Älypuhelimistasi on tullut olennainen osa elämää. Olemme riippuvaisia matkapuhelimista monella tapaa sähköpostien tarkistamisesta suosikkidraamojen katseluun. Näitä laitteita ei käytetä vain viestintään ja viihteeseen, vaan ne ovat myös keino monille esitellä persoonallisuuttaan ja eri tyylejään.
Johtuen kiireisyydestä työ- ja elämänaikatauluissamme ylläpitää sokeuttamme asioille, jotka eivät koskaan pääse keskustelupöydälle yhteisessä taloudessa. Vihreään energiaan siirtymisen myötä riippuvuus monista mineraaleista ja metalleista kasvaa väistämättä. Kuitenkin, mutta millä hinnalla?
Tässä blogijulkaisussa opimme lisää harvinaisesta ja kalliista mineraalista, koboltista. Tarkastelemme, kuinka kobolttipuhelimen akut saavat virtaa laitteellesi ja miksi se on suositeltava valinta. Lisäksi tarkastelemme tämän raaka-aineen louhinnan vaikutuksia ihmisiin ja ympäristöön.
Infografiikka: https://www.cobaltinstitute.org/about-cobalt/cobalt-life-cycle/cobalt-use/
Missä kobolttia käytetään älypuhelimissa?
Matkapuhelimien kobolttia löytyy litiumioniakuista, jotka ovat yksi ratkaisevista tekijöistä matkapuhelimien ostamisessa. Kobolttia käytetään myös kuparilankojen mikroskooppisena pinnoitteena parantamaan mikrosirujen luotettavuutta.
Mikä puhelimen osa sisältää kobolttia?
Saadaksesi paremman käsityksen siitä, miten kobolttia käytetään matkapuhelimesi litiumioniakuissa, tutustu akkujen tieteeseen.
Ioniakuissa oleva energia syntyy ionien liikkeestä. Jokaisella sähköpiirillä on positiivinen ja negatiivinen pää. Kun suoritat tämän piirin, meidän tapauksessamme käynnistämällä älypuhelimesi, se aiheuttaa ionien liikkeen.
Yllä oleva kaavio tarjoaa yksinkertaistetun kuvan siitä, miltä litiumioniakut näyttävät. Nämä akut ovat suljettuja pusseja, joissa on tarkasti kerrostetut anodi- ja katodilevyt, joiden välissä on erottimet. Katodi on litiummetallioksidipositiivinen, joka kobolttipuhelimen akuissa on valmistettu LiCoO2:sta (LCO). Anodi on huokoinen hiili, joka varastoi litiumia ja toimii negatiivisena päänä. Kaikki nämä elementit sijoitetaan nestemäiseen elektrolyyttiin, joka tuottaa litiumioneja energian luomiseksi.
Kun piiri on valmis, anodi ja katodi varautuvat, mikä saa liuoksessa olevat litiumionit siirtymään anodin päästä katodin päähän. Tämä liike luo laitteen käyttämiseen tarvittavan energian. Koboltin käyttö varmistaa korkean johtavuuden ja vakaan rakenteellisen vakauden koko latausjakson ajan, mikä tarkoittaa parempaa akkua.
Miksi kobolttia käytetään puhelimissa?
Koboltti on yleensä kuparin ja nikkelin louhinnan sivutuote. Litiumioniakut ovat yksi tämän materiaalin ensisijaisista käyttökohteista, ja sitä ei käytetä vain älypuhelimissa, vaan myös muissa laitteissa, kuten kannettavissa tietokoneissa ja sähköajoneuvoissa, jotka vaativat ladattavia akkuja.
Tämä raaka-aine tarjoaa korkeimman energiatiheyden, varmistaa, että katodit eivät helposti ylikuumene ja syttyy tuleen, ja pidentää akun käyttöikää. Joten, kun älypuhelimesi akku kestää koko päivän yhdellä latauksella, se johtuu koboltin ominaisuuksista.
Mitkä ovat kobolttipuhelinakkujen rajoitukset?
Olet ehkä kuullut latausjaksoista, jotka määrittävät akun odotetun käyttöiän. Li-ion-akkujen käyttöikä on noin 2–3 vuotta, mikä voidaan kääntää 300–500 lataus- ja purkujaksoksi.
(Tarkasta Langaton lataus ja puhelimen akut: Onko langaton lataus huono akulle? ja Pikalatausopas: Nopeuta virransyöttöprosessia saadaksesi lisätietoja puhelimen akun lataamisesta!)
Jonkin ajan kuluessa anodien ja katodien kyky siirtää ja pitää litiumioneja heikkenee. Lisäksi ihmiset, jotka odottavat akkujensa loppumista ennen lataamista, huomaavat akun käyttöiän merkittävän heikkenemisen.
