Pogovor o razogljičenju je v ospredje postavil skupino surovin, ki so bile prej skoraj neopažene. Danes brez stabilnega pretoka teh virov ne bi bilo mogoče uporabiti obnovljivih virov energije, digitalizirati gospodarstva ali elektrificirati prometa, zato je pomembno razumeti, kaj se skriva za njihovo vrednostno verigo. Skratka, govorimo o mineralih, katerih povpraševanje strmo narašča, medtem ko njihova oskrba postaja vse bolj zapletena zaradi številnih razlogov, od geoloških dejavnikov do trgovine in političnih napetosti. To "neskladje" med tem, kar zahteva trg, in tem, kar dejansko doseže industrijo To je bistvo zadeve.
Interes ni zgolj tehničen: obstaja zunanja odvisnost, geopolitična tveganja in vpliv na okolje, ki jih ni mogoče prezreti. Vlade in podjetja po vsem svetu so že sprejela ukrepe za zagotovitev dostopa do teh materialov in to storila odgovorno. Vprašanje je, kako zagotoviti varno, trajnostno in konkurenčno oskrbo. v času, ki ga zahtevajo podnebne razmere, ne da bi se pri tem nepravični stroški prenesli na lokalne skupnosti in ekosisteme.
Kaj mislimo s kritičnimi minerali?
Preprosto povedano, kritični elementi so tisti elementi narave z velikim povpraševanjem in ranljivimi dobavnimi verigami, bodisi zaradi njihove geološke redkosti, geografske koncentracije ali ozkih grl pri predelavi. Kritičnost ni statična: spreminja se glede na družbene potrebe in razpoložljive viretako lahko material sčasoma preide iz strateškega v kritičnega in obratno, ko se tehnologija in trg razvijata.
Ni splošno sprejete definicije in izrazi se prekrivajo: slišimo govorice o strateških mineralih, mineralih za energetski prehod ali kritičnih surovinah. Vsaka država ali gospodarski blok razvije svoj seznam prednostnih nalog. Evropska unija je na primer leta 2020 objavila popis bistvenih materialov. ki med drugim vključuje kobalt, indij, magnezij, volfram, litij ali stroncij.
Med najpogosteje ponavljanimi imeni so aluminij, krom, kobalt, baker, grafit, indij, železo, svinec, litij, nikelj, cink in skupina, znana kot redkozemeljski elementi. So bistvene komponente za tehnologije z močnim potencialom rasti in brez jasnih nadomestkov. v mnogih svojih uporabah, kar poveča tveganje, če dobava ne uspe.
Za kaj se uporabljajo danes?
Njegove kemijske, magnetne in optične lastnosti omogočajo izdelavo vsega, od mobilnih telefonov in računalnikov do zvočnikov in tablic, vključno z izboljšavami učinkovitosti, zmogljivosti, hitrosti, vzdržljivosti in toplotne stabilnosti. Potrošniška elektronika in digitalna infrastruktura se v številnih komponentah zanašata na te materiale.od mikročipov do trajnih magnetov.
Njihova vloga je še pomembnejša pri energetskem prehodu. Bistveni so za fotovoltaične panele, vetrne turbine in predvsem za baterije in sisteme za shranjevanje električne energije za električna vozila. Vsaka tehnologija zahteva različne kombinacije in količine.Sončna energija porabi več aluminija in bakra; vetrna energija železo in cink; geotermalna energija nikelj in krom; električne baterije pa grafit, nikelj in kobalt.
Če razširimo naš fokus, pridejo v poštev tudi druge tehnologije prihodnosti: vodikovi elektrolizatorji, omrežja za prenos podatkov, droni, napredna robotika, močnostna elektronika ali sateliti. Nedavne študije napovedujejo dvomestno letno rast do leta 2030 Na mnogih od teh področij je opazna odvisnost od materialov, kot sta indij in galij (visoko učinkovite LED diode), silicij (polprevodniki) ali kovine platinske skupine – iridij, paladij, platina, rodij in rutenij – (katalizatorji in gorivne celice).
Od kod jih pridobivajo in kdo jih predeluje?
Pomembna nahajališča so razporejena po vsem svetu. Baker je v Čilu in Peruju, litij v Avstraliji in Čilu, nikelj v Indoneziji in na Filipinih, kobalt v Demokratični republiki Kongo in opazna koncentracija redkozemeljskih elementov na Kitajskem. Ta neenakomerna porazdelitev otežuje varnost oskrbe in povečuje izpostavljenost geopolitičnim tveganjem..
Pridobivanje je le del zgodbe. Predelava in rafiniranje sta še bolj koncentrirani: Kitajska je vodilna v predelavi številnih kritičnih materialov in predstavlja več kot 80 % svetovne proizvodnje redkih zemelj. Zaradi tega nadzora nad vmesno povezavo je država resnično središče svetovne trgovine. in pojasnjuje ozka grla, ki jih industrija utrpi, ko so pretoki moteni.
