Grønt nikkel: Driver den rene energifremtid

Verden er i øjeblikket i gang med en grøn energiomstilling, og batterier spiller en nøglerolle i denne rejse. Som afgørende komponenter i forskellige moderne teknologier driver genopladelige batterier alt fra smartphones og bærbare computere til elektriske køretøjer (EV’er) og energilagringssystemer.

Blandt batterityperne er lithium‑ion‑batterier de mest populære og mest udbredte. En nøgleingrediens i disse batterier er nikkel (Ni), det femte mest almindelige grundstof på vores planet.

Det findes ikke kun i store mængder i jordens skorpe og kerne, men er også et almindeligt grundstof i meteorer, sammen med jern. Naturligt forekommende i jord og vand er nikkel et vigtigt næringsstof for planter.

Nikkel har mange fremragende fysiske og kemiske egenskaber, som gør det uundværligt i hundredtusinder af produkter. Disse omfatter et højt smeltepunkt på 1453 °C, modstand mod korrosion og oxidation, høj smidighed, genanvendelighed og magnetiske egenskaber ved stuetemperatur.

Det leger også let, især med chrom og andre metaller, for at producere rustfrit og varmebestandigt stål.

Brugt i 1,97 millioner ton rustfrit stål og 210 kiloton non‑ferro legeringer hvert år, er nikkel blevet et yderst strategisk og svært at erstatte element. Disse anvendelser forbedrer henholdsvis produktets levetid og motorens effektivitet, hvilket bidrager til bæredygtighed.

Mens rustfrit stål udgør den største (65 %) af nikkelens anvendelser, er batterier den næststørste anvendelse med 16 %.

Nikkel anvendes i batterier for at levere højere energitæthed og større lagringskapacitet til en lavere pris. Med stigende produktion og adoption af elbiler samt energilagringssystemer, der bliver mere afgørende end nogensinde for at balancere energiefterspørgsel og -forsyning, er efterspørgslen efter nikkel på en opadgående kurve.

Målt i tal vil 70 % af nikkels nuværende globale årlige produktion, svarende til 3 millioner ton, blive rettet mod rustfrit stål‑sektoren, mens yderligere 3 millioner ton Ni forventes at blive nødvendige kun til batteriproduktion inden 2040. Dette ekstra Ni vil blive drevet af afkarboniseringen af transportsektoren gennem brug af Ni‑baserede batterielektroder i elbiler.

Som følge heraf vil den globale efterspørgsel efter nikkel fordobles til 6 millioner ton om året.

Nickel Deposits Rich in Quantity, Complex in Quality

Som et relativt rigeligt metal findes nikkel overalt i miljøet. Dog kun i sporende mængder. Altid til stede i jord, kan en højere koncentration af nikkel findes i flere mineralaflejringer, herunder oxider, sulfider og silikater.

Globalt anslås nikkelressourcerne til omkring 350 millioner ton, med store nikkelaflejringer i Australien, Indonesien, Sydafrika, Rusland og Canada. Disse fem nationer har tilsammen mere end 50 % af verdens nikkelressourcer.

Selvom næsten 80 % af den udvundne nikkel er blevet udvundet i de sidste tredive år, er elementets reserver stadig vokset. Dette skyldes øget udforskning fra minedriftsselskaber, bedre viden om nye aflejringer i fjerntliggende områder og forbedrede teknologier, der muliggør mere nikkelbehandling, især af lavere kvalitets nikkelmalme.

Når det gælder nikkelproduktion, afhænger 60 % af høj‑kvalitets sulfidmalme med 1,5–4 % vægt Ni‑indhold. Resten leveres af lav‑kvalitets malmvarianter som lateritter, som har et gennemsnitligt Ni‑indhold på 1,5 % vægt. Disse er yderligere opdelt i to varianter: saprolit og limonit.

Interessant nok er nikkelreserver på land fordelt omvendt, hvilket betyder, at 60 % af den samlede Ni, der er tilgængelig i naturen, findes i lateritter. Kun 40 % af Ni findes i sulfidmalmaflejringer, hvor det primært forekommer i form af diskrete binære og ternære nikkelrige mineraler som NiS, Ni2FeS4 og (Co,Ni)3S4.

Det, der gør sulfidmineraler til et foretrukket valg, er deres kemiske enkelhed. Dette muliggør effektiv adskillelse af gangue (kommercielt værdiløst materiale, der omgiver eller er tæt blandet med det ønskelige mineral) urenheder fra nikkelholdige forbindelser ved hjælp af traditionelle metoder som skumflotations.

Selvfølgelig er problemet, at Ni‑sulfidreserver er begrænsede og faldende, og dermed ude af stand til at imødekomme den hurtigt voksende globale nikkel efterspørgsel. Dette skaber et behov for at producere nikkel bæredygtigt fra lav‑kvalitets men rigelige lateritter.

