. 

Lees meer hierover in het circulaire materialenverhaal ‘Selectieve inzameling, recyclage en energietransitie’.  Het volledige rapport is onderaan deze pagina te downloaden.