Velja omeniti, da so ti trgi na splošno manjši, bolj geografsko koncentrirani in manj konkurenčni kot trgi ogljikovodikov. Nižja likvidnost povečuje nestanovitnost in občutljivost na šoke regulativni ali diplomatski.
Evropa in Španija: izhodišče
V Evropi je domača proizvodnja redkih zemeljskih elementov in drugih kritičnih materialov omejena, z nekaj izjemami. Nemčija dobavlja približno 8 % svetovnega galija, Finska približno 10 % germanija, Francija približno 59 % hafnija in Španija približno 31 % stroncija. Kljub tem otokom specializacije evropske zmogljivosti daleč zaostajajo za povpraševanjem domačega trga..
Da bi zmanjšala odvisnost, EU spodbuja načrte za razvoj uspešne in trajnostne ekstraktivne, predelovalne in recikliralne industrije. V Španiji podzemlje ponuja priložnosti: v Cáceresu so odkrili vire litija, v Ciudad Realu pa vire redkih zemelj. Vendar pa postopki licenciranja in družbeno nasprotovanje novim rudnikom ovirajo projekte.Vendar pa že obstajajo javne in zasebne pobude, ki si prizadevajo za soglasje za nadaljevanje.
Prihodnje povpraševanje in scenariji
Če si resnično želimo energetski sistem z nizkimi emisijami, bomo potrebovali več mineralov, ne manj. Najpogosteje omenjene napovedi kažejo na povečanje bakra in redkih zemeljskih elementov za več kot 40 %, niklja in kobalta za 60–70 % ter skoraj 90 % litija. Skupno povpraševanje po kritičnih mineralih bi se lahko do leta 2040 povečalo za štiri- do šestkrat. nad trenutnimi ravnmi.
Medtem je UNCTAD opozoril, da bi se lahko povpraševanje po bakru, povezano z obnovljivimi viri energije, v prihodnjih desetletjih podvojilo. Pri trenutni stopnji proizvodnje ne bo dovolj za pokritje vseh potrebogrožanje cilja omejitve globalnega segrevanja na 1,5 °C, če se ne pospešijo naložbe, inovacije in učinkovitost materialov.
Ključne tehnologije in odvisnost od materialov
Baterije, vetrne turbine, sončne celice, elektrolizatorji in visokozmogljiva omrežja niso izdelani iz nič: v notranjosti so mozaik specializiranih materialov. Indij in galij podpirata energetsko učinkovito LED-osvetlitev; silicij je osnova mikročipov; kovine platinske skupine delujejo kot katalizatorji in elektrode. Ta navzkrižna odvisnost med tehnologijami in materiali Pojasnjuje, zakaj lahko napake v kovini ogrozijo celotno industrijsko verigo.
Poleg medijskih ikon (litij in kobalt) je nabor širok. Med najpogosteje omenjenimi minerali v kontekstu prehodnih kovin so boksit, kadmij, krom, kositer, galij, germanij, grafit, indij, mangan, molibden, nikelj, selen, silicij, telur, titan, cink in redkozemeljski elementi, pa tudi baker in svinec. Raznolikost materialov otežuje zamenjavo in nas sili k razmišljanju o rešitvah za specifične aplikacije..
Kako se določi kritičnost?
Za oceno, ali je surovina kritična, se upoštevajo tri glavne spremenljivke. Prvič, raven rezerv in stopnja njihovega obnavljanja. Drugič, realna možnost njene zamenjave z drugimi materiali s podobnimi lastnostmi. Tretjič, njena bistvena narava v strateških sektorjih in tveganje motenj v dobavni verigi. Ko se redkost, pomanjkanje alternativ in visoka sektorska odvisnost združijo, tveganje strmo naraste.
Evropski oblikovalci industrijske politike to jasno povzemajo: brez varne in trajnostne oskrbe s kritičnimi surovinami ne bo ne zelene reindustrializacije ne konkurenčne digitalizacije. To je logika, na kateri temeljijo novi zakoni, zavezništva in skladi. ki si prizadevajo zaščititi dostop do teh virov.
Kje najti zanesljive podatke
Dobre informacije so bistvenega pomena za sprejemanje premišljenih odločitev. Evropski portal odprtih podatkov pri iskanju kritičnih surovin vrne več deset tisoč rezultatov, z izpopolnjevanjem filtrov pa je mogoče prepoznati ustrezne nabore. Posebej omembe vredna je ocena kritičnih surovin, ki jo je izvedlo Skupno raziskovalno središče (JRC) za leto 2020. Prek sistema RMIS (Raw Materials Information System) lahko dostopate do vnaprej navedenih analiz strateških, kritičnih in nekritičnih materialov., skupaj z njegovo uporabo v spodbujevalnih tehnologijah.
