Sarunas par dekarbonizāciju ir izvirzījušas priekšplānā izejvielu grupu, kas iepriekš bija gandrīz nepamanīta. Mūsdienās bez stabilas šo resursu plūsmas nebūtu iespējams ieviest atjaunojamo enerģiju, digitalizēt ekonomiku vai elektrificēt transportu, tāpēc ir svarīgi saprast, kas slēpjas aiz to vērtību ķēdes. Īsāk sakot, mēs runājam par minerāliem, kuru pieprasījums strauji pieaug, savukārt to piegāde kļūst arvien sarežģītāka daudzu iemeslu dēļ, sākot no ģeoloģiskiem faktoriem līdz tirdzniecības un politiskajai spriedzei. Šī “neatbilstība” starp tirgus pieprasījumu un to, kas faktiski sasniedz nozari Tā ir lietas būtība.
Interese nav tikai tehniska: pastāv ārējā atkarība, ģeopolitiskie riski un ietekme uz vidi, ko nevar ignorēt. Valdības un uzņēmumi visā pasaulē jau ir veikuši pasākumus, lai garantētu piekļuvi šiem materiāliem un darītu to atbildīgi. Jautājums ir, kā nodrošināt drošu, ilgtspējīgu un konkurētspējīgu piegādi. laikā, kas nepieciešams klimata ārkārtas situācijas dēļ, neapgrūtinot vietējām kopienām un ekosistēmām ar negodīgām izmaksām.
Ko mēs domājam ar kritiski svarīgiem minerāliem?
Vienkārši sakot, kritiski svarīgi elementi ir tie dabas elementi, kam ir liels pieprasījums un neaizsargātas piegādes ķēdes, vai nu to ģeoloģiskā trūkuma, ģeogrāfiskās koncentrācijas, vai apstrādes sastrēgumu dēļ. Kritiskums nav statisks: tas mainās atkarībā no sociālajām vajadzībām un pieejamajiem resursiemtātad materiāls var kļūt no stratēģiska par kritisku un otrādi, tehnoloģijām un tirgum attīstoties.
Nav vispārpieņemtas definīcijas, un termini pārklājas: mēs dzirdam runas par stratēģiskajiem minerāliem, enerģētikas pārejas minerāliem vai kritiski svarīgajām izejvielām. Katra valsts vai ekonomiskais bloks izstrādā savu prioritāšu sarakstu. Piemēram, Eiropas Savienība 2020. gadā publicēja svarīgāko materiālu sarakstu. kas cita starpā ietver kobaltu, indiju, magniju, volframu, litiju vai stronciju.
Starp visbiežāk atkārtotajiem nosaukumiem ir alumīnijs, hroms, kobalts, varš, grafīts, indijs, dzelzs, svins, litijs, niķelis, cinks un retzemju elementu grupa. Tie ir būtiski komponenti tehnoloģijās ar spēcīgu izaugsmes potenciālu un bez skaidriem aizstājējiem. daudzos tā lietojumos, kas palielina tā risku, ja padeve pārtrūkst.
Kam tos izmanto mūsdienās?
Tā ķīmiskās, magnētiskās un optiskās īpašības ļauj ražot visu, sākot no mobilajiem tālruņiem un datoriem līdz skaļruņiem un planšetdatoriem, uzlabojot efektivitāti, veiktspēju, ātrumu, izturību un termisko stabilitāti. Patēriņa elektronika un digitālā infrastruktūra izmanto šos materiālus daudzās sastāvdaļās.no mikroshēmām līdz pastāvīgajiem magnētiem.
To loma ir vēl svarīgāka enerģētikas pārejā. Tie ir būtiski fotoelektriskajiem paneļiem, vēja turbīnām un, galvenokārt, elektrotransportlīdzekļu akumulatoriem un uzglabāšanas sistēmām. Katrai tehnoloģijai ir nepieciešamas dažādas kombinācijas un daudzumi.Saules enerģijas ražošanā vairāk tiek izmantots alumīnijs un varš; vēja enerģijas ražošanā – dzelzs un cinks; ģeotermālās enerģijas ražošanā – niķelis un hroms; elektrisko bateriju ražošanā – grafīts, niķelis un kobalts.