I disse aflejringer findes nikkel ikke som diskrete mineraler; snarere er det opløst i komplekse magnesiumsilikater eller jernoxider. Dette inkluderer magnesium (Mg)-silikater (nærmere bestemt saprolitter) som (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 og (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O. Det erstatter også delvist jern (Fe) i limonit, såsom goethit (Fe,Ni)OOH.
Kompleksiteten af lav‑kvalitets nikkelmalme, både hvad angår kemikalier og mineraler, begrænser den effektive og bæredygtige udvinding af nikkel til nedstrøms grønne teknologier.

For at overvinde dette grundlæggende problem har forskere fra Max Planck Institute for Sustainable Materials (MPI‑SusMat) udviklet en ny teknik, som er kulfri og energibesparende, til at udvinde nikkel til rustfrit stål, batterier og magneter.

Environmental Costs of Conventional Nickel Production

Selvom nikkel spiller en afgørende rolle i batteriproduktion, er fremstillingen af dette grundstof ikke særlig miljøvenlig, som det er tilfældet for de fleste metaludvindinger og -behandlinger.

I tilfældet med nikkel omfatter dens negative påvirkning af miljøet luftforurening, vandforurening, jorderosion, jordforringelse, skovrydning, giftigt affald, tab af biodiversitet og mere. Nikkelproduktion er også en energikrævende proces, som bidrager til drivhusgas (GHG) emissioner.

Konventionel nikkelproduktion udleder faktisk omkring 20 ton CO2 pr. ton nikkel. I 2019 var nikkelminedrift ansvarlig for omkring 120 millioner metriske ton CO2‑ækvivalent (CO2e) på verdensplan.around 120 million metric tons of carbon dioxide equivalent (CO2e) worldwide.

Ifølge undersøgelsen fra MPI‑SusMat er branchens samlede fodaftryk omkring 20–27 ton CO2e pr. ton nikkel, hvilket er over 10 gange så meget som for stål, der er 2,3 ton CO2e pr. ton. Således er nikkel et stærkt miljøskadeligt metal at udvinde.

CO2‑emissioner er den primære drivkraft bag klimaforandringer, og hvis nikkelproduktionsindustrien ønsker at bekæmpe dette og blive klimaneutral, skal dens kulstofemissioner reduceres drastisk.

Interessant nok involverer de globale bestræbelser på at reducere kulstofemissioner elektrificeringstendenser, hvor fossilt brændstof erstattes af elektricitet. Denne overgang er dog stærkt afhængig af nikkel, hvilket væsentligt reducerer initiativernes effekt og rejser bekymringer om at overføre den miljømæssige byrde til metallurgi. Ifølge studiets første forfatter, Ubaid Manzoor, PhD‑forsker ved MPI‑SusMat:

“Hvis vi fortsætter med at producere nikkel på den konventionelle måde og bruger det til elektrificering, flytter vi blot problemet i stedet for at løse det.” 

Så med deres nye metode til at producere nikkel tilbyder forskerne en bæredygtig vej til at udvinde metallet fra malme, hvor hydrogenplasma erstatter kulstof, og dermed gør processen CO2‑fri, hvilket også sparer energi og tid. Bemærkelsesværdigt er, at den bruger lav‑kvalitets nikkelmalme, som er blevet overset på grund af deres kompleksitet.

I øjeblikket er den industrielle behandling af sådanne malme, nemlig Ni‑laterit, dikteret af den krystallografiske struktur af Ni‑værtsfaser samt Ni‑ og Fe‑indholdet i malmen.

Limonitmalme med deres lave Ni‑ og MgO‑indhold (<4 wt% Mg) behandles normalt gennem højtryks syreudvaskning (HPAL) for at genvinde Ni og kobolt (Co), når de er til stede. Energiudfordringen er enorm, mellem 230‑570 GJ pr. ton Ni, hvilket langt overstiger de 22 GJ pr. ton, der kræves for stål.

Mod denne bekymrende baggrund lover studiets tilgang et lovende afvigelse fra konventionelle industrielle teknikker. Ved at erstatte kulstof (C) og svovl (S)‑baserede reduktionsmidler med hydrogen, minimerer undersøgelsen direkte CO2‑ og svovldioxid (SO2) emissioner.

Den omgår også brugen af skadelige syrer som svovlsyre (H2SO4) i HPAL og eliminerer behovet for dyre for‑ og efterbehandlinger.

A One-Step Hydrogen-Powered Nickel Processing Revolution

Forskningen, støttet af European Research Council’s Advanced Grant, er blevet offentliggjort i tidsskriftet Nature. Den beskriver den nye proces for nikkeludvinding.

Deres fuldstændig anderledes tilgang er en smelt‑reduktionsproces af en hel tørret malmmasse i et enkelt metallurgisk trin ved brug af hydrogenplasma.