Drug bistven vir je Evropska geološka podatkovna infrastruktura (pogosto imenovana EDGI) z geološkimi katalogi in storitvami, ki vključujejo zemljevidi pojavljanja litija, kobalta ali grafitaMnogi od teh naborov podatkov izvirajo iz projekta FRAME, v katerem sodeluje več evropskih organizacij, kot je španska IGME, in omogočajo prenos podatkov v formatih, kot je GeoJSON. To so dragoceni viri za razumevanje, kje se viri nahajajo in v kakšnem geološkem kontekstu se pojavljajo..
Na mednarodni ravni Mednarodna agencija za energijo ponuja nabor podatkov o povpraševanju po kritičnih mineralih, podatkovno zbirko, ki jo je mogoče prenesti in ki omogoča scenarije ter ravnovesja med ponudbo in povpraševanjem, povezana z energetskim prehodom. Ti kombinirani viri podpirajo robustnejše in primerljive diagnoze za podjetja in uprave.
Vpliv na okolje in rudarstvo s podnebnimi merili
Pridobivanje in predelava imata negativen vpliv: pri površinskem kopu nastaja jalovinska kamnina, vodonosniki se lahko onesnažijo s težkimi kovinami in porušijo krhke ekosisteme. Poleg tega je rafiniranje energetsko in vodno intenzivno. Ko je proizvodnja skoncentrirana v državah z manj strogimi okoljskimi predpisi, se učinki ponavadi poslabšajo.
V tem kontekstu se pojavlja ideja o "podnebno pametnem" rudarjenju: tehnike in prakse, ki zmanjšujejo okoljski odtis in omogočajo, da je potreba po mineralih združljiva z varstvom okolja. To ni marketinška oznaka; vključuje preoblikovanje procesov, merjenje vplivov in zahtevo po sledljivosti. skozi celotno verigo.
Recikliranje, spiralno gospodarstvo in nadomeščanje
Tehnologija pomaga. Hidrometalurški, pirometalurški in biološki postopki izluževanja se širijo za povečanje stopnje predelave in čistosti, ekodizajn pa si prizadeva olajšati razstavljanje in sledljivost. Selektivna zamenjava materialov prav tako pridobiva na pomenu., kot je prehod na kemijske procese baterij LFP (litijev železov fosfat), ki se izogibajo niklju in kobaltu, ali razvoj natrijevih ionskih baterij za specifične aplikacije.
Obseg izziva je ogromen: ocene IDB kažejo, da bo za dokončanje prehoda na nizkoogljično gospodarstvo potrebnih približno 3.000 milijarde ton mineralov. Brez drastičnih izboljšav pri recikliranju, učinkovitosti materialov in nadomeščanju, bo pritisk na primarno ekstrakcijo zelo visok.
Uporaba in trg v energetskem prehodu
Fotovoltaika, vetrna energija, električna omrežja in shranjevanje energije so največji porabniki, vendar ne edini. Zdravstveni sektor uporablja platino v katalizatorjih in opremi, grafit se uporablja v elektrodah in ognjevzdržnih materialih, redki zemeljski elementi pa omogočajo izdelavo visokozmogljivih magnetov v motorjih in generatorjih. Obseg uporabe pojasnjuje, zakaj povpraševanje hkrati narašča v več sektorjih.
Medtem se trg odziva na spodbude. Dvig cen litija v zadnjih letih je poudaril občutljivost sistema in spodbudil naložbe, pa tudi geopolitične napetosti. Regulativni odziv vključuje mednarodne sporazume za stabilizacijo dobavnih verig in uskladiti okoljska in socialna merila.
Odgovorno upravljanje in regulacija
Zmanjševanje tveganj zahteva odporne dobavne verige, jasna pravila in preglednost. Regulativni okviri morajo privabljati naložbe, pravično porazdeliti koristi ter vzpostaviti preverljive okoljske standarde in standarde človekovih pravic. Sistemi certificiranja in skrbni pregledi so ključni sestavni deli pridobiti družbeno legitimnost in dostop do trgov.
Na tehnološki strani si industrija prizadeva zmanjšati vsebnost kobalta v nekaterih aplikacijah s približno 30 % na številke blizu 10 %, spodbujati baterije LFP in razviti možnosti na osnovi natrija. Bolj zanesljive tehnične alternative obstajajo, manjša bo izpostavljenost enemu samemu materialu..
Vlade pa sklepajo zavezništva, kot je sporazum o kritičnih mineralih med EU in Združenimi državami Amerike, ki si prizadeva olajšati trgovino in zagotoviti materiale za čiste tehnologije. Gospodarska diplomacija je postala prav tako pomemben dejavnik kot geologija..