Uusimpien älypuhelimien uusien ominaisuuksien myötä näiden akkujen on vaikea vastata uusien prosessorien vaatimuksiin ja näiden laitteiden ominaisuuksien laajentamiseksi. Lisäksi koboltti on myös varsin kallis raaka-aine.
Lisäksi sähköinen jäte on eksponentiaalisesti kasvava ongelma nykypäivän digitaalisessa maailmassa. Kansainvälinen sähkö- ja elektroniikkalaiteromu (WEEE) -foorumi odottaa noin 5,3 miljardia matkapuhelinta hävitettäväksi vuonna 2022 (Gill, 2022). Epäasianmukainen hävittäminen mahdollistaa materiaalien, kuten koboltin, huuhtoutumisen ympäristöön vahingoittaen luontoa ja terveyttämme. Voit oppia lisää sähköisestä jätteestä ja sen vaikutuksista hyödyllisestä sähköisen jätteen kierrätystä käsittelevästä infograafistamme.
Mikä on Cobalt-matkapuhelinten akkujen hinta?
Sen jälkeen kun ruotsalainen kemisti Georg Brandt (Puuvilla, 2000) löysi kobolttia vuonna 1739, se on nähnyt useita sovelluksia, kuten kovat kestomagneetit, joilla on korkea koersitiivisuus, erittäin lujat seokset suihkumoottoreille ja kaasuturbiineille ja paljon muutakin. Nykyisin koboltilla raaka-aineena on eniten kysyntää litiumioniakkujen kehittämisessä (Spilker, 2022), kun sähköautojen aikakausi alkaa ja akkukäyttöisiä tuotteita kehitetään jatkuvasti lisää.
Tämä raaka-aine muodostaa litiumioniakkujen kalleimman osan, ja sen hinta oli noussut vuonna 2018 merkittävästi 80 euroon kilolta. Katodeihin käytettävistä raaka-aineista koboltti on edelleen trendikäs valinta ja sen hintavaihtelu on korkeampaa (Statista, 2022).
Mutta kyse ei ole vain raaka-ainekustannuksista.
Kongon demokraattinen tasavalta (DRC) on maailman suurin koboltin tuottaja, ja sen osuus maailman koboltin tuotannosta on arviolta 60–70 prosenttia (Gun, 2014). Kehitysmaat työllistävät usein lapsia, jotka louhivat raaka-aineita hengenvaarallisissa olosuhteissa. Lisäksi aikuisille tai lapsille ei makseta työstä kelpoa palkkaa. Nämä yksilöt, joita pidetään usein kaivostyöläisinä, kaivavat käsin korkealaatuisia malmeja ja kärsivät erilaisista terveysongelmista prosessin aikana. (Kolwezi ja Fungurume, 2022)
Monet kaivokset ovat myös militian ja sotaherrojen omistuksessa, ja niistä hyötyvät eivät huomaa kaivostyöläisten ankaria olosuhteita. Sen lisäksi, että kaivos- ja jalostusprosessit ovat työvoimavaltaisia, ne myös altistavat kaivostyöläiset myrkyllisille kemikaaleille ja kaasuille. Mutta kaivostyöläisten taloudellinen riippuvuus näistä kaivoksista ei salli heidän vastustaa kohtaamiaan väkivaltaa ja laiminlyöntiä. Koboltin kustannukset (2021) ja Cobalt Hell (2022) ovat vain kaksi monista tutkivista dokumenteista, jotka tuovat esiin Kongon demokraattisen tasavallan koboltin louhintaprosessissa työskentelevien miesten, naisten ja lasten ahdinkoa.
Kukoistava vihreä talous, jonka keskipisteenä on koboltti, sininen kulta, tuo esiin monia eettisiä ja poliittisia kysymyksiä kehitysmaissa. Siddharth Karan kirja, Cobalt Red, sukeltaa näihin kysymyksiin suoraan Kongon kansan todistajilla. Karan tutkimus paljastaa sekä taloudelliset että sosiaaliset tekijät, jotka vaikuttavat prosessiin ja vaikuttavat prosessiin, aina inhimillistä alapuolella olevista kaivosolosuhteista aina voittoa tuottavien monikansallisten yritysten ja korruptoituneiden byrokraattien lopulliseen määränpäähän. Koska suuret yritykset investoivat vain vähän raaka-aineiden hankintaan ja sen eettisyyteen, näiden ihmisten tilan parantamisessa ei ole painetta.
