Vilka är konsekvenserna av uranbrytning?

Inom miljörörelsen används ofta kritik mot den smutsiga uranbrytningen som ett argument mot kärnkraft. Men vi hör sällan röster i miljörörelsen som problematiserar effekterna av att ta fram de material som krävs för förnybar energiproduktion.

Vi har därför har sammanställt resultaten från studier som undersökt miljö och hälsoeffekterna från de metaller som krävs för kärnkraft respektive vind- och solkraft

Sammanfattning

Vi har läst på vad studier kring miljö- och hälsopåverkan visar för metaller nödvändiga för vind- och solkraft respektive metaller nödvändiga för kärnkraft. Studierna visar att vind- och solkraft är beroende av stora mängder koppar, aluminium och stål (primärt bestående av järn) medan kärnkraft är beroende av uran.

En studie som sammanställde resultatet från befintliga livscykelanalyser för olika metaller kom till slutsatsen att koppar och uranbrytning har likvärdiga miljö och hälsoeffekter per kilo förädlad metall.

Att beräkna hur mycket av olika metaller som går åt för att producera en terrawatt-timme el med olika energislag är ingen exakt vetenskap. Men använder vi den senaste teknikerna som idag finns tillgänglig för vind- och solkraft ser vi att de kräver ca 50 ton koppar/producerad TWh medan det för kärnkraften krävs ca 30 ton uran för att producera samma mängd energi.

Aluminium och järn produktion har klart lägre hälso- och miljöeffekter. Men även om påverkan är lägre per kilo så behöver man ta hänsyn till att det krävs mycket mer av dessa metaller.

Användningen av järn och aluminium vid kärnkraftsproduktion bedöms som liten medans de krävs ca 4000 ton stål och ca 400 ton aluminium för att producera 1 TWh med genomsnittlig vind- och solkraft bygd med de senaste teknikerna som finns tillgängliga idag.

Sammantaget tycker vi det här visar på att uranbrytning är ett tveksamt argument mot kärnkraft. Vi vill dock tydliggöra att syftet med den granskning vi här genomför inte är att ställa förnyelsebar energi mot kärnkraft, eftersom bägge behövs för klimatet.

Uranbrytning i jämförelse med materialframställning för förnybart

Till att börja med så är det viktigt att slå fast att även förnybar energi kräver gruvbrytning, mycket gruvbrytning till och med.

Enligt en studie i Nature så kräver sol- och vindenergi upp till 15 gånger mer betong, 90 gånger mer aluminium och 50 gånger mer järn, koppar och glas per installerad kapacitet jämfört med vad fossilenergi och kärnkraft gör.

För att vi ska kunna väga effekterna från framtagandet av dessa material mot framtagandet av uran för kärnkraft måste vi göra två uppskattningar:

  1. En uppskattning av miljö- och hälsopåverkan från brytning och förädling av respektive metall

  2. En uppskattning av hur mycket av respektive metall som krävs för att framställa en viss mängd energi

Att göra sådana skattningar är dock inte trivialt utan förenat med flera osäkerheter. Det är därför viktigt att se att denna typ av skattningar är mer en bild av storleksordningarna än något som speglar exakta siffror.

Skattning av metallåtgång per TWh

Vi har ej funnit någon studie som rakt av skattar metallåtgång per TWh följande beräkning är därför gjord för hand utifrån tillgängliga fakta-uppgifter på området.

Metallåtgång för kärnkraft

Kärnbränsle framställs ur ämnet U³0⁸ (det är också effekterna för att framställa detta ämne som livscykel-analysen vi refererar till beräknat).

Enligt World nuclear organisation krävs det ca 200 ton U³0⁸ för att driva en reaktor på 1000MWe under ett år.

Både Forsmark 1 och Formsark 2 har en installerad kapacitet på ca 1000 MWe. De har de senaste 17 åren producerat som mest i snitt ca 7 TWh/år vardera. (Vi tror att det egentligen är relevant att se på max värdet (8.8) då det inte går något bränsle när man står stilla. Men det kanske kan vara förenat med extra bränsleförbrukning att gå upp och ner i effekt så vi väljer 7 TWH som snittvärde).

