Grönt Nickel: Drivkraft för en ren energiframtid

Världen genomgår för närvarande en grön energiövergång och batterier spelar en nyckelroll i denna resa. Som avgörande komponenter i olika moderna teknologier driver uppladdningsbara batterier allt från smartphones och bärbara datorer till elfordon (EV) och energilagringssystem.

Bland batterityperna är litiumjonbatterier de mest populära och mest använda. En viktig ingrediens i dessa batterier är nickel (Ni), det femte vanligaste elementet på vår planet.

Det finns inte bara i jordens skorpa och kärna i stora mängder, utan är också ett vanligt element i meteorit, tillsammans med järn. Naturligt förekommande i jord och vatten är nickel ett nödvändigt näringsämne för växter.

Nickel har många enastående fysiska och kemiska egenskaper, vilket gör det oumbärligt i hundratusentals produkter. Dessa inkluderar en hög smältpunkt på 1453 °C, motstånd mot korrosion och oxidation, hög smidbarhet, återvinningsbarhet och magnetiska egenskaper vid rumstemperatur.

Det legerar också lätt, framför allt med krom och andra metaller för att producera rostfritt och värmebeständigt stål.

Använt i 1,97 miljoner ton rostfritt stål och 210 kiloton icke-järnlegeringar varje år har nickel blivit ett mycket strategiskt och svårt att ersätta element. Dessa tillämpningar förbättrar produktens livslängd respektive motoreffektivitet, vilket bidrar till hållbarhet.

Medan rostfritt stål står för den största delen (65 %) av nickelanvändningen är batterier den näst största med 16 %.

Nickel används i batterier för att leverera högre energitäthet och större lagringskapacitet till lägre kostnad. Med ökande produktion och antagande av elfordon samt energilagringssystem som blir allt viktigare för att balansera energiefterfrågan och -tillgång, är efterfrågan på nickel på en uppåtgående bana.

I siffror innebär det att 70 % av nickels nuvarande globala årliga produktion, eller 3 miljoner ton, ska riktas mot rostfritt stål, medan ytterligare 3 miljoner ton Ni förväntas behövas enbart för batteriproduktion till år 2040. Detta extra Ni kommer att drivas av avkarboniseringen av transportsektorn genom användning av Ni‑baserade batterielektroder i EV.

Som ett resultat av detta kommer den globala efterfrågan på nickel att fördubblas till 6 miljoner ton per år.

Nickeldepositioner rika på kvantitet, komplexa i kvalitet

Som en relativt rik metall finns nickel överallt i miljön, dock bara i spårmängder. Alltid närvarande i jord, kan högre koncentrationer av nickel hittas i flera mineralfyndigheter, inklusive oxider, sulfider och silikater.

Globalt uppskattas nickelresurserna till cirka 350 miljoner ton, med stora nickeldepositioner i Australien, Indonesien, Sydafrika, Ryssland och Kanada. Dessa fem nationer tillsammans innehar mer än 50 % av världens nickelresurser.

Medan nästan 80 % av den nickeln som bryts har gjorts de senaste trettio åren, har elementets reserver ändå ökat. Detta beror på ökad prospektering av gruvföretag, bättre kunskap om nya fyndigheter i avlägsna områden och förbättrade teknologier som möjliggör mer nickel att bearbetas, särskilt lågradiga nickelfyndigheter.

När det gäller nickelproduktion beror 60 % på höggradiga sulfidfyndigheter med 1,5–4 % vikt-% Ni-innehåll. Resten tillhandahålls av lågenergiska malmvarianter som lateriter, vilka har ett genomsnittligt Ni-innehåll på 1,5 % v. wt. Dessa delas vidare in i två varianter: saprolit och limonit.

Intressant nog är nickelreserverna på land fördelade omvänt, vilket betyder att 60 % av den totala Ni som finns i naturen återfinns i lateriter. Endast 40 % av Ni finns i sulfidfyndigheter, där det främst förekommer som diskreta binära och ternära nickelrika mineraler som NiS, Ni2FeS4 och (Co,Ni)3S4.

Det som gör sulfidmineraler till ett föredraget alternativ är deras kemiska enkelhet. Detta möjliggör effektiv separering av gangue‑impurities (kommersiellt värdelöst material som omger eller är nära blandat med det önskade mineralet) från nickelbärande föreningar med traditionella metoder som skummflotation.

Självklart är problemet att Ni‑sulfidreserverna är ändliga och minskar, vilket gör dem oförmögna att möta den snabbt växande globala nickelfterfrågan. Detta skapar ett behov av att producera nickel hållbart från lågradiga men rikliga lateriter.