Ja paplašināsim savu redzesloku, spēlēs nonāks arī citas nākotnes tehnoloģijas: ūdeņraža elektrolizatori, datu pārraides tīkli, droni, progresīva robotika, jaudas elektronika vai satelīti. Jaunākie pētījumi prognozē divciparu gada pieaugumu līdz 2030. gadam Daudzās no šīm jomām pastāv ievērojama atkarība no tādiem materiāliem kā indijs un gallijs (augstas efektivitātes gaismas diodes), silīcijs (pusvadītāji) vai platīna grupas metāli — irīdijs, pallādijs, platīns, rodijs un rutēnijs — (katalizatori un degvielas elementi).
No kurienes tie tiek iegūti un kas tos apstrādā?
Nozīmīgas atradnes ir izplatītas visā pasaulē. Varš ir atrodams Čīlē un Peru; litijs Austrālijā un Čīlē; niķelis Indonēzijā un Filipīnās; kobalts Kongo Demokrātiskajā Republikā; un ievērojama retzemju elementu koncentrācija ir Ķīnā. Šis nevienlīdzīgais sadalījums sarežģī piegādes drošību un palielina ģeopolitisko risku risku..
Ieguve ir tikai daļa no stāsta. Apstrāde un rafinēšana ir vēl koncentrētāka: Ķīna ir daudzu kritiski svarīgu materiālu apstrādes līdere un veido krietni vairāk nekā 80 % no pasaules retzemju metālu produkcijas. Šī starpposma kontrole padara valsti par patiesu globālās tirdzniecības nervu centru. un izskaidro nozares sastrēgumus, kad plūsmas tiek traucētas.
Ir vērts atcerēties, ka šie tirgi parasti ir mazāki, ģeogrāfiski koncentrētāki un mazāk konkurētspējīgi nekā ogļūdeņražu tirgi. Zemāka likviditāte pastiprina svārstīgumu un jutīgumu pret satricinājumiem regulatīvo vai diplomātisko.
Eiropa un Spānija: sākumpunkts
Eiropā retzemju elementu un citu kritiski svarīgu materiālu vietējā ražošana ir ierobežota, ar dažiem izņēmumiem. Vācija piegādā aptuveni 8 % no pasaules gallija; Somija — aptuveni 10 % no germānija; Francija — aptuveni 59 % no hafnija; un Spānija — aptuveni 31 % no stroncija. Neskatoties uz šīm specializācijas salām, Eiropas jauda ir krietni mazāka par vietējā tirgus pieprasījumu..
Lai mazinātu atkarību, ES veicina plānus attīstīt dzīvotspējīgu un ilgtspējīgu ieguves, pārstrādes un pārstrādes rūpniecību. Spānijā zemes dzīles piedāvā iespējas: litija resursi ir atklāti Kaseresā un retzemju metālu resursi Sjudadreālā. Tomēr licencēšanas procedūras un sabiedrības pretestība jaunām raktuvēm kavē projektus.Tomēr jau pastāv publiskas un privātas iniciatīvas, kas cenšas panākt vienprātību, lai virzītos uz priekšu.
Nākotnes pieprasījums un scenāriji
Ja mēs patiesi vēlamies energosistēmu ar zemu emisiju līmeni, mums būs nepieciešams vairāk minerālu, nevis mazāk. Visbiežāk citētās prognozes liecina par vara un retzemju elementu pieaugumu par vairāk nekā 40 %, niķeļa un kobalta pieaugumu par 60–70 % un litija pieaugumu par gandrīz 90 %. Kopumā līdz 2040. gadam kopējais pieprasījums pēc kritiski svarīgiem minerāliem varētu palielināties četras līdz sešas reizes. virs pašreizējā līmeņa.