Utifrån detta kan vi beräkna att det krävs ca 29 ton U³0⁸ per TWh (200 ton U³0⁸ per år/ 7 TWh per år = ca 29 ton U³0⁸ per TWh)

Det räcker ju såklart inte med bara uran för att producera kärnkraft, det krävs ju också metaller för att bygga själva reaktorn. Men enligt studien i Nature så kräver sol- och vindenergi upp till 15 gånger mer betong, 90 gånger mer aluminium och 50 gånger mer järn, koppar och glas per installerad kapacitet jämfört med vad fossilenergi och kärnkraft gör.

Metallåtgång för sol- och vindkraftverk

Ur artikeln i Nature framgår det att sol och vindkraft år 2012 producerade ca 400TWh per år.

Världsnaturfonden föreslog år 2011 ett energi-scenario som har målet att vind- och solkraft ska producera 12000 TWh/år år 2035 och hela 25000 TWh/år 2050. Nature-artikeln granskade hur mycket koppar, stål och aluminium som behövs för att möjliggöra detta scenario. De fann att vi kommer behöva producera 40 miljoner ton koppar, 3200 miljoner ton stål och 310 miljoner ton aluminium fram till år 2050 för att möta detta scenario med den senaste generationens vind- och solkraftteknik som finns tillgänglig idag.

Enligt artikeln i nature utgår man från att livstiden för vind- och solkraftverk som byggs idag ligger på ca 20-30 år.

De kraftverk som man har redo år 2050 kommer alltså leverera ca 25000TWh/år*30år= 750000 TWh

Det är oklart utifrån artikeln om man räknat med att materialet i dagens befintliga kraftverk (och om de kraftverk som byggs de kommande 5-10 åren och därför är utslitna innan 2050) kommer att återvinnas och användas som material i framtida kraftverk.

För att ta höjd för återvinning kan vi anta följande:

  • Alla kraftverken lever i 30 år

  • Kraftverken vi har byggt till år 2020 kommer leverera 672TWh år 2020. (Denna beräkning bygger på linjär ökning från dagens 400TWh mot delmålet som är satt 2035)

Vi kan se 672 TWh utgör 2,7% av 25000 TWh. Genom att räkna bort 2,7% från material åtgången ovan tar vi höjd för att allt material återvinns i både de kraftverk som finns idag och alla de kraftverk vi byggt fram till 2020 (som hinner bli utslitna innan 2050).

Vi skulle kunna anta att materialet i de kraftverk som behövs för att leverera 25000TWh/år år 2050 också kommer återvinnas och att materialet på så sätt kan leverera ytterligare TWh i nya kraftverk. Men om vi tänker en tidshorisont efter 2050 är det lika rimligt att anta att vi då har Generation-IV-reaktor-system på plats och kan använda det befintligt avfallet till att driva dessa reaktorer i hundratals år framöver. Det är därför relevant att jämföra gruvdriftens påverkan innan 2050.

En ungefärlig uppskattning av antalet ton som behövs av respektive metall per TWh får vi därför genom följande beräkningar:

  • 389 20000 ton koppar / 750000 TWh = ca 52 ton koppar/TWh(sol & vindkraft)

  • 301 630000 ton alumininum / 750000 TWh = ca 402 ton aluminium/TWh (sol & vindkraft)

  • 3113 600000 ton stål / 750000 TWh= ca 4151 ton stål/TWh (sol & vindkraft)

Skattning av miljö och hälso-effekter per kilo förädlad metall

Nästa steg är att jämföra miljö- och hälsopåverkan av respektive metall. Även här finns det en osäkerhet i hur stor miljöpåverkan blir i det enskilda fallet.

Faktorer som påverkar miljö- och hälsoeffekterna är t.ex. vilken gruvdriftsmetod som används och vilka lagar som gäller i landet där gruvdriften bedrivs. De bästa platserna för brytning kommer därtill användas först, och studier visar att effekterna från själva gruvdriften beräknas få värre konsekvenser om man tvingas bryta på sämre platser.

I en studie, som sammanfattar resultat från flera livscykelanalyser, jämfördes miljöpåverkan av 63 metaller med avseende på både gruvbrytning och förädling till sitt vanligaste användingsform. I fallet betyder detta förädling till U³0⁸ (se figur 1 i artikeln).

I studien jämfördes metallernas påverkan (per förädlat kilo), på klimatet, energiförbrukningen, försurningen, övergödningen och människors utsatthet för gifter.