Latinska Amerika na zemljevidu tranzicije
Geografija mnogih od teh virov se prekriva z ozemlji izjemno visoke biološke in kulturne bogastva. To velja za Amazonijo ali andske slane ravnice. Precejšen del pridobivanja je skoncentriran na globalnem juguZato upravljanje in lokalna udeležba pomenita razliko med priložnostjo in konfliktom.
Med pomembne produkcije v regiji spadajo med drugim: Argentina (litij), Bolivija (litij), Čile (baker in molibden, poleg litija), Brazilija (aluminij, boksit, litij, mangan, redke zemlje, titan), Kolumbija (nikelj), Mehika (baker, kositer, molibden, cink) in Peru (kositer, molibden, cink)Mednarodna agenda je razpravo zaostrila s priporočili odbora ZN za pravično in trajnostno upravljanje ter nedavnimi zaslišanji pred IACHR o okoljskih in socialnih vplivih.
Redke zemlje: kaj v resnici so
Izraz »redkozemeljski elementi« zajema 16 elementov: lantanide (od lantana do lutecija) in itrij zaradi njihove analogne kemijske sestave. Mednje spadajo skandij, itrij, lantan, cerij, prazeodim, neodim, samarij, evropij, gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij, iterbij in lutecij. Izraz "redki" ne pomeni, da komaj obstajajo v Zemljini skorji.Izziv je v tem, da običajno niso skoncentrirani v lahko izkoriščanih nahajališčih in je njihovo ločevanje zapleteno.
Njegov pomen je v njegovi vlogi v trajnih magnetih, fosforjih za zaslone, katalizatorjih in večkratni uporabi v elektroniki in energetiki. Vrednostna veriga zahteva visoko specializirano predelavo in rafiniranjeTo povečuje vstopne ovire in odvisnost od nekaj akterjev.
Prehodna terminologija in seznami materialov
Poleg že omenjenih tehnologije obnovljivih virov energije pogosto vsebujejo boksit, kadmij, krom, kositer, galij, germanij, grafit, indij, mangan, molibden, nikelj, selen, silicij, telur, titan in cink, skupaj z bakrom, litijem, kobaltom in redkozemeljskimi elementi. Za približne uporabe:
- Sončne tehnologijeboksit, kadmij, kositer, germanij, galij, indij, selen, silicij, telur, cink.
- Električne instalacijebaker.
- Moč vetraboksit, baker, krom, mangan, molibden, redke zemeljne kovine, cink.
- Shranjevanje energijeboksit, kobalt, baker, grafit, litij, mangan, molibden, nikelj, redke zemlje, titan.
- Baterijekobalt, grafit, litij, mangan, nikelj, redke zemeljne kovine.
V zdravstvu in visoki tehnologiji platina izstopa zaradi svoje odpornosti proti koroziji in visokim temperaturam, uporablja pa se v katalizatorjih in medicinski opremi. Grafit se poleg vloge v baterijskih anodah uporablja tudi v elektrodah, mazivih in ognjevzdržnih materialih.Ta sektorska raznolikost zahteva vzporedno spremljanje več vrednostnih verig.
Trgi, industrijska politika in podatki, ki bodo odločali
Kombinacija relativne geološke redkosti, koncentrirane proizvodnje, kompleksne predelave in naraščajočega povpraševanja ustvarja ranljivost. Zato so naložbe in inovacije postale prednostne naloge gospodarske politike v EU, Združenih državah Amerike, Avstraliji in drugih državah. Brez načrtovanja in kakovostnih odprtih podatkov se odločitve sprejemajo prepozno ali pa temeljijo na intuiciji..
Evropski podatkovni ekosistem – z RMIS Skupnega raziskovalnega središča in geološko infrastrukturo EDGI – skupaj z viri IEA pomaga pri standardizaciji diagnoz, primerjavi scenarijev in določanju prednostnih ozkih grl. Homogene in sledljive serije zmanjšujejo negotovost za regulatorje in vlagatelje.
Španija si s svojim rudarskim potencialom in vodilnim položajem na področju obnovljivih virov energije prizadeva igrati ključno vlogo v bolj avtonomni in trajnostni evropski dobavni verigi. Ključno bo uskladiti industrijske priložnosti s socialnimi in okoljskimi jamstvi., z uporabo zahtevnih standardov in mehanizmov sodelovanja na ozemljih.
Energetski prehod ni le o zelenih kilovatih: zahteva tudi prehod na surovine. Z diverzificiranimi dobavnimi verigami, izboljšanim recikliranjem, pametnimi zamenjavami in mednarodnim sodelovanjem ... Zmanjšati tveganja in pospešiti razogljičenje je mogoče, ne da bi pri tem kogarkoli pozabili..
