Grønn nikkel: Driver den rene energifremtiden

Verden gjennomgår for tiden en grønn energiomstilling, og batterier spiller en nøkkelrolle i denne reisen. Som avgjørende komponenter i ulike moderne teknologier, driver oppladbare batterier alt fra smarttelefoner og bærbare datamaskiner til elektriske kjøretøy (EV) og energilagringssystemer.

Blant batteritypene er litium‑ion‑batterier de mest populære og mest brukte. En viktig ingrediens i disse batteriene er nikkel (Ni), det femte mest vanlige elementet på planeten vår.

Det finnes ikke bare i stor grad i jordens skorpe og kjerne, men er også et vanlig element i meteoritter, sammen med jern. Naturlig forekommende i jord og vann, er nikkel et viktig næringsstoff for planter.

Nikkel har mange fremragende fysiske og kjemiske egenskaper, som gjør det essensielt i hundretusener av produkter. Disse inkluderer et høyt smeltepunkt på 1453 °C, motstand mot korrosjon og oksidasjon, høy smiddbarhet, resirkulerbarhet og magnetiske egenskaper ved romtemperatur.

Det leger også lett, spesielt med krom og andre metaller, for å produsere rustfritt og varmebestandig stål.

Brukt i 1,97 millioner tonn rustfritt stål og 210 kilotonn ikke‑jernholdige legeringer hvert år, har nikkel blitt et svært strategisk og vanskelig å erstatte element. Disse bruksområdene forbedrer henholdsvis produktets levetid og motorens effektivitet, og bidrar dermed til bærekraft.

Mens rustfritt stål utgjør den største (65 %) av nikkelbruksområdene, er batterier det nest største bruksområdet med 16 %.

Nikkel brukes i batterier for å levere høyere energitetthet og større lagringskapasitet til lavere kostnad. Med økende produksjon og adopsjon av el‑biler og energilagringssystemer som blir viktigere enn noen gang for å balansere energietterspørsel og -tilførsel, er etterspørselen etter nikkel på en oppadgående kurve.

Tallmessig sett skal 70 % av nikkelens nåværende globale årlige produksjon, eller 3 millioner tonn, rettes mot rustfritt stål‑sektoren, mens ytterligere 3 millioner tonn Ni forventes å bli nødvendig kun for batteriproduksjon innen 2040. Dette ekstra Ni vil bli drevet av avkarboniseringen av transportsektoren gjennom bruk av Ni‑baserte batterielektroder i el‑biler.

Som et resultat av dette vil den globale etterspørselen etter nikkel dobles til 6 millioner tonn per år.

Nikkelforekomster rike på mengde, komplekse i kvalitet

Som et relativt rikelig metall finnes nikkel overalt i miljøet. Imidlertid kun i sporstoffmengder. Alltid tilstede i jord, kan en høyere konsentrasjon av nikkel finnes i flere mineralforekomster, inkludert oksider, sulfider og silikater.

Globalt er nikkelressursene anslått til omtrent 350 millioner tonn, med store nikkelforekomster i Australia, Indonesia, Sør‑Afrika, Russland og Canada. Disse fem landene har sammen mer enn 50 % av verdens nikkelressurser.

Selv om nesten 80 % av nikkelen som er utvunnet har blitt hentet de siste tretti årene, har elementets reserver fortsatt vokst. Dette skyldes økt leting av gruveselskaper, bedre kunnskap om nye forekomster i avsidesliggende områder, og forbedrede teknologier som gjør det mulig å bearbeide mer nikkel, spesielt lavere kvalitets nikkelmalmer.

Når det gjelder nikkelproduksjon, avhenger 60 % av høy‑kvalitets sulfidmalmer med 1,5–4 % vekt Ni‑innhold. Resten leveres av lav‑kvalitets malmvarianter som lateritter, som har et gjennomsnittlig Ni‑innhold på 1,5 % vekt. Disse deles videre inn i to varianter: saprolitt og limonitt.

Interessant nok er nikkelreserver på land fordelt omvendt, noe som betyr at 60 % av den totale Ni‑mengden i naturen finnes i lateritter. Kun 40 % av Ni finnes i sulfidmalmfunn, hvor den primært forekommer som separate binære og ternære nikkelrike mineraler som NiS, Ni2FeS4 og (Co,Ni)3S4.

What makes sulfide minerals a preferable option is their chemical simplicity. This enables efficient separation of gangue (commercially worthless material surrounding or closely mixed with the desirable mineral) impurities from nickel-bearing compounds using traditional methods like froth flotation.
Selvfølgelig er problemet at Ni‑sulfidreserver er begrensede og avtar, og dermed ikke kan møte den raskt voksende globale etterspørselen etter nikkel. Dette skaper et behov for å produsere nikkel på en bærekraftig måte fra lav‑kvalitets, men rikelige lateritter.