Påverkan mättes på en skala från “lowest” till “highest”. I artikeln har de valt att illustrera effekterna med en färgskala vi kommer här använda en sifferskala där 1 indikerar de lägsta konsekvenserna (blå) och 5 de värsta (röd).

De kategorier som framförallt är intressanta att se närmare på är energiförbrukning, försurning, övergödning och människors utsatthet för gifter. Den sammanlagda klimatpåverkan har nämligen visat sig vara likvärdig för kärnkraft vind-och solkraft.

I kategorin energiförbrukning ser vi att processen att bryta och förädla uran märker ut sig med en 3:a, i jämförelse med den 1:a som samtliga metaller som vind- och solkraft behöver får.

Mönstret som återkom för de övriga tre kategorierna var att koppar och uran har likvärdig påverkan och båda fick genomgående en trea på den fem-gradiga skalan. Aluminium och järn befann sig bland de metaller med minst hälso- och miljöeffekter och fick både en etta på den fem-gradiga skalan.

Slutsatser från jämförelsen av metallförbrukning för olika kraftslag

Syftet med resonemanget ovan är egentligen inte att ställa förnyelsebar energi mot kärnkraft, eftersom bägge behövs för klimatet. Syftet är att visa att kärnkraft inte är värre än vind- och solkraft ur ett gruvbrytningsperspektiv.

Hur påverkar valet 100%-förnybar energi världskonsumtionen av metaller

Som vi visat ovan har sol- och vindkraft en totalt sätt mycket högre materialåtgång än kärnkraft. För att resonera kring hur detta påverkar möjligheterna att skala upp vind- och solkraft globalt behöver vi titta på hur scenarion med hög andel sol- och vindkraft skulle påverka världskonsumtionen av respektive metall.

I Nature-studien som uppskattar materialåtgången för vind- och solkraft valde man att utvärdera Världsnaturfondens energiscenario för för världen, från ett gruvbrytninsperspektiv.

WWF:s scenario föreslår en 60-faldig ökning av sol- och vindenergi till 2050. I studien kunde man dra slutsatsen att ett detta scenario innebär att världsproduktionen av stål, koppar och aluminium skulle behöva öka med 5-18% varje år fram till år 2050.

Fossil energi och kärnkraft bedöms ha en försumbar konsumtion av dessa metaller i jämförelse.

Med anledning av detta så skriver artikelförfattarna:

Humankind faces a vicious circle: a shift to renewable energy will replace one non-renewable resource (fossil fuel) with another (metals and minerals).

Vi kan även konstatera att man nu bara sett till metallåtgång för energiproduktionen. Beroende på vilka energilagringslösningar vi väljer kräver de ytterligare metaller.

Att skala upp kärnkraften kräver såklart också en uppskalning av uranbrytning, vilket kan utgöra en begränsning för hur snabbt man kan skala upp produktionen. Som nature-artikeln skriver så blir det dock svårare att öka produktionen ytterligare av en metall när man redan har ökat produktionen mycket. Detta eftersom man då blir beroende av mindre lämpliga gruvor. Det kan därför vara en fördel att ha en blandning av energislag som kräver olika metaller.

Miljöpåverkan från nedlagda gruvor

Miljöproblem på grund av nedlagda gruvor är ett generellt gruvproblem och inget specifikt kopplat till endast uranbrytning. Enligt FN:s miljöprogram är nedlagda gruvor ett av de störta miljöproblemen kopplat till gruvbrytning. Exempelvis skriver den brittiska miljöskyddsmyndigheten i en rapport att nio procent av floderna i England är förorenade på grund av nedlagda kol och metallgruvor.

I Sverige är det stora problem med miljöfarligt läckage från den nedlagda Blaikengruvan i Västerbotten där zink, guld och bly tidigare bröts. Vi har inte kunnat hitta någon jämförelse mellan miljöproblemen från nedlagda urangruvor och andra gruvor.

Sällsynta jordartsmetaller i vind- och solkraft

Förutom vanliga metaller så som järn, koppar, och aluminium så innehåller moderna vind- och solkraftverk i vissa modeller en betydande mängd sällsynta jordartsmetaller. Artikeln i Nature som jämför materialåtgång för olika energislag, nämner t.ex. att ämnen som indium, galium and selenium har börjat användas för att öka effektivitetsgraden i de senaste generationens vindkraftverk.