I dessa fyndigheter finns nickel inte som diskreta mineraler; snarare är det löst i komplexa magnesiumsilikater eller järnoxider. Detta inkluderar magnesium‑silikater (nämnda saproliter) som (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 och (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O. Det ersätter också delvis järn (Fe) i limonit, såsom goetit (Fe,Ni)OOH.

Komplexiteten hos lågradiga nickelfyndigheter, både i kemisk och mineralogisk bemärkelse, begränsar en effektiv och hållbar extraktion av nickel för nedströms gröna teknologier.

För att övervinna detta grundläggande problem har forskare från Max Planck‑institutet för hållbara material (MPI‑SusMat) skapat en ny teknik som är kolfri och energisparande för att extrahera nickel för rostfritt stål, batterier och magneter.

Miljökostnader för konventionell nickelproduktion

Även om nickel spelar en avgörande roll i batteritillverkning är produktionen av detta element inte särskilt miljövänlig, precis som de flesta metallutvinningar och -bearbetningar.

När det gäller nickel omfattar dess negativa miljöpåverkan luftföroreningar, vattenföroreningar, jorderosion, markförsämring, avskogning, giftigt avfall, förlust av biologisk mångfald och mer. Nickelproduktion är också en energikrävande process, vilket bidrar till växthusgasutsläpp (GHG).

Konventionell nickelproduktion släpper faktiskt ut omkring 20 ton CO₂ per ton nickel. År 2019 var nickelbrytning ansvarig för ungefär 120 miljoner metriska ton koldioxidekvivalenter (CO₂e) världen över.

Enligt studien från MPI‑SusMat är branschens totala fotavtryck omkring 20‑27 ton CO₂e för varje ton nickel, vilket är över 10 gånger mer än för stål (2,3 ton CO₂e per ton). Således är nickel ett starkt miljöskadligt metall att bryta.

CO₂‑utsläpp är den främsta drivkraften bakom klimatförändringarna, och om nickelindustrin vill bekämpa detta och bli klimatneutral måste dess koldioxidutsläpp minskas drastiskt.

Intressant nog innebär de globala ansträngningarna för att minska koldioxidutsläpp en elektrifieringstrend, där fossila bränslen ersätts med el. Detta skifte är dock starkt beroende av nickel, vilket avsevärt minskar initiativens effekt och väcker oro för att överföra den miljömässiga bördan till metallurgin. Enligt studiens förstförfattare, Ubaid Manzoor, PhD‑forskare vid MPI‑SusMat:

“Om vi fortsätter att producera nickel på konventionellt sätt och använder det för elektrifiering, flyttar vi bara problemet snarare än att lösa det.”

Så, med deras nya metod för att producera nickel erbjuder forskarna en hållbar väg för att avlägsna metallen från malm där väteplasma ersätter kol, vilket gör processen CO₂‑fri och dessutom sparar energi och tid. Noterbart är att den använder lågradiga nickelfyndigheter, vilka har förbises på grund av deras komplexitet.

För närvarande styr den industriella bearbetningen av sådana malmer, närmare bestämt Ni‑laterit, av den kristallografiska strukturen hos Ni‑värdande faser samt Ni‑ och Fe‑innehållet i malmen.

Limonitmalmer med lågt Ni‑ och MgO‑innehåll (<4 wt% Mg) bearbetas vanligtvis genom högtrycks‑syralösning (HPAL) för att återvinna Ni och kobolt (Co) när de finns. Energikravet för detta är mycket stort, mellan 230‑570 GJ per ton Ni, vilket kraftigt överstiger de 22 GJ per ton som krävs för stål.

Mot denna oroande bakgrund lovar studiens tillvägagångssätt ett lovande avsteg från konventionella industriella tekniker. Genom att ersätta kol‑ (C) och svavel‑ (S) baserade reduktionsmedel med väte minskar studien direkta CO₂‑ och svaveldioxid (SO₂)‑utsläpp.

Det kringgår även användningen av skadliga syror som svavelsyra (H₂SO₄) i HPAL och eliminerar behovet av kostsamma för‑ och efterbehandlingar.

En Enstegshydrogen‑driven Nickelprocessrevolution

Forskningen, som stöds av European Research Council Advanced Grant, har publicerats i tidskriften Nature. Den beskriver den nya processen för nickelutvinning¹.

Deras helt annorlunda tillvägagångssätt är en smält‑reduktion av en hel torkad malm i ett enda metallurgiskt steg med hjälp av väteplasma.