I disse forekomstene finnes ikke nikkel som separate mineraler; snarere er det oppløst i komplekse magnesiumsilikater eller jernoksider. Dette inkluderer magnesium (Mg)-silikater (nemlig saprolitter) som (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 og (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O. Det erstatter også delvis jern (Fe) i limonitt, som goetitt (Fe,Ni)OOH.

Kompleksiteten i lav‑kvalitets nikkelmalmer, både når det gjelder kjemikalier og mineraler, begrenser effektiv og bærekraftig utvinning av nikkel for nedstrøms grønne teknologier.

For å overvinne dette grunnleggende problemet har forskere fra Max Planck Institute for Sustainable Materials (MPI‑SusMat) utviklet en ny teknikk, som er karbonfri og energisparende, for å utvinne nikkel til rustfritt stål, batterier og magneter.

Miljøkostnader ved konvensjonell nikkelproduksjon

Selv om nikkel spiller en avgjørende rolle i batteriproduksjon, er produksjonen av dette elementet ikke særlig miljøvennlig, som er tilfelle med de fleste metallutvinning og -behandling.

Når det gjelder nikkel, inkluderer den negative påvirkningen på miljøet luftforurensning, vannforurensning, jorderosjon, landforringelse, avskoging, giftig avfall, tap av biologisk mangfold og mer. Nikkelproduksjon er også en energikrevende prosess, som bidrar til utslipp av klimagasser (GHG).

Konvensjonell nikkelproduksjon slipper faktisk ut omtrent 20 tonn CO2 per tonn nikkel. I 2019 var nikkelgruvedrift ansvarlig for omtrent 120 millioner metriske tonn karbondioksid‑ekvivalenter (CO2e) globalt.

Ifølge studien fra MPI‑SusMat er bransjens samlede fotavtrykk omtrent 20–27 tonn CO2e per tonn nikkel, noe som er over 10 ganger mer enn for stål, som er 2,3 tonn CO2e per tonn. Dermed er nikkel et svært miljøskadelig metall å utvinne.

CO2‑utslipp er den viktigste driveren for klimaendringer, og hvis nikkelproduksjonsindustrien ønsker å bekjempe dette og bli klimanøytral, må karbonutslippene reduseres drastisk.

Interessant nok involverer de globale innsatsene for å redusere karbonutslipp elektrifiseringstrenden, hvor fossilt brensel erstattes med elektrisitet. Denne overgangen er imidlertid sterkt avhengig av nikkel, noe som betydelig reduserer virkningen av initiativene og reiser bekymringer om å overføre miljøbyrden til metallurgi. Ifølge studiens første forfatter, Ubaid Manzoor, PhD‑forsker ved MPI‑SusMat:

«Hvis vi fortsetter å produsere nikkel på konvensjonell måte og bruker den til elektrifisering, flytter vi bare problemet i stedet for å løse det.»

Så, med deres nye metode for å produsere nikkel, tilbyr forskerne en bærekraftig vei for å fjerne metallet fra malmer hvor hydrogen‑plasma erstatter karbon, og dermed gjør prosessen CO2‑fri, noe som også sparer energi og tid. Merkbart er at den bruker lav‑kvalitets nikkelmalmer, som har blitt oversett på grunn av deres kompleksitet.

For øyeblikket er den industrielle bearbeidingen av slike malmer, nemlig Ni‑lateritt, styrt av den krystallografiske strukturen til Ni‑vertende faser og Ni‑ og Fe‑innholdet i malmen.

Limonittmalmer med lavt Ni‑ og MgO‑innhold (<4 wt% Mg) behandles vanligvis gjennom høy‑trykks syreutvasking (HPAL) for å gjenvinne Ni og kobolt (Co), når de er tilstede. Energikravet for dette er ganske enormt, mellom 230–570 GJ per tonn Ni, noe som betydelig overstiger de 22 GJ per tonn som kreves for stål.

Mot denne bekymrende bakgrunnen lover studiens tilnærming en lovende avvik fra konvensjonelle industrielle teknikker. Ved å erstatte karbon‑ (C) og svovel‑ (S) baserte reduserende midler med hydrogen, minimerer studien direkte CO2‑ og svoveldioksid‑ (SO2) utslipp.

Den omgår også bruken av skadelige syrer som svovelsyre (H2SO4) i HPAL og eliminerer behovet for kostbare for‑ og etterbehandlinger.

En ett‑stegs hydrogen‑drevet revolusjon i nikkelbehandling

Forskningen, støttet av European Research Council sin Advanced Grant, er publisert i tidsskriftet Nature. Den beskriver den nye prosessen for nikkelutvinning¹.