I studien som sammanställer resultaten från livscykelanalyser för ett stort antal metaller finner vi att de här listade metallerna har en likvärdig miljö och hälsopåverkan som koppar och uran.

Artikeln i Nature betonar dock att beroendet av “vanliga metaller” är allvarligare än beroendet av sällsynta jordartsmetaller då forskningen på ersättningsmaterial pågår och vi kan välja att bygga något mindre effektiva sol- och vindkraftverk som inte är beroende av de sällsynta jordartsmetallerna.

Just ämnet neodym har väckt en hel del debatt i samband med produktion av vindkraft. Många kärnkraftsförespråkare brukar säga att neodym är vindkraftens uran. Men vi kan notera att neodym faktiskt verkar ha genomgående lägre miljö och hälsoeffekter än vad koppar och uran har. Det är dessutom så att neodym bara fanns i 5-10% av de vindkraftverk man installerade i världen 2011.

Risk för joniserande strålning vid uranbrytning

Ibland framförs det att farhågor för att uranbrytning leder till cancer hos gruvarbetare på grund av strålning. Håkan Pettersson som är strålskyddsfysiker på Universitetssjukhuset i Linköping säger till Sveriges Radio Klotet om en undersökning på urangruvarbetare i Australien:

“När man tittar på ökad cancerförekomst är halterna så låga att de knappt är mätbara. Radonhalterna är cirka 10 Becquerel per kubikmeter luft, i svenska bostäder ligger halten i genomsnitt på 100 becquerel per kubikmeter luft. För gruvarbetare är inte den stråldos som de får i sig högre än vad en normal svensk får i sig av naturlig strålning. “

Däremot så orsakade urangruvor cancer bland gruvarbetare mellan år 1940-1970 på grund av att ventileringstekniken var mycket sämre.

Hälsoeffekterna av uranbrytning i Australien

I miljöpartiets publikation Kärnkraft i klimatkrisens tidevarv kan vi läsa följande påstående:

Vid urangruvor i bland annat Australien drabbas människor och djur av sjukdomar. Minnesförluster, nedsatt syn och barn som föds med missbildningar är direkta konsekvenser av uranbrytningen.

Vi har aktivt sökt efter någon studie som stödjer påståendet att barn i närheten av urangruvor i Australien skulle drabbas av missbildningar i större utsträckning. Men vi har inte kunnat finna varken nyhetstidningar eller vetenskapliga artiklar som stödjer detta. Vi har inte heller funnit stöd för att gruvdriften skulle orsaka minnesförluster eller nedsatt syn så vi vill gärna se källorna bakom även de påståendena.

Slutsats

Vår slutsats är att det är tveksamt att måla upp uranbrytning som något som vore mycket mer miljö och hälsoskadligt än annan gruvbrytning, vilket är en den bild man lätt får då man läser miljöpartiets material idag. Vi kan också se att metallåtgång för koldioxidsnål energi kan bli en stor framtida utmaning, och att det kan vara lämpligt att ha energikällor som kompletterar varandra och använder olika typer av metaller.

Läsarreaktioner

Har du några tankar, frågor eller kommentarer om innehållet i denna bloggpost, då vill vi jättegärna ta del av dem.

Om du har upptäckt ett enskilt faktafel går det bra att skriva en kommentar i kommentars-fältet nedan eller kontakta oss på mail, facebook eller twitter. Vår målsättning är att rätta alla faktafel som upptäcks men också publicera dem både under fliken Faktatabbar.

Om just den här blogg-posten har rättats och förbättrats så finner du en direkt-länk till denna rättning i listan nedan.

Kanske tycker du att innehållet i den här blogg-posten skulle behöva belysas från ett helt annat perspektiv?

Känner du redan till en färdig text som belyser den här frågan från ett annat perspektiv går det jättebra att skicka oss en länk så lägger vi till den i listan nedan.

Om du själv skulle vilja skriva en kompletterande blogg-post men inte har någon plats där du kan publicera texten. Då går det jättebra att skicka oss texten så publicerar vi den som en blogg-post direkt här på sidan.

Finns det ingen lista nedan så beror det på att vi inte mottagit några kommentarer om just denna blogg-post ännu. Ett exempel på hur en påbörjad granskning kan se ut hittar du längst ner i denna blogg-post.