Tavallisille ihmisille älypuhelimet eivät ole muuta kuin metallien, muovin ja lasin koostumus, jonka avulla he voivat pysyä yhteydessä. Kun ajattelemme näitä laitteita, olemme enemmän huolissamme siitä, kuinka ne palvelevat meitä ja kuinka voimme parantaa niiden houkuttelevuutta näytönsuojaimilla, puhelimen kuorilla ja muilla puhelintarvikkeilla. Mutta olemme väistämättä osa ongelmaa, vaikka tuemme uusiutuvan energian vallankumousta. Kun annamme periksi uusimpien älypuhelimien tarpeeseen, ajattelematta, mitä vanhoille laitteillemme tapahtuu, myötävaikutamme harvinaisten raaka-aineiden, kuten koboltin, kysyntään.
Inhimillisten kustannusten lisäksi koboltin louhintaprosessilla on merkittävä vaikutus ympäristöön. Teollisesti tai koneellisesti louhittu koboltti käyttää huomattavan määrän sähköä, joka yleensä tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla, mikä voi olla pois köyhemmiltä ja voi saastuttaa kehitysmaiden ympäristöä Lisäksi metallien ja mineraalien räjäytysprosessi häiritsee kasvistoa ja eläimistöä ja edistää rehevöitymistä. (Farjana, Huda ja Mahmud, 2019)
Kobolttittomien puhelinakkujen nousu
Siirtyminen kohti vihreää energiaa ja uusiutuvia energialähteitä on litiumioniakkujen käytön liikkeellepaneva voima. Kuten olemme nähneet, koboltin hinta raaka-aineena ja sen vaikutus ihmishenkiin ei kuitenkaan ole vähäpätöinen.
Koboltin kysynnän katodimateriaalina litiumioniakuissa odotetaan kasvavan sähköajoneuvojen (EV) kehityksen myötä; ennustettu liiallinen riippuvuus tähän raaka-aineeseen johtaa hälyttävän nopeaan ehtymiseen (Searcey et al., 2021). Kuitenkin tutkitaan sellaisten akkujen kehittämistä, jotka eivät perustu kobolttiin tai nikkeliin, joita molempia käytetään näkyvästi. (Muralidharan, Self, Nanda ja Belharouak, 2022)
Koboltin keskimääräinen hinta verrattuna muihin akkujen valmistuksessa käytettäviin metalleihin pakottaa teollisuuden siirtymään vaihtoehtoihin. Brändit, kuten Samsung ja Panasonic, ovat väittäneet siirtyvänsä kobolttittomiin akkuihin (Petrova, 2021). Kuitenkin, vaikka kobolttittomien litiumioniakkujen potentiaalia tutkitaan ja ne osoittautuvat hedelmällisiksi (Park et al., 2022), kysymys jää kuitenkin siitä, onko tämä vain ympäristöongelmien vaihtamista?
Muutoksen tuominen mukaan
Uudempien akkujen kehittämisen motiivina ei pitäisi olla se, milloin koboltti loppuu, vaan se, kuinka voidaan luoda tasapaino kysynnän ja tarjonnan välille. Yhden raaka-aineen korvaaminen toisella johtaa vain riippuvuuksien muuttumiselle. Se ei välttämättä ratkaise kaivosprosessiin osallistuvien ihmisten ympäristövaikutuksia tai elin- ja työoloja.
Sen lisäksi, että ihmisoikeuksia kunnioitetaan kaivostyöntekijöiden sosioekonomisen aseman parantamiseksi, huomiota on kiinnitettävä myös kaivosprosessien kielteisten ympäristövaikutusten minimoimiseksi. Harkitse älypuhelinten korjaamista sen sijaan, että säilytät niitä tai heität ne pois. Vaihtoehtoisesti vanhojen puhelimien jälleenmyynti on myös loistava tapa edistää ympäristön terveyttä ja samalla ansaita rahaa itsellesi. Jos laitteesi ei kuitenkaan enää toimi, yritä kierrättää se.
Kuitenkin vastuu ei ole vain sinun. Vastuu on myös valmistajilla, joiden on siirryttävä laitteiden suunnitteluun niiden käyttöiän loppua ajatellen. Metallin erotuksen tekeminen käytetyistä laitteista mahdollistaisi kierrätyksen olevan varteenotettava koboltin ja muiden raaka-aineiden lähde. Lisäksi useammat valmistajat voisivat ottaa käyttöön takaisinotto-ohjelmia kannustaakseen käyttäjiä kierrättämään laitteitaan. Tällaisia kestävän kehityksen ohjelmia on jo saatavilla älypuhelinjättiläisillä, kuten Samsungilla ja Applella.
Lähteet:
- 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.