Denna process integrerar kalkinering, smältning och raffinering i ett steg. Alla dessa operationer sker samtidigt i en enda ugn. Detta gjorde det möjligt för teamet att direkt utvinna höggradigt ferronickel, ett metalliskt material bestående av järn och nickel och använt som legeringsämne, från den torkade malmen i ett enda steg.

Med “enkelt steg” menar forskarna produktionen av raffinerat ferronickel från torkad malm i en enda metallurgisk process jämfört med RKEF‑vägen. RKEF, eller Rotary Kiln‑Electric Furnace, är ett sätt att producera ferronickel från lateritnickelmalm. Det involverar tre faser: kalkinering av den torkade malmen, som sedan smälts i en elektrisk ljusbågsugn (EAF), och slutligen raffinering för att reducera föroreningar till acceptabla nivåer.

I kontrast täcker Hydrogen Plasma Smelting Reduction (HPSR)‑processen allt detta i ett steg.

Med deras metod producerade forskarna höggradiga, raffinerade ferronickellegeringar med snabba reduktionskinetik. Legeringen innehåller minimala föroreningar tack vare termodynamisk kontroll av ugnens atmosfär, vilket möjliggjorde selektiv reduktion av nickel. Att ha kisel (Si) under 0,08 wt. %, kalcium (Ca) under 0,09 wt. % och fosfor (P) nästan 0,00 wt. % möjliggjorde borttagning av ytterligare raffinering.

“Genom att använda väteplasma och kontrollera de termodynamiska processerna inne i ljusbågsugnen kan vi bryta ner den komplexa strukturen i mineralerna i lågradiga nickelfyndigheter till enklare joniska arter – även utan katalysatorer.”

– Motsvarande författare Professor Isnaldi Souza Filho, chef för gruppen “Sustainable Synthesis of Materials” vid MPI‑SusMat

Fullt driftsatt på förnybar energi ersätter den nya processen kolbaserade bränslen och reduktionsmedel med förnybar el och väte. På så sätt erbjuder den upp till 18 % energibesparing och så mycket som 84 % reduktion av CO₂‑utsläpp.

Experimentella bevis från studien stödjer ensteg‑HPSR som ett hållbart alternativ för metallproduktion från både oxider och silikater, vilket utökar råmaterialalternativen till lågkostnads‑, lågradiga mineraler.

Sammanfattningsvis möjliggör detta hållbara tillvägagångssätt en fördelaktig användning av nickel i hållbara energiteknologier samtidigt som miljöskadan från dess produktion minskas. Samma process kan även tillämpas på ett annat nyckelelement i batterier, kobolt.

Noterbart är att uppskalning av processen för industriella tillämpningar är möjlig, vilket är nästa steg för teamet. Detta kommer att kräva implementering av korta bågar med hög ström, användning av gasinjektion eller integration av en extern elektromagnetisk omrörningsanordning under ugnen. Detta säkerställer att den o‑reducerade smältan kontinuerligt når reaktionsgränsen, eftersom det bara där reduktionen av nickelfyndigheter till enklare joniska arter sker.

Detta kan göras genom väl etablerade industriella metoder, vilket möjliggör att den nya metoden integreras i befintliga processer.

Investering i Grönt Nickel

Tesla (TSLA ) är ett av de stora namnen som driver på efterfrågan på renare nickelförsörjning. Med elfordon som starkt förlitar sig på nickelrika batterier har företaget börjat säkra leveranser från producenter som fokuserar på lägre utsläpp och bättre gruvstandarder, såsom BHP’s (BHP ) verksamheter i Australien.

Och när Tesla väljer ett grönare nickel påverkar det hur resten av branschen tänker kring inköp, vilket är anledningen till att det spelar en så central roll i detta område.

Tesla (TSLA ) 

Under företagets Q2‑2020‑resultatsamtal uppmanade Musk gruvföretagen att investera i “miljö‑vänlig nickelbrytning i hög volym” i förberedelse för den ökade EV‑produktionen under de kommande åren.

År 2022 ingick de ett avtal med metallföretaget Talon (TSX:TLO) för att leverera nickel från deras höggradiga Tamarack‑projekt i Minnesota. Partnerskapet var “för ansvarsfull produktion av batterimaterial direkt från gruva till batterikatod”, sade Talons VD Henri van Rooyen då, och påpekade att företaget har “det lägsta inbäddade CO₂‑fotavtrycket i branschen.”

Samtidigt berömde Tesla Talons innovativa tillvägagångssätt för upptäckt, utveckling och produktion av batterimaterial, vilket inkluderar permanent lagring av kol och utforskning av nya materialutvinningar.