Denne proces integrerer kalkination, smeltning og raffinering i ét trin. Alle disse operationer foregår samtidigt i én ovn. Dette gjorde det muligt for holdet at udnytte høj‑kvalitets ferronikkel, et metallisk materiale bestående af jern og nikkel og brugt som legeringsmiddel, direkte fra den tørrede malmmasse i ét trin.

Med ‘enkelt trin’ refererer forskerne til produktionen af raffineret ferronikkel fra tørret malmfoder i en enkelt metallurgisk proces sammenlignet med RKEF‑vejen. RKEF, eller Rotary Kiln‑Electric Furnace, er en metode til at producere ferronikkel fra laterit‑nikkelmalme. Den involverer tre faser: kalkination af den tørrede malm, som derefter smeltes i en elektrisk lysbueovn (EAF), og til sidst raffinering for at reducere urenheder til acceptable niveauer.

I modsætning dækker Hydrogen Plasma Smelting Reduction (HPSR)-processen alt dette i ét trin.

Med deres tilgang producerede forskerne høj‑kvalitets, raffinerede ferronikkel‑legeringer med hurtig reduktionskinetik. Legeringen indeholder minimale urenheder takket være termodynamisk kontrol af ovnens atmosfære, hvilket gjorde det muligt at selektivt reducere nikkel. At have silicium (Si) under 0,08 % vægt, calcium (Ca) under 0,09 % vægt og fosfor (P) næsten 0,00 % vægt tillod yderligere raffinering.

“Ved at bruge hydrogenplasma og kontrollere de termodynamiske processer inde i den elektriske lysbueovn, er vi i stand til at nedbryde den komplekse struktur af mineralerne i lav‑kvalitets nikkelmalme til enklere ioniske arter – selv uden brug af katalysatorer.”

– Korresponderende forfatter Professor Isnaldi Souza Filho, leder af gruppen “Sustainable Synthesis of Materials” ved MPI‑SusMat

Fungerende fuldstændigt på vedvarende energi, erstatter den nye proces kulstof‑baserede brændstoffer og reduktionsmidler med vedvarende elektricitet og hydrogen. På denne måde giver den op til 18 % energibesparelse og så meget som 84 % reduktion i CO2‑emissioner.

Eksperimentelle beviser fra undersøgelsen understøtter en‑trins HPSR som et bæredygtigt alternativ til metalproduktion fra både oxider og silikater, hvilket udvider råmaterialemulighederne til lav‑pris, lav‑kvalitets mineraler.

Samlet set muliggør denne bæredygtige tilgang den gavnlige brug af nikkel i bæredygtige energiteknologier, samtidig med at den mindsker den miljømæssige skade forårsaget af dens produktion. Den samme proces kan også anvendes på et andet vigtigt batterieelement, kobolt.

Bemærkelsesværdigt er, at opskaleringen af processen til industrielle anvendelser er mulig, hvilket er holdets næste skridt. Dette vil kræve implementering af korte buer med høje strømme, anvendelse af gasinjektion eller integration af en ekstern elektromagnetisk omrøringsenhed under ovnen. Dette vil sikre, at den ureducerede smelt kontinuerligt når reaktionsgrænsefladen, da det kun er her, at nikkelmalmenes reduktion til enklere ioniske arter finder sted.

Dette kan gøres gennem veletablerede industrielle metoder, som gør det muligt at integrere den nye metode i eksisterende processer.

Investing in Green Nickel

Tesla (TSLA ) er et af de store navne, der driver presset for renere nikkelforsyning. Da elbiler er stærkt afhængige af nikkel‑rige batterier, begyndte virksomheden at sikre forsyninger fra producenter, der fokuserer på lavere emissioner og bedre minedriftsstandarder, som BHP’s (BHP )‑operationer i Australien.

And when Tesla chooses greener nickel, it influences how the rest of the industry thinks about sourcing, which is why it plays such a central role in this space.

Tesla (TSLA ) 

Under virksomhedens Q2 2020 earnings‑call opfordrede Musk minedrift til at investere i “miljøvenlig nikkelminedrift i højt volumen” som forberedelse på den stigende EV‑produktion i de kommende år.

I 2022 indgik den en aftale med metalvirksomheden Talon (TSX:TLO) om at levere nikkel fra deres høj‑kvalitets Tamarack‑projekt i Minnesota. Partnerskabet har været “for ansvarlig produktion af batterimaterialer direkte fra minedrift til batterikatode,” sagde Talon‑CEO Henri van Rooyen på det tidspunkt, og bemærkede, at virksomheden har “det laveste indlejrede CO2‑aftryk i branchen.”

I mellemtiden roste Tesla Talons innovative tilgang til opdagelse, udvikling og produktion af batterimaterialer, som inkluderer permanent lagring af kulstof og udforskning af nye materialudvindinger.