Tikmēr UNCTAD brīdinājusi, ka ar atjaunojamajiem energoresursiem saistītais vara pieprasījums nākamajās desmitgadēs varētu dubultoties. Ar pašreizējo ražošanas apjomu nepietiks, lai apmierinātu visas vajadzības.apdraudot mērķi ierobežot globālo sasilšanu līdz 1,5°C, ja netiks paātrinātas investīcijas, inovācijas un materiālefektivitāte.
Galvenās tehnoloģijas un materiālā atkarība
Baterijas, vēja turbīnas, saules paneļi, elektrolīzeri un lielas ietilpības tīkli netiek ražoti no nulles: iekšpusē tie ir specializētu materiālu mozaīka. Indijs un gallijs atbalsta energoefektīvu LED apgaismojumu; silīcijs ir mikroshēmu pamats; platīna grupas metāli darbojas kā katalizatori un elektrodi. Šī savstarpējā atkarība starp tehnoloģijām un materiāliem Tas izskaidro, kāpēc metāla defekti var apdraudēt visu rūpniecības ķēdi.
Papildus mediju ikonām (litijs un kobalts) klāsts ir plašs. Starp visbiežāk minētajiem minerāliem pārejas metālu kontekstā ir boksīts, kadmijs, hroms, alva, gallijs, germānijs, grafīts, indijs, mangāns, molibdēns, niķelis, selēns, silīcijs, telūrs, titāns, cinks un retzemju elementi, kā arī varš un svins. Materiālu daudzveidība sarežģī nomaiņu un liek mums domāt par risinājumiem konkrētiem lietojumiem..
Kā tiek noteikta kritiskums?
Lai novērtētu, vai izejviela ir kritiski svarīga, tiek ņemti vērā trīs galvenie mainīgie. Pirmkārt, rezervju līmenis un to papildināšanas ātrums. Otrkārt, reālā iespēja to aizstāt ar citiem materiāliem ar līdzīgu veiktspēju. Treškārt, tās būtiskums stratēģiskajās nozarēs un traucējumu risks visā piegādes ķēdē. Kad sakrīt deficīts, alternatīvu trūkums un augsta nozaru atkarība, risks strauji pieaug.
Eiropas rūpniecības politikas veidotāji to skaidri rezumē: bez drošas un ilgtspējīgas kritiski svarīgu izejvielu piegādes nebūs ne zaļās reindustrializācijas, ne konkurētspējīgas digitalizācijas. Tā ir loģika, kas ir jauno likumu, alianšu un fondu pamatā. kas cenšas aizsargāt piekļuvi šiem resursiem.
Kur atrast ticamus datus
Lai pieņemtu pamatotus lēmumus, ir nepieciešama kvalitatīva informācija. Eiropas atvērto datu portāls, meklējot kritiski svarīgas izejvielas, sniedz desmitiem tūkstošu rezultātu, un, precizējot filtrus, var identificēt atbilstošas kopas. Īpaši jāatzīmē Kopīgā pētniecības centra (JRC) 2020. gada kritiski svarīgo izejvielu novērtējums. Izmantojot RMIS (Izejvielu informācijas sistēmas) sistēmu, varat piekļūt iepriekš uzskaitītām stratēģisko, kritisko un nekritisko materiālu analīzēm., kā arī tā izmantošanu pamattehnoloģijās.
Vēl viens būtisks avots ir Eiropas Ģeoloģisko datu infrastruktūra (bieži dēvēta par EDGI) ar ģeoloģiskajiem katalogiem un pakalpojumiem, kas ietver litija, kobalta vai grafīta sastopamības kartes Daudzi no šiem datu kopumiem ir iegūti no FRAME projekta, kurā piedalās vairākas Eiropas organizācijas, piemēram, Spānijas IGME, un kas ļauj lejupielādēt datus tādos formātos kā GeoJSON. Tie ir vērtīgi resursi, lai izprastu, kur atrodas resursi un kādā ģeoloģiskajā kontekstā tie parādās..
