Overgang naar elektrische voertuigen kan ongewenste luchtvervuilingshotspots creëren in China en India

Onderzoek onthult mogelijke vervuilingshotspots door elektrische voertuigen

Hoewel elektrische voertuigen een hoeksteen zijn geworden van de wereldwijde energietransitie, heeft nieuw onderzoek van Princeton University aangetoond dat de verwerking van kritische mineralen voor batterijen van elektrische voertuigen vervuilingshotspots kan creëren nabij productiecentra.

De onderzoekers, die zich richten op China en India, ontdekten dat de nationale zwaveldioxide (SO2) emissies met tot 20% kunnen stijgen ten opzichte van de huidige niveaus als deze landen hun toeleveringsketens voor elektrische voertuigen volledig zouden domesticeren. Het merendeel van deze SO2-emissies zou voortkomen uit de verwerking en productie van nikkel en kobalt—belangrijke mineralen voor de batterijen van elektrische voertuigen van vandaag.

“Veel discussies over elektrische voertuigen richten zich op het minimaliseren van emissies uit de transport- en energiesector,” aldus Wei Peng, assistent-professor van publieke en internationale aangelegenheden aan het Andlinger Center for Energy and the Environment. “Maar we tonen hier aan dat de impact van elektrische voertuigen niet eindigt bij de uitlaatgassen van voertuigen of elektriciteit. Het gaat ook om de gehele toeleveringsketen.”

In hun publicatie in Environmental Science & Technology benadrukten de onderzoekers dat landen strategisch moeten nadenken over het opbouwen van schone toeleveringsketens terwijl ze decarbonisatieplannen ontwikkelen. Bij de productie van batterijen onderstreepten ze het belang van het ontwikkelen en handhaven van strikte luchtkwaliteitsnormen om ongewenste gevolgen van de transitie naar elektrische voertuigen te voorkomen.

“Als je diep genoeg graaft in een schone energietechnologie, zul je uitdagingen of afwegingen vinden,” zei Anjali Sharma, de eerste auteur van het onderzoek. “Het bestaan van deze afwegingen betekent niet dat we de energietransitie moeten stoppen, maar het betekent wel dat we proactief moeten handelen om deze afwegingen zoveel mogelijk te verminderen.”

Een verhaal van twee landen

China en India hebben goede redenen om SO2-emissies te vermijden: deze verbinding is een precursor van fijnstof en draagt bij aan tal van hart- en longproblemen. Beide landen kampen al met hoge niveaus van luchtvervuiling. Alleen al in 2019 waren ongeveer 1,4 miljoen vroege sterfgevallen in China en ongeveer 1,7 miljoen in India te wijten aan blootstelling aan fijnstof.

Toch bevinden de twee landen zich op verschillende ontwikkelingsniveaus van elektrische voertuigen. Peng merkte op dat in China een nationale toeleveringsketen voor elektrische voertuigen de norm is, terwijl India nog in de beginfase van ontwikkeling verkeert. Deze vergelijking hielp de onderzoekers om kortetermijnprioriteiten te identificeren terwijl ze beginnen met het opbouwen van een nationale toeleveringsketen voor elektrische voertuigen.

“China moet nadenken over hoe een bestaande toeleveringsketen kan worden opgeschoond, terwijl India de kans heeft om een betere toeleveringsketen vanaf de basis op te bouwen,” verklaarde Peng. “Beide situaties komen met hun eigen uitdagingen en kansen.”

In India zou de laaghangende vrucht de focus zijn op het opruimen van vervuiling uit de energiesector. Dit zou vereisen dat er strenge maatregelen voor SO2-emissiebeheersing worden afgedwongen voor thermische krachtcentrales, met gebruik van volwassen technologieën zoals rookgasontzwaveling. Voor China, dat al strikte emissiecontroles voor de energiesector heeft, moet de focus verschuiven naar het verminderen van SO2-emissies uit het batterijproductieproces, wat volgens de onderzoekers minder bekend is.

De onderzoekers benadrukten echter dat het negeren van emissies uit batterijproductie een kritieke vergissing zou zijn. In scenario’s waarin China en India hun toeleveringsketens volledig zouden onshoren, hielp de prioriteit van een schoner elektriciteitsnet nauwelijks of niet om de SO2-emissies te verlagen. Alleen scenario’s die zich richtten op het opschonen van batterijproductieprocessen vermeden SO2-vervuilingshotspots.

“Mensen gaan er over het algemeen vanuit dat de transitie naar groenere technologieën altijd voordelig zal zijn—er zullen klimaat- en luchtkwaliteitsvoordelen zijn,” zei Sharma. “Maar zonder rekening te houden met de productie, kun je de koolstof- en stikstofoxide-emissies verlagen, maar eindig je mogelijk met een verhoogde luchtvervuilingslast voor gemeenschappen nabij productiecentra.”

Mensgerichte benaderingen voor decarbonisatie

Hoewel de analyse zich richtte op China en India, betoogden de onderzoekers dat, als de vervuiling van batterijproductie niet wordt aangepakt, dit een steeds groter mondiaal probleem zal worden naarmate de adoptie van elektrische voertuigen toeneemt. Zelfs als landen zoals China en India de batterijproductie zouden uitbesteden, zou zonder strategieën om SO2-emissies te verminderen, het probleem simpelweg naar een ander land worden verplaatst.

“Het is belangrijk om elektrische voertuigen vanuit een perspectief van de wereldwijde toeleveringsketen te bekijken,” zei Sharma. “Zelfs als India zou besluiten geen nationale toeleveringsketen op te bouwen en in plaats daarvan batterijen uit elders zou importeren, zou de vervuiling niet verdwijnen. Het zou gewoon naar een ander land worden uitbesteed.”

Naast hun beleidsaanbeveling voor proactieve luchtkwaliteitsnormen, die waarschijnlijk op nationaal of subnationaal niveau zullen plaatsvinden, onderzochten de onderzoekers ook hoe veranderingen in de batterijchemie van elektrische voertuigen ongewenste SO2-emissies op een meer wereldwijde schaal kunnen vermijden.

Terwijl de meeste batterijen van elektrische voertuigen tegenwoordig afhankelijk zijn van kobalt en nikkel, zou de opkomst van alternatieve chemieën die ijzer en fosfaat gebruiken (de zogenaamde lithium-ijzer-fosfaatbatterijen) enkele van de zorgen rond het mijnen en verwerken van kobalt en nikkel kunnen omzeilen. Door deze twee mineralen te vermijden, resulteerden scenario’s met een hoge penetratie van lithium-fosfaatbatterijen in veel minder SO2-emissies uit de productie.

In alle gevallen zei Peng dat de bevindingen een herinnering zijn om mensen voorop te stellen bij het ontwerpen van decarbonisatieplannen, aangezien zelfs de meest veelbelovende technologieën ongewenste en onbedoelde gevolgen kunnen hebben.

“We weten veel over belangrijke technologieën voor het verminderen van koolstofemissies,” zei Peng. “Maar het andere deel is hoe mensen door die technologieën worden beïnvloed. Mijn benadering is om na te denken over de beste manieren waarop technologieën en mensen elkaar kunnen kruisen, omdat die strategieën de beste resultaten zullen opleveren voor de meeste mensen.”