Smarttelefonen din har blitt en viktig del av livet ditt. Fra å sjekke e-post til å lese nyheter og følge med på sosiale medier, er vi avhengige av mobiltelefoner på flere måter enn en. Disse enhetene brukes ikke bare til kommunikasjon og underholdning, men er også et middel for å kommunisere personlighet og stiler.
Vår opptatthet av vårt travle arbeid og livsplaner opprettholder vår blindhet mot problemer som aldri kommer til bordet i en felles husholdning. Med bevegelsen mot grønn energi er avhengigheten av mange mineraler og metaller bundet til å stige. Men til hvilken pris?
I dette innlegget lærer vi mer om det sjeldne og dyre mineralet Kobolt. Vi ser på hvordan kobolttelefonbatterier driver enheten din, og hvorfor er det et foretrukket valg. Videre ser vi på implikasjonene av gruvedrift av dette råmaterialet på mennesker og miljø.
Infograf: https://www.cobaltinstitute.org/about-cobalt/cobalt-life-cycle/cobalt-use/
Hvor brukes kobolt i smarttelefoner?
Kobolt i mobiltelefoner finnes i litiumionbatterier som fungerer som en av de avgjørende faktorene når det gjelder kjøp av mobiltelefoner. Kobolt brukes også som et mikroskopisk belegg for kobbertråder for å forbedre påliteligheten til mikrochips.
Hvilken del av en telefon inneholder kobolt?
For å få en bedre forståelse av hvordan kobolt brukes i mobiltelefonens litiumionbatteri, la oss se på vitenskapen om batterier.
Energi i ionbatterier er opprettet ved bevegelse av ioner. For enhver elektrisk krets har du en positiv ende og en negativ ende. Når du fullfører denne kretsen, i vårt tilfelle ved å slå på smarttelefonen, forårsaker det bevegelse av ioner.
Ovennevnte skjema gir en forenklet oversikt over hvordan litiumionbatteriene dine ser ut. Disse batteriene er forseglede poser med nøyaktig lagdelt anode- og katodeplater med separatorer i mellom. Katoden er et litiated metalloksid positivt, som i kobolt telefonbatterier er laget av LiCoO2 (LCO). Mens anoden er et porøst karbonlagringslitium som tjener som den negative enden. Alle disse elementene er plassert i en flytende elektrolytt som gir litiumioner for å skape energi.
Når kretsen er fullført, lades anoden og katoden, noe som får litiumionene i løsningen til å bevege seg fra anodeenden til katodeenden. Denne bevegelsen er det som skaper energien som trengs for å kjøre enheten. Bruken av kobolt sikrer høy ledningsevne og stabil strukturell stabilitet gjennom ladesykling, noe som betyr et bedre batteri.
Hvorfor brukes kobolt i telefoner?
Kobolt er vanligvis et biprodukt av kobber- og nikkelgruvedrift. Litiumionbatterier er en av de viktigste bruksområdene til dette materialet, og det brukes ikke bare i smarttelefoner, men også andre enheter, for eksempel bærbare datamaskiner og elektriske kjøretøy som krever oppladbare batterier.
Dette råmaterialet gir den høyeste energitettheten, sikrer at katodene ikke lett overopphetes og tar fyr, og forbedrer batterilevetiden. Så når smarttelefonbatteriet varer hele dagen på en enkelt lading, er det på grunn av koboltens evner.
Hva er begrensningene for koboltbatterier?
Du har kanskje hørt om ladesykluser som bestemmer forventet levetid for et batteri; for Li-ion-batterier er levetiden omtrent 2 til 3 år, som kan oversettes til 300 til 500 sykluser med lading og utladning.
(Sjekk ut trådløs lading og telefonbatterier: Er trådløs lading dårlig for batteriet? og hurtigladeveiledning: Påskynde strømleveringsprosessen for å lære mer om lading av telefonbatteriet!)
Over en periode reduseres evnen til anoder og katoder til å overføre og holde litiumionene. Og folk som har en tendens til å vente til batteriene dør før de lades, vil merke en betydelig forverring av batterilevetiden.
Med nye funksjoner som blir introdusert med de nyeste smarttelefonene, sliter disse batteriene med å møte kravene til de nyere prosessorene og utvidelse av funksjonene til disse enhetene. I tillegg er kobolt også et dyrt råmateriale.
Videre er e-avfall et eksponentielt voksende problem i dagens digitale verden. International Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) forum forventer at rundt 5,3 milliarder mobiltelefoner vil bli kassert i 2022 (Gill, 2022). Feil avhending tillater utvasking av materialer som kobolt i miljøet som skader naturen så vel som vår helse. Du kan lære mer om e-avfall og dets innvirkning med vår nyttige infografikk om resirkulering av e-avfall.
Hva koster kobolt mobiltelefonbatterier?