Starptautiskā līmenī Starptautiskā Enerģētikas aģentūra piedāvā kritisko minerālu pieprasījuma datu kopu — lejādējamu datubāzi, kas atvieglo scenāriju un piedāvājuma un pieprasījuma līdzsvaru izstrādi saistībā ar enerģētikas pāreju. Šie apvienotie avoti atbalsta stabilākas un salīdzināmākas diagnozes uzņēmumiem un administrācijām.
Ietekme uz vidi un ieguves rūpniecība, ņemot vērā klimata kritērijus
Ieguvei un pārstrādei ir ietekme: atklātā tipa ieguve rada atkritumus, var piesārņot ūdens nesējslāņus ar smagajiem metāliem un izjaukt trauslas ekosistēmas. Turklāt rafinēšana ir enerģijas un ūdens ietilpīga. Kad ražošana ir koncentrēta valstīs ar mazāk stingriem vides noteikumiem, ietekmei ir tendence pasliktināties.
Šajā kontekstā rodas ideja par “klimata ziņā viedu” ieguves rūpniecību: metodes un prakse, kas samazina ietekmi uz vidi un padara minerālu nepieciešamību saderīgu ar vides aizsardzību. Tā nav mārketinga etiķete; tā ietver procesu pārveidošanu, ietekmes mērīšanu un izsekojamības pieprasīšanu. visā ķēdē.
Pārstrāde, spirālveida ekonomika un aizstāšana
Tehnoloģijas palīdz. Hidrometalurģiskie, pirometalurģiskie un bioloģiskās izskalošanas procesi tiek paplašināti, lai palielinātu atgūšanas rādītājus un tīrību, un ekodizaina mērķis ir atvieglot demontāžu un izsekojamību. Arī materiālu selektīvai aizstāšanai ir nozīme., piemēram, pāreja uz LFP (litija dzelzs fosfāta) akumulatoru ķīmiskajām sastāvdaļām, kas neizmanto niķeli un kobaltu, vai nātrija jonu akumulatoru izstrāde īpašiem lietojumiem.
Izaicinājuma mērogs ir milzīgs: IDB aplēses liecina, ka, lai pabeigtu pāreju uz mazoglekļa ekonomiku, būs nepieciešami aptuveni 3.000 miljardi tonnu minerālu. Bez krasiem uzlabojumiem pārstrādē, materiālu efektivitātē un aizstāšanā, spiediens uz primāro ekstrakciju būs ļoti augsts.
Pielietojumi un tirgus enerģijas pārejā
Fotoelektriskā enerģija, vēja enerģija, elektrotīkli un enerģijas uzkrāšana ir lielākie patērētāji, taču ne vienīgie. Veselības aprūpes nozare izmanto platīnu katalizatoros un iekārtās, grafītu izmanto elektrodos un ugunsizturīgos materiālos, un retzemju elementi ļauj izmantot augstas veiktspējas magnētus motoros un ģeneratoros. Lietojumprogrammu klāsts izskaidro, kāpēc pieprasījums pieaug vienlaikus vairākās nozarēs.
Tikmēr tirgus reaģē uz stimuliem. Litija cenu pieaugums pēdējos gados ir izcēlis sistēmas jutīgumu un veicinājis investīcijas, kā arī ģeopolitisko spriedzi. Regulējošā reakcija ietver starptautiskus nolīgumus piegādes ķēžu stabilizēšanai. un saskaņot vides un sociālos kritērijus.
Atbildīga pārvaldība un regulēšana
Risku mazināšanai ir nepieciešamas noturīgas piegādes ķēdes, skaidri noteikumi un pārredzamība. Regulējošajiem regulējumiem ir jāpiesaista investīcijas, jānodrošina ieguvumu taisnīga sadale un jānosaka pārbaudāmi vides un cilvēktiesību standarti. Sertifikācijas sistēmas un rūpīga pārbaude ir galvenās sastāvdaļas lai iegūtu sociālo leģitimitāti un piekļuvi tirgiem.