Deres fullstendig forskjellige tilnærming er en smelte‑reduksjonsprosess av en hel tørr malmmasse i ett metallurgisk trinn ved bruk av hydrogen‑plasma.

Denne prosessen integrerer kalkinering, smelting og raffinering i ett trinn. Alle disse operasjonene skjer samtidig og i én ovn. Dette gjorde det mulig for teamet å direkte hente høy‑kvalitets ferronikkel, et metallisk materiale bestående av jern og nikkel og brukt som legeringsmiddel, fra den tørre malmmassen i ett trinn.

Med ‘ett‑steg’ refererer forskerne til produksjon av raffinert ferronikkel fra tørr malm i en enkelt metallurgisk prosess sammenlignet med RKEF‑ruten. RKEF, eller Rotary Kiln‑Electric Furnace, er en metode for å produsere ferronikkel fra lateritt‑nikkelmalmer. Den involverer tre stadier: kalkinering av den tørre malmen, som deretter smeltes i en elektrisk lysbueovn (EAF), og til slutt raffinering for å redusere urenheter til akseptable nivåer.

I kontrast dekker Hydrogen Plasma Smelting Reduction (HPSR)-prosessen alt dette i ett trinn.

Med deres tilnærming produserte forskerne høy‑kvalitets, raffinerte ferronikkel‑legeringer med raske reduksjonskinetikker. Legeringen inneholder minimale urenheter takket være termodynamisk kontroll av ovnens atmosfære, som gjorde det mulig å selektivt redusere nikkel. Å ha silisium (Si) under 0,08 wt %, kalsium (Ca) under 0,09 wt % og fosfor (P) nesten 0,00 wt % tillot ytterligere raffinering.

«Ved å bruke hydrogen‑plasma og kontrollere de termodynamiske prosessene inne i den elektriske lysbueovnen, kan vi bryte ned den komplekse strukturen til mineralene i lav‑kvalitets nikkelmalmer til enklere ioniske arter – selv uten bruk av katalysatorer.»

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

Fullt operabel på fornybar energi, erstatter den nye prosessen karbon‑baserte drivstoff og reduksjonsmidler med fornybar elektrisitet og hydrogen. På denne måten gir den opptil 18 % energisparing og så mye som 84 % reduksjon i CO2‑utslipp.

Eksperimentelle bevis fra studien støtter ett‑stegs HPSR som et bærekraftig alternativ for metallproduksjon fra både oksider og silikater, og utvider råstoffalternativene til lav‑kost, lav‑kvalitets mineraler.

Alt i alt gjør denne bærekraftige tilnærmingen det mulig å bruke nikkel på en gunstig måte i bærekraftige energiteknologier, samtidig som den demper den miljøskaden som produksjonen forårsaker. Den samme prosessen kan også anvendes på et annet viktig batterielement, kobolt.

Merkbart er at oppskalering av prosessen for industrielle anvendelser er mulig, noe som er neste steg for teamet. Dette vil kreve implementering av korte buer med høye strømmer, bruk av gassinjektering, eller integrering av en ekstern elektromagnetisk omrøringsenhet under ovnen. Dette vil sikre at den ureduserte smelten kontinuerlig når reaksjonsgrensen, da det kun er her reduksjonen av nikkelmalmer til enklere ioniske arter skjer.

Dette kan gjøres gjennom veletablerte industrielle metoder, som gjør at den nye metoden kan integreres i eksisterende prosesser.

Investere i grønn nikkel

Tesla (TSLA ) er ett av de store navnene som driver fremdriften for renere nikkeltilførsel. Med el‑biler som er sterkt avhengige av nikkelrike batterier, begynte selskapet å sikre forsyning fra produsenter som fokuserer på lavere utslipp og bedre gruve‑standarder, som BHP’s (BHP ) operasjoner i Australia.

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 ) 

During the company’s Q2 2020 Earnings Call, Musk urged miners to invest in “environmentally-friendly nickel mining at high volume” in preparation for the increase in EV production over the next few years.

I 2022 inngikk den en avtale med metallfirmaet Talon (TSX:TLO) om å levere nikkel fra sitt høy‑kvalitets Tamarack‑prosjekt i Minnesota. Partnerskapet har vært «for ansvarlig produksjon av batterimaterialer direkte fra gruve til batterikatode», sa Talon‑administrerende direktør Henri van Rooyen på den tiden, og bemerket at selskapet har det «laveste innebygde CO2‑fotavtrykket i bransjen».

Samtidig roste Tesla Talons innovative tilnærming til oppdagelse, utvikling og produksjon av batterimaterialer, som inkluderer permanent lagring av karbon og utforskning av nye materialutvinninger.