Det samme år indgik Tesla også en langfristet kontrakt med Vale om at levere lav‑kulstof nikkel fra deres canadiske operationer.

Endda før dette gik Tesla sammen med det australske BHP‑Group med en markedsværdi på 127,7 milliarder dollars, som er involveret i lav‑kulstof nikkelproduktion til elbiler, for at forbedre batteriforsyningskædens robusthed og reducere CO2‑emissioner.

Sent i sidste år begyndte BHP opførelsen af off‑grid minedrifts‑sol‑ og batteri‑energilagringssystemer for at forsyne deres Nickel West Mount Kit og Leinster‑operation, som vil levere elementet til Tesla.

Projektet er “BHP’s første off‑grid stor‑skala vedvarende energiprojekt på tværs af vores globale operationer og vil betydeligt fjerne tilsvarende op til 23 000 forbrændingsmotor‑biler fra vejene hvert år, hvilket understøtter vores mål om reduktion af drivhusgasser,” sagde BHP Nickel West Asset President Jessica Farrell.

Når det gælder Teslas markedspræstation, handles aktierne i øjeblikket til $340,20, stadig næsten 14 % faldet i år indtil videre, efter en genopretning fra den $217,80 laveste kurs i sidste måned. Denne genopretning har TSLA‑aktierne nu langsomt på vej mod den næsten $484 rekord‑høj (ATH), den nåede i december 2024.

Nu er Teslas markedsværdi endelig over $1 billion (præcis $1,2 billion), mens dens EPS (TTM) er 1,82 og P/E (TTM) er 191,36.

Samtidig viser de finansielle resultater for første kvartal 2025 et fald på 9 % i omsætning sammenlignet med året før til $21,3 milliarder. Et markant fald på 20 % blev registreret i dens bilindustri‑omsætning til $14 milliarder, mens indtægterne fra kreditter steg 37,7 % til $595 millioner, og indtægterne fra energiproduktion og -lagring steg kraftigt 67 % til $2,73 milliarder.

Desuden blev der set et fald i nettoresultatet til $409 millioner, eller 12 cents pr. aktie, mens driftsresultatet faldt til $400 millioner, hvilket resulterede i en driftsmargin på 2,1 %.

Udover salgsincitamenter og lavere gennemsnitspriser er faldet tilskrevet behovet for at opdatere produktionslinjerne på fabrikkerne for at begynde at producere opdaterede versioner af Model Y‑SUV’en.

I denne periode producerede Tesla lige over 362.000 køretøjer og leverede lidt over 336.000 køretøjer. “Mens omstillingen af Model Y‑linjerne på alle fire af vores fabrikker førte til tab af flere ugers produktion i Q1, fortsætter opskaleringsprocessen for den nye Model Y positivt,” bemærkede virksomheden i sin pressemeddelelse.

Tesla implementerede også 10,4 GWh af energilagringsprodukter i Q1 2025. Virksomheden har bemærket, at væksten i AI‑infrastruktur “skaber en uforholdsmæssig stor mulighed” for dette segment til at stabilisere nettet.

I sin aktionærpræsentation advarede bilproducenten investorer om “usikkerhed” på markederne på grund af hurtigt udviklende handelspolitik, som negativt påvirker kyster og forsyningskæde. Den “dynamiske” og “ændrende politiske stemning” forventes af Tesla at påvirke efterspørgslen efter deres produkter på kort sigt.

Midt i dette står Tesla over for konkurrence fra Kinas lavpris‑konkurrenter på EV‑markedet og Alphabets (GOOG ) Waymo i robotaxi‑sektoren.

Conclusion

Nikkel er et fundament for den rene energiovergang, men dens traditionelle udvindingsmetoder skader miljøet og underminerer de mål, den hjælper med at opnå.

Mod denne baggrund tilbyder innovationer som hydrogenplasma‑smeltning en lovende vej til at dekarbonisere nikkelproduktionen. Denne grønne nikkelproduktionsmetode fra MPI‑SusMat åbner også døren til en mere bæredygtig elektrificering af transportsektoren. For ikke at nævne, at nikkellegeringen fremstillet fra lav‑kvalitets malm kan bruges direkte i produktionen af rustfrit stål, og efter yderligere raffinering som elektrodmateriale i batterier. Selv affaldet (slag) der produceres under processen kan give en værdifuld ressource til byggebranchen.

Således tilbyder den nye, bæredygtige nikkelproduktionsproces et betydeligt potentiale for opskalering og fremme af elbiler og netlagring, hvilket lover en grønnere fremtid!

Klik her for en liste over de bedste batterimetaller og aktier inden for vedvarende energi mining.

Studier refereret:

1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Sustainable nickel enabled by hydrogen-based reduction. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7 på dansk.