Grafen och andra kolnanomaterial kan ersätta knappa metaller
Bild: Geoff Hutchison
Knappa metaller finns i mängder av vardagsting omkring oss. De är komplicerade att utvinna, svåra att återvinna och så ovanliga att flera av dem blir konfliktmetaller som underbygger strider och förtryck. Nu visar en kartläggning på Chalmers att det finns möjliga tekniklösningar för att ersätta många av metallerna med kolnanomaterial som grafen.
De finns i din dator, i din mobiltelefon, i nästan all övrig elektronisk utrustning och i många av plasterna omkring oss. Samhällets beroende av de knappa metallerna är stort, och det är ett beroende med många nackdelar.
Knappa metaller, som exempelvis tenn, silver, volfram och indium, är nämligen både ovanliga och svåra att utvinna, eftersom de brytbara koncentrationerna är mycket små. Det gör metallerna eftertraktade – och utvinningen av dem en grogrund för konflikter, till exempel i Kongo-Kinshasa där de finansierar väpnade strider.
Dessutom är de svåra att återvinna med lönsamhet eftersom de oftast finns i liten mängd i olika komponenter, exempelvis i elektronik.
En alternativ lösning är att ersätta de knappa metallerna med kolnanomaterial. Dessa ämnen, där grafen är det mest välkända, är liksom knappa metaller starka material med god ledningsförmåga.
I studien granskas den huvudsakliga användningen för 14 olika metaller, och genom att granska patent och vetenskaplig litteratur undersöks möjligheten att ersätta dem med kolnanomaterial. Resultatet är en unik överblick över den forskning och teknikutveckling som finns på området.
Sammanställningen visar att en omställning från knappa metaller till kolnanomaterial redan är på gång.
För 13 av de 14 metaller vi undersökte finns potentiella tekniklösningar för att ersätta dem med kolnanomaterial i deras vanligaste tillämpningar. Teknikutvecklingen har nått olika långt för olika metaller och tillämpningar, men i vissa fall, som för indium och gallium, är resultaten väldigt lovande.
Det finns stora potentiella vinster med att minska användandet av knappa metaller, och vi hoppas kunna bidra till att stärka argumenten för mer forskning och utveckling inom området.
Eftersom kol är ett så vanligt och tillgängligt material skulle också konflikter och geopolitisk problematik kopplade till de här metallerna kunna minska.
Samtidigt behövs mer forskning på området, för att möta eventuella nya problem som kan uppstå om de knappa metallerna ersätts.
Kolnanomaterial är relativt nyupptäckta, och än så länge är kunskapen begränsad om deras miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv. Men generellt kan man säga att det finns potential till liten miljöpåverkan.
Referens: Carbon nanomaterials as potential substitutes for scarce metals