Siden oppdagelsen i 1739 av den svenske kjemikeren Georg Brandt (Cotton, 2000), har kobolt sett ulike bruksområder som harde permanente magneter med høy tvang, høyfaste legeringer for jetmotorer og gassturbiner, og mange andre. I dag opplever kobolt som råmateriale den høyeste etterspørselen etter å utvikle litiumionbatterier (Spilker, 2022) når elbilens æra starter og flere batteridrevne produkter utvikles.
Dette råmaterialet utgjør den dyreste delen av litiumionbatterier og har sett en betydelig økning i prisen i 2018 på $ 40 per pund. Blant råvarer som brukes til katoder, fortsetter kobolt å være trendvalget og viser en høyere kostnadsvolatilitet (Statista, 2022).
Men det handler ikke bare om råvarekostnaden.
Den demokratiske republikken Kongo (DRC) er den største produsenten av kobolt over hele verden, med et estimert bidrag på 60 til 70% av verdens koboltproduksjon (Gun, 2014). Utviklingsland ansetter ofte barn som utvinner råvarer under livstruende forhold. I tillegg får verken de voksne eller barna betalt sin verdi for det. Ofte betraktet som håndverksgruvearbeidere, graver disse individene høyverdige malmer og lider av en rekke helseproblemer under prosessen. (Kolwezi, & Fungurume, 2022)
Mange gruver er også militseide, og de tøffe forholdene gruvearbeiderne blir utsatt for blir oversett av de som tjener på dem. I tillegg til at prosessen med gruvedrift og raffinering er arbeidsintensiv, utsetter disse prosessene også gruvearbeiderne for giftige kjemikalier og gasser. Men gruvearbeidernes økonomiske avhengighet av disse gruvene tillater dem ikke å snakke mot volden og forsømmelsen de står overfor. The Cost of Cobalt (2021) og Cobalt Hell (2022) er bare to av de mange undersøkende dokumentarene som bringer situasjonen til menn, kvinner og barn ansatt i prosessen med koboltgruvedrift i DRC.
Den blomstrende grønne økonomien med kobolt, det blå gullet i sentrum, presenterer mange etiske problemstillinger så vel som politiske spørsmål i utviklingsland. Siddharth Karas bok, Koboltrød, dykker ned i disse problemene med vitnesbyrd rett fra det kongolesiske folket. Karas granskning avslører både de økonomiske og sosiale faktorene som bidrar til og påvirker prosessen, helt fra de sub-menneskelige gruveforholdene til dens endelige destinasjon for profitterende multinasjonale selskaper og korrupte byråkrater. Med store selskaper som viser minimal investering i hvordan materialene er hentet, er det ikke noe press på å forbedre tilstanden til disse menneskene.
For vanlige mennesker er smarttelefoner ikke noe mer enn en sammensetning av metaller, plast og glass som gjør at de kan holde kontakten. Når vi tenker på disse enhetene, er vi mer opptatt av hvordan de tjener oss og hvordan vi kan forbedre appellen deres med skjermbeskyttere, telefondeksler og annet mobiltelefontilbehør. Men vi er uunngåelig en del av problemet til tross for vår støtte til fornybar energirevolusjonen. Når vi gir etter for behovet for å trenge de nyeste smarttelefonene, uten å vurdere hva som blir av våre gamle enheter, bidrar vi til etterspørselen etter sjeldne råvarer som kobolt.
Bortsett fra de menneskelige kostnadene som er involvert, har prosessen med koboltgruvedrift en betydelig innvirkning på miljøet. Kobolt utvunnet gjennom industriell eller mekanisert produksjon betyr sysselsetter en betydelig mengde elektrisitet som vanligvis produseres gjennom fossile brensler som ytterligere bidrar til global oppvarming. I tillegg forstyrrer sprengningsprosessen for å nå metaller og mineraler flora og fauna, noe som bidrar til eutrofiering. (Farjana, Huda, & Mahmud, 2019)
Økning av koboltfrie telefonbatterier
Overgangen til grønn energi og fornybare energikilder er drivkraften for bruk av litium-ion-batterier. Men som vi har sett kostnaden for kobolt som råmateriale, så vel som dens innvirkning på menneskeliv involvert, er ikke ubetydelig.
Etterspørselen etter kobolt som katodemateriale i litiumionbatterier er forventet å øke med utviklingen av elektriske kjøretøyer (EV); den projiserte overavhengigheten av dette råmaterialet vil føre til en alarmerende uttømmingshastighet (Searcey et al., 2021). Imidlertid forskes det på å utvikle batterier som ikke er avhengige av kobolt eller nikkel, som begge er fremtredende brukt. (Muralidharan, Self, Nanda, & Belharouak, 2022)
Den gjennomsnittlige kostnaden for kobolt i forhold til de andre metallene som brukes i batteriproduksjon, presser også industrien til å skifte til alternativer. Merker som Samsung og Panasonic har hevdet å gå videre til koboltfrie batterier (Petrova, 2021). Men mens potensialet for koboltfrie litiumionbatterier blir forsket på og viser seg fruktbare (Park et al., 2022), gjenstår spørsmålet om dette bare er miljøproblemskiftende?
Bringe inn endringen
Motivet for å utvikle nyere batterier bør ikke være når kobolten går tom, men hvordan kan det skapes en balanse mellom tilbud og etterspørsel. Bytte ut ett råmateriale med et annet fører bare til et skifte i avhengighet. Det løser ikke nødvendigvis miljøpåvirkningen eller leve- og arbeidsforholdene til menneskene som er involvert i gruveprosessene.
I tillegg til at menneskerettighetene opprettholdes for å forbedre gruvearbeidernes sosioøkonomiske status, må det også tas hensyn til å minimere de negative miljøeffektene av gruveprosesser. Vurder å reparere smarttelefonene dine i stedet for å lagre dem bort eller kaste dem. Alternativt er videresalg av gamle telefoner også en fin måte å bidra til miljøets helse mens du tjener penger for deg selv. Men hvis enheten ikke lenger fungerer, kan du prøve å resirkulere den.
Men ansvaret er ikke bare ditt. Ansvaret er også avhengig av produsenter som trenger å designe enheter med slutten av levetiden i tankene. Å gjøre metallutvinning fra brukte enheter mer gjennomførbart vil tillate resirkulering å være en levedyktig kilde for kobolt og andre råvarer. I tillegg kan flere produsenter introdusere returprogrammer for å oppmuntre brukere til å resirkulere enhetene sine. Slike bærekraftsprogrammer er allerede tilgjengelige med smarttelefongiganter som Samsung og Apple.
Referanser
- Li, M., & Lu, J. (2020). Kobolt i litium-ion-batterier. Vitenskap, 367(6481), 979-980.
- Gill, V. (2022, 14. oktober). E-avfall: Fem milliarder telefoner skal kastes i 2022. BBC News. Hentet Oktober 24, 2022, fra https://www.bbc.com/news/science-environment-63245150
- Bomull, F. A. (2000). En tusenårig oversikt over overgangsmetallkjemi. Tidsskrift for Chemical Society, Dalton Transactions, (13), 1961-1968.
- Spilker, G. (2022, 2. mars). Fulladet batterier – etterspørselen etter kobolt og litium øker. Institusjonell investor. Hentet Oktober 24, 2022, fra https://www.institutionalinvestor.com/article/2bstleyd0am2nu7voieww/innovation/batteries-fully-charged-cobalt-and-lithium-demand-on-the-rise
- Batterikatodematerialepris over hele verden 2021. Statista. (2022, 6. september). Hentet Oktober 24, 2022, fra https://www.statista.com/statistics/1294777/battery-cathode-material-price/
- Gunn, G. (2014). Kritisk metallhåndbok. John Wiley &Sønner.
- Kolwezi, & Fungurume. (2022, 5. juli). Hvordan verden er avhengig av små koboltgruvearbeidere. Økonomen. Hentet Oktober 24, 2022, fra https://www.economist.com/middle-east-and-africa/2022/07/05/how-the-world-depends-on-small-cobalt-miners
- Kara, Siddharth. (2022). I Koboltrødt: Hvordan Kongos blod styrer våre liv. essay, ST MARTIN’S PRESS.
- Farjana, S. H., Huda, N., & Mahmud, M. P. (2019). Livsløpsvurdering av koboltutvinningsprosessen. Tidsskrift for bærekraftig gruvedrift, 18(3), 150-161.
- Murray, A. (2022, 9. september). Koboltgruvedrift: Den mørke siden av overgangen til fornybar energi. Earth.Org. Hentet Oktober 25, 2022, fra https://earth.org/cobalt-mining/
- Searcey, D., Forsythe, M., Lipton, E., & Gilbertson, A. (2021, 20. november). En maktkamp om kobolt ryster ren energi-revolusjonen. The New York Times. Hentet Oktober 25, 2022, fra https://www.nytimes.com/2021/11/20/world/china-congo-cobalt.html
- Muralidharan, N., Self, E. C., Nanda, J., & Belharouak, I. (2022). Neste generasjons koboltfrie katoder – en potensiell løsning på batteriindustriens koboltproblem. Overgang metalloksider for elektrokjemisk energilagring, 33-53.
- Petrova, M. (2021, 18. november). Her er grunnen til at batteriprodusenter som Samsung og Panasonic og bilprodusenter som Tesla omfavner koboltfrie batterier. CNBC. Hentet Oktober 25, 2022, fra https://www.cnbc.com/2021/11/17/samsung-panasonic-and-tesla-embracing-cobalt-free-batteries-.html
Park, G. T., Namkoong, B., Kim, S. B., Liu, J., Yoon, C. S., & Sun, Y. K. (2022). Vi introduserer elementer med høy valens i koboltfrie lagdelte katoder for praktiske litiumionbatterier. Natur Energi, 1-9.