Det samme året signerte Tesla også en langsiktig kontrakt med Vale om å levere lav‑karbon nikkel fra deres kanadiske operasjoner.

Allerede før dette inngikk Tesla et samarbeid med det australske BHP Group med en markedsverdi på 127,7 milliarder dollar, som er involvert i lav‑karbon nikkelproduksjon for el‑biler, for å forbedre batteriforsyningskjedenes motstandskraft og redusere karbonutslipp.

Sent på slutten av forrige år begynte BHP byggingen av off‑grid sol‑ og batteri‑energilagringssystemer for å forsyne deres Nickel West Mount Kit og Leinster‑operasjon, som vil levere elementet til Tesla.

Prosjektet er «BHPs første off‑grid storskala fornybare energiprosjekt på tvers av våre globale operasjoner og vil betydelig fjerne tilsvarende opptil 23 000 forbrenningsmotor‑biler fra veiene hvert år, og støtte våre mål for reduksjon av klimagasser», sa BHP Nickel West Asset President Jessica Farrell.

Når det gjelder Teslas markedsytelse, handles aksjene for tiden til $340,20, fortsatt ned nesten 14 % i år så langt, etter å ha kommet seg fra $217,80‑bunnen som ble nådd forrige måned. Denne gjenopprettingen har TSLA‑aksjene nå sakte på vei mot den nesten $484 rekordhøye (ATH) som ble nådd i desember 2024.

Nå er Teslas markedsverdi endelig over $1 billion ($1,2 billion nøyaktig), mens EPS (TTM) er 1,82 og P/E (TTM) er 191,36.

Samtidig viser de finansielle resultatene for første kvartal 2025 en nedgang på 9 % i inntektene sammenlignet med året før, til $21,3 billion. Et kraftig fall på 20 % ble registrert i bilinntektene til $14 billion, mens inntektene fra kreditter økte med 37,7 % til $595 million, og inntektene fra energiproduksjon og -lagring steg med solide 67 % til $2,73 billion.

Dessuten ble det observert et fall i nettoresultatet til $409 million, eller 12 cent per aksje, mens driftsresultatet gikk ned til $400 million, noe som resulterte i en driftsmargin på 2,1 %.

I tillegg til salgsinsentiver og lavere gjennomsnittlige salgspriser, har nedgangen blitt tilskrevet behovet for å oppdatere produksjonslinjene på fabrikkene for å begynne å produsere oppdaterte versjoner av Model Y‑SUV‑en.

I denne perioden produserte Tesla litt over 362 000 kjøretøy og leverte litt over 336 000 kjøretøy. «Mens omstillingen av Model Y‑linjene på alle fire fabrikkene førte til tap av flere uker med produksjon i Q1, fortsetter opptrappingen av den nye Model Y å gå bra», bemerket selskapet i sin pressemelding.

Tesla distribuerte også 10,4 GWh energilagringsprodukter i Q1 2025. Selskapet har bemerket at veksten i AI‑infrastruktur «skaper en overdrevet mulighet» for dette segmentet til å stabilisere nettet.

I sin aksjonærpresentasjon advarte bilprodusenten investorer om «usikkerhet» i markedene på grunn av raskt utviklende handelspolitikk som negativt påvirker kystområder og forsyningskjeden. Den «dynamiske» og «endrende politiske stemningen» forventes av Tesla å ha innvirkning på etterspørselen etter sine produkter på kort sikt.

Midt i dette står Tesla overfor konkurranse fra Kinas lavere kostnadskonkurrenter i el‑bilmarkedet og Alphabet’s (GOOG ) Waymo i robotaxi‑sektoren.

Konklusjon

Nikkel er et fundament i overgangen til ren energi, men tradisjonelle utvinningsmetoder skader miljøet og undergraver de målene den hjelper å oppnå.

Mot denne bakgrunnen tilbyr innovasjoner som hydrogen‑plasma smelting en lovende vei for å dekarbonisere nikkelproduksjon. Denne grønne nikkelproduksjonsmetoden fra MPI‑SusMat åpner også døren til en mer bærekraftig elektrifisering av transportsektoren. Ikke minst kan nikkel­legeringen som skapes fra lav‑kvalitets malm brukes direkte i produksjon av rustfritt stål, og etter ytterligere raffinering, som elektrodemateriale i batterier. Selv avfallet (slag) som produseres under prosessen kan gi en verdifull ressurs til byggebransjen.

Dermed gir den nye, bærekraftige nikkelproduksjonsprosessen betydelig potensial for skalering og videreutvikling av el‑biler og nettlager, og lover en grønnere fremtid!

Klikk her for en liste over de beste batterimetallene og fornybare energigruveaksjene.

Studier referert:

1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Bærekraftig nikkel muliggjort av hydrogenbasert reduksjon. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7