Tehnoloģiju ziņā nozares mērķis ir samazināt kobalta saturu atsevišķos pielietojumos no aptuveni 30% līdz aptuveni 10%, veicināt LFP akumulatoru izmantošanu un izstrādāt nobriedušas nātrija bāzes alternatīvas. Jo uzticamākas tehniskās alternatīvas pastāv, jo mazāka būs saskare ar vienu konkrētu materiālu..
Savukārt valdības veido alianses, piemēram, ES un Amerikas Savienoto Valstu vienošanos par kritiski svarīgiem minerāliem, kuras mērķis ir veicināt tirdzniecību un nodrošināt materiālus tīrām tehnoloģijām. Ekonomiskā diplomātija ir kļuvusi tikpat svarīga kā ģeoloģija..
Latīņamerika pārejas kartē
Daudzu šo resursu ģeogrāfija pārklājas ar teritorijām ar ārkārtīgi augstu bioloģisko un kultūras bagātību. Tā tas ir, piemēram, Amazones vai Andu sāls līdzenumu gadījumā. Ievērojama ieguves daļa ir koncentrēta globālajos dienvidos.Tāpēc pārvaldība un vietējā līdzdalība ir atšķirība starp iespējām un konfliktiem.
Ievērojamākie iestudējumi reģionā, cita starpā, ietver: Argentīna (litijs), Bolīvija (litijs), Čīle (varš un molibdēns, papildus litijam), Brazīlija (alumīnijs, boksīts, litijs, mangāns, retzemju elementi, titāns), Kolumbija (niķelis), Meksika (varš, alva, molibdēns, cinks) un Peru (alva, molibdēns, cinks)Starptautiskā darba kārtība ir saasinājusi debates, pateicoties ANO ekspertu grupas ieteikumiem par taisnīgu un ilgtspējīgu apsaimniekošanu un nesenajām IACHR uzklausīšanām par ietekmi uz vidi un sociālo ietekmi.
Retzemju elementi: kas tie patiesībā ir
Termins “retzemju elementi” aptver 16 elementus: lantanīdus (no lantāna līdz lutēcijam), kā arī itriju to analogā ķīmiskā sastāva dēļ. Tie ietver skandiju, itriju, lantānu, cēriju, prazeodīmu, neodīmu, samāriju, eiropiju, gadolīniju, terbiju, disproziju, holmiju, erbiju, tūliju, iterbiju un lutēciju. Termins “reti sastopams” nenozīmē, ka tie Zemes garozā tik tikko pastāv.Problēma ir tā, ka tie parasti nav koncentrēti viegli izmantojamās atradnēs, un to atdalīšana ir sarežģīta.
Tā nozīme slēpjas tā lomā pastāvīgajos magnētos, ekrānu fosforos, katalizatoros un daudzos citos pielietojumos elektronikā un enerģētikā. Vērtību ķēdei nepieciešama augsti specializēta apstrāde un rafinēšanaTas palielina ienākšanas barjeras un atkarību no dažiem dalībniekiem.
Pārejas terminoloģija un materiālu saraksti
Papildus jau minētajiem elementiem atjaunojamās enerģijas tehnoloģijās bieži tiek izmantots boksīts, kadmijs, hroms, alva, gallijs, germānijs, grafīts, indijs, mangāns, molibdēns, niķelis, selēns, silīcijs, telūrs, titāns un cinks, kā arī varš, litijs, kobalts un retzemju elementi. Aptuvenai lietošanai:
- Saules tehnoloģijasboksīts, kadmijs, alva, germānijs, gallijs, indijs, selēns, silīcijs, telūrs, cinks.
- Elektriskās instalācijasvarš.
- Vēja enerģijaboksīts, varš, hroms, mangāns, molibdēns, retzemju elementi, cinks.
- Enerģijas uzglabāšanaboksīts