Samma år skrev Tesla också under ett långsiktigt avtal med Vale för att leverera lågt koldioxid‑nickel från deras kanadensiska verksamheter.

Redan innan detta hade Tesla gått samman med det australiensiska BHP‑koncernen, med ett marknadsvärde på 127,7 mrd USD, som är involverat i lågt koldioxid‑nickelproduktion för EV, för att förbättra batteriförsörjningskedjans motståndskraft och minska koldioxidutsläpp.

Sent förra året påbörjade BHP byggandet av off‑grid sol‑ och batterilagringssystem för gruvdrift för att driva deras Nickel West‑anläggningar i Mount Kit och Leinster, vilka kommer att leverera elementet till Tesla.

Projektet är “BHP:s första off‑grid storskaliga förnybara energiprojekt över våra globala verksamheter och kommer betydligt att avlägsna motsvarande upp till 23 000 förbränningsmotorfordon från vägarna varje år, vilket stödjer våra mål för minskning av växthusgaser,” sade BHP Nickel West‑tillgångspresident Jessica Farrell.

När det gäller Teslas marknadsresultat handlas deras aktier för närvarande till $340,20, fortfarande ned cirka 14 % i år hittills, efter att ha återhämtat sig från ett lägsta värde på $217,80 förra månaden. Denna återhämtning har gjort att TSLA‑aktierna nu sakta närmar sig det nästan $484‑höga rekordet (ATH) som nåddes i december 2024.

Nu är Teslas marknadsvärde äntligen över $1 biljon ($1,2 biljon exakt) medan deras EPS (TTM) är 1,82 och P/E (TTM) är 191,36.

Samtidigt visar finansiella resultat för första kvartalet 2025 en nedgång på 9 % i intäkter jämfört med föregående år till $21,3 miljarder. En kraftig 20 % minskning registrerades i deras fordonsintäkter till $14 miljarder, medan intäkterna från krediter ökade med 37,7 % till $595 miljoner, och intäkterna från energiproduktion och lagring steg starkt med 67 % till $2,73 miljarder.

Dessutom sågs en minskning i nettoresultatet till $409 miljoner, eller 12 cent per aktie, medan rörelseresultatet föll till $400 miljoner, vilket resulterade i en rörelsemarginal på 2,1 %.

Förutom försäljningsincitament och lägre genomsnittliga försäljningspriser har nedgången tillskrivits behovet av att uppdatera produktionslinjerna i deras fabriker för att börja tillverka uppdaterade versioner av Model Y‑SUV:n.

Under denna period producerade Tesla drygt 362 000 fordon och levererade något mer än 336 000 fordon. “Medan omställningen av Model Y‑linjerna i alla fyra våra fabriker ledde till förlust av flera veckors produktion i Q1, fortsätter rampen av den nya Model Y att gå bra,” noterade företaget i sin pressrelease.

Tesla distribuerade även 10,4 GWh energilagringsprodukter under Q1 2025. Företaget har noterat att tillväxten inom AI‑infrastruktur “skapar en oproportionerligt stor möjlighet” för detta segment att stabilisera elnätet.

I sin aktieägarpresentation varnade biltillverkaren investerare för “osäkerhet” på marknaderna på grund av snabbt föränderliga handelspolicys som negativt påverkar kostnader och leveranskedjor. De “dynamiska” och “föränderliga politiska sentimenten” förväntas enligt Tesla ha inverkan på efterfrågan på deras produkter på kort sikt.

Mitt i detta möter Tesla konkurrens från Kinas lågt prissatta konkurrenter på EV‑marknaden och Alphabet’s (GOOG ) Waymo inom robotaxi‑sektorn.

Slutsats

Nickel är en grundpelare i den rena energiövergången, men dess traditionella utvinningsmetoder skadar miljön och undergräver de mål den hjälper till att uppnå.

Mot denna bakgrund erbjuder innovationer som väteplasma‑smältning en lovande väg för att avkarbonisera nickelproduktionen. Detta gröna nickelproduktionssätt från MPI‑SusMat öppnar dessutom dörren till en mer hållbar elektrifiering av transportsektorn. Dessutom kan nickellegeringen som skapas från lågradig malm användas direkt i produktionen av rostfritt stål och, efter ytterligare raffinering, som elektrodmaterial i batterier. Även avfallet (slagg) som produceras under processen kan bli en värdefull resurs för byggindustrin.

Således erbjuder den nya, hållbara nickelproduktionsprocessen betydande potential för skalning och vidareutveckling av elfordon och nätlagring, vilket lovar en grönare framtid!

Klicka här för en lista över topp‑batterimetaller och förnybara energigruvaktier.

Studier som refereras:

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