Din smartphone har blivit en väsentlig del av ditt liv. Från att läsa email till att se dina favoritserier – vi är beroende av mobiltelefonerna på flera olika sätt. Dessa enheter används inte bara för kommunikation och underhållning, utan de är även ett sätt för många att visa upp sin egen personlighet och stil.
Vår upptagenhet med vårt stressade arbets- och livsschema upprätthåller vår blindhet för frågor som aldrig når fram till bordet i ett hushållet. Med övergången till grön energi kommer ett beroende av många mineralet och metaller att stiga. Men till vilket pris?
I detta inlägg lär vi oss med om det sällsynta och dyra mineralet kobolt. Vi ser på hur mobilbatterier med kobolt driver din enhet och varför det är ett val som föredras. Vi tittar även på konsekvenserna med att bryta denna råvara för både människor och miljön.
Informationsgraf: https://www.cobaltinstitute.org/about-cobalt/cobalt-life-cycle/cobalt-use/
Var används kobolt i smartphones?
Kobolt finns i mobiltelefonernas litiumjonbatterier som fungerar som en av de avgörande faktorerna när det kommer till att köpa mobiler. Kobolt används också som en mikroskopisk beläggning på koppartrådar för att förbättra tillförlitligheten hos mikrochip.
Vilken del av en mobiltelefon innehåller kobolt?
För att få bättre förståelse för hur kobolt används i din mobiltelefons litiumjonbatteri så måste vi ge oss in i vetenskapen om batterier.
Energin i jonbatterier skapas av jonernas rörelse. För alla elektriska kretsar så finns en positiv ände och en negativ ände. När du slutför den här kretsen, i vårt fall genom att starta din smartphone, orsakar det rörelse av joner.
Här ovan kan du få en förenklad bild av hur dina litiumjonbatterier ser ut. Dessa batterier är förseglade påsar med exakt skiktade anod- och katodplattor med separatorer emellan. Katoden är en litierad positiv metalloxid, som i koboltbatterier är gjord av LiCoO2 (LCO). Detta medan anoden är ett poröst kol som lagrar litium som fungerar som den negativa änden. Alla dessa element är placerade i en flytande elektrolyt som tillhandahåller litiumjonerna för att skapa energi.
När kretsen är klar laddas anoden och katoden vilket för att litiumjonerna i lösningen flyttar från anodänden till katodänden. Denna rörelse är det som skapar den energi vi behöver för att din enhet ska kunna drivas. Användningen av kobolt säkerställer hög ledningsförmåga och stabil strukturell stabilitet under hela laddningscykeln, vilket innebär ett bättre batteri.
Varför används kobolt i mobiler?
Kobolt är vanligtvis en biprodukt från koppar- och nickelbrytning. Litiumjonbatterier är en av de primära användningsområdena för detta material och det används inte bara i smartphones, utan även i andra enheter som bärbara datorer och elbilar som kräver uppladdningsbara batterier.
Denna råvara erbjuder den högsta energitätheten, förbättrar batteritiden och säkerställer att katoderna inte överhettas så lätt och fattar eld. Så när ditt smartphonebatteri håller hela dagen på en enda laddning beror detta på kolboltets kapacitet.
Vilka begränsningar har koboltbatterier i mobiler?
Du kanske har hört talar om laddningscykler som avgör den förväntade livslängden för ett batteri. För litiumjonbatterier är livslängden cirka 2 till 3 år, vilket kan översättas till mellan 300 och 500 cykler av laddning och urladdning.
(Kolla in vårt inlägg om Trådlös laddning och mobilbatterier: Är trådlös laddning dålig för batteriet? och Snabbladdningsguide: Snabba upp din Power Delivery-process för att lära dig mer om laddning av din mobil!)
Över en tidsperiod minskar anodernas och katodernas förmåga att överföra och hålla kvar litiumjonerna. Folk som tenderar att vänta tills deras batterier dör innan de laddar upp dem kommer att märka en betydande försämring av batteritiden.
Med nya funktioner som introduceras i de senaste mobilerna kämpar dessa batterier för att möta kraven från de nyare processorerna och utökade kapaciteten hos dessa enheter. Dessutom är kobolt också en dyr råvara.
Elektronikavfall är ett exponentiellt växande problem i dagens digitala värld. International Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) forum beräknar att cirka 5,3 miljarder mobiltelefoner kommer att kasseras år 2022 (Gill, 2022). Felaktig avfallshantering gör att material som kobolt läcker ut i naturen och skadar både miljön och människors och djurs hälsa. Du kan lära dig mer om e-avfall och dess påverkan med vår användbara infografik om återvinning av e-avfall.
Vad kostar ett mobilbatteri med kobolt?
Sedan upptäckten år 1739 av den svenska kemisten Georg Brand har kobolt haft olika användningsområden, såsom hårda permanentmagneter med hög koercitivitet, höghållfasta legeringar för jetmotorer och gasturbiner och mycket mer. Nuförtiden ser kobolt som råvara den högsta efterfrågan på att utveckla litiumjonbatterier (Spilker, 2022) när eran för elbilar börjar på allvar och allt fler batteridrivna produkter utvecklas.
Denna råvara utgör den dyraste delen av litiumjonbatterier och fick en betydande prisökning under 2018. Bland råvaror som används för katoder fortsätter kobol att vara trendvalet och visar en högre kostnadsvolatilitet (Statista, 2022).
Med det handlar inte bara om råvarans kostnad.
Demokratiska Republiken Kongo är den främsta producenten av kobolt i världen, med uppskattningsvis 60-70% av världens koboltproduktion. Utvecklingsländer anställer ofta barn som bryter råvaror under livsfarliga förhållanden. Dessutom får varken vuxna eller barn en rättvis lön för det. Dessa personer, som ofta ses som hantverksmässiga gruvarbetare, gräver för hand ut malmer och lider av en mängd olika hälsoproblem under processen. (Kolwezi, & Fungurume, 2022)
Många av dessa gruvor är dessutom milisägda och de hårda förhållandena som gruvarbetarna utsätts för förbises av de som tjänar stora pengar. Förutom att processen med gruvdrift och raffinering är intensiv för arbetarna utsätter dessa processer även arbetarna för giftiga kemikalier och gaser. Men arbetarnas ekonomiska beroende av dessa gruvor gör att de har något annat val än att fortsätta jobba. The Cost of Cobalt (2021) och Cobalt Hell (2022) är bara två av de många undersökande dokumentärerna som tar upp de svåra förhållandena för män, kvinnor och barn som arbetar med koboltbrytning i Kongo-Kinshasa.
Den blomstrande gröna ekonomin med kobolt, det blå guldet i centrum, ger många etiska frågor såväl som politiska i utvecklingsländerna. Siddharth Karas bok, Cobalt Red, djupdyker i dessa frågor med vittnesmål direkt från folket i Kongo. Karas undersökning avslöjar både de ekonomiska och sociala faktorerna som bidrar till och påverkar processen, ända från de omänskliga gruvförhållandena till dess slutdestination för vinstgivande multinationella företag och korrupta byråkrater. Med stora företag som visar minimala tanke om hur materialet utvinns finns det ingen press på att förbättra tillståndet för dessa människor.
För vanliga människor är smartphones inget annat än en sammansättning av metaller, plast och glas som gör att de kan hålla kontakten med varandra. När vi tänker på dessa enheter är vi mer bekymrade över hur de hjälper, underhåller oss och vilket skal, skärmskydd eller annat tilbehör som kan förbättra dess egenskaper. Men vi är utan tvekan en del av problemet, trots vårt stöd för revolutionen för förnybar energi. När vi ger vurmar efter att behöva de senaste mobilerna utan att fundera på vad som händer med våra gamla enheter är vi också en bidragande orsak till den höga efterfrågan på sällsynta råvaror som kobolt.
Bortsett från de mänskliga kostnaderna har processen med koboltbrytning även en betydande påverkan på miljön. Kobolt som utvinns genom industriell och mekaniserad produktion använder en betydande mängd elektricitet som vanligtvis produceras med fossila bränslen, vilket ytterligare bidrar till den globala uppvärmningen. Dessutom stör processen med sprängningar för att nå metallerna och mineralerna faunan och floran, vilket bidrar till övergödning.
Tillväxten av koboltfria mobilbatterier
Utvecklingen mot grön energi och förnybara energikällor är drivkraften för användningen av litiumjonbatterier. Mend som vi har sett är kostnaden för kobolt som råvara och dess påverkar på människoliv inte försumbar.
Efterfrågan på kobol som katodmaterial i litiumjonbatterier kommer att öka med utvecklingen av elbilar och det förväntade överberoendet av denna råvara kommer att leda till en alarmerande hastighet på utarmning. Det pågår dock forskning gällande utvecklingen av batterier som varken är beroende av kobolt eller nickel.
Den genomsnittliga kostnaden för kobolt i jämförelse med andra metaller som används i batteritillverkning driver också industrin att gå över till andra alternativ. Varumärken som Samsung och Panasonic har hävdat att de vill gå vidare till koboltfria batterier. Men medan potentialen hos koboltfria litiumjonbatterier undersöks och visar sig vara fungerbar kvarstår fortfarande frågan om detta bara är ett problemflyttande?
Dags för förändring
Motivet för att utveckla nyare batterier ska inte vara när kobolt tar slut, utan hur man ska kunna skapa en balans mellan utbud och efterfrågan. Att ersätta en råvara med en annan leder bara till en förändring i beroende. Det löser inte nödvändigtvis miljöpåverkan eller levnads- och arbetsvillkor för personerna som är involverade i gruvarbetet.
Förutom att mänskliga rättigheter upprätthålls för att förbättra den socioekonomiska statusen för gruvarbete, måste uppmärksamhet också riktas för att minimera negativ miljöpåverkan av gruvdriften. Överför att reparera din smartphone istället för att förvara den eller slänga den. Alternativt är återförsäljning av din gamla mobil också ett bra sätt att bidra till miljöns hälsa samtidigt som du tjänar lite pengar till dig själv. Men om din enhet inte längre fungerar, försök att återvinna den.
Men ansvaret är inte bara ditt. Ansvaret vilar också på tillverkare som behöver gå över till att utveckla enheter med livslängd i åtanke. Att göra metallutvinning för att använda enheter mer genomförbart skulle göra det möjligt för återvinning att vara en livskraftig källa för kobolt och andra råvaror. Dessutom skulle fler råvaror kunna införa återvinningsprogram för att uppmuntra dina användare att återvinna dina enheter. Sådana hållbarhetsprogram finns redan hos smartphonejättar som Samsung och Apple.
Källor
- Li, M., & Lu, J. (2020). Cobalt in lithium-ion batteries. Science, 367(6481), 979-980.
- Gill, V. (2022, October 14). E-waste: Five billion phones to be thrown away in 2022. BBC News. Retrieved October 24, 2022, from https://www.bbc.com/news/science-environment-63245150
- Cotton, F. A. (2000). A millennial overview of transition metal chemistry. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions, (13), 1961-1968.
- Spilker, G. (2022, March 2). Batteries fully charged – cobalt and lithium demand on the rise. Institutional Investor. Retrieved October 24, 2022, from https://www.institutionalinvestor.com/article/2bstleyd0am2nu7voieww/innovation/batteries-fully-charged-cobalt-and-lithium-demand-on-the-rise
- Battery cathode material price worldwide 2021. Statista. (2022, September 6). Retrieved October 24, 2022, from https://www.statista.com/statistics/1294777/battery-cathode-material-price/
- Gunn, G. (2014). Critical metals handbook. John Wiley & Sons.
- Kolwezi, & Fungurume. (2022, July 5). How the world depends on small cobalt miners. The Economist. Retrieved October 24, 2022, from https://www.economist.com/middle-east-and-africa/2022/07/05/how-the-world-depends-on-small-cobalt-miners
- Kara, Siddharth. (2022). In Cobalt red: How the blood of the Congo powers our lives. essay, ST MARTIN’S PRESS.
- Farjana, S. H., Huda, N., & Mahmud, M. P. (2019). Life cycle assessment of cobalt extraction process. Journal of Sustainable Mining, 18(3), 150-161.
- Murray, A. (2022, September 9). Cobalt mining: The dark side of the renewable energy transition. Earth.Org. Retrieved October 25, 2022, from https://earth.org/cobalt-mining/
- Searcey, D., Forsythe, M., Lipton, E., & Gilbertson, A. (2021, November 20). A power struggle over cobalt rattles the Clean Energy Revolution. The New York Times. Retrieved October 25, 2022, from https://www.nytimes.com/2021/11/20/world/china-congo-cobalt.html
- Muralidharan, N., Self, E. C., Nanda, J., & Belharouak, I. (2022). Next‐Generation Cobalt‐Free Cathodes–A Prospective Solution to the Battery Industry’s Cobalt Problem. Transition Metal Oxides for Electrochemical Energy Storage, 33-53.
- Petrova, M. (2021, November 18). Here’s why battery manufacturers like Samsung and Panasonic and car makers like Tesla are embracing cobalt-free batteries. CNBC. Retrieved October 25, 2022, from 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). Introducing high-valence elements into cobalt-free layered cathodes for practical lithium-ion batteries. Nature Energy, 1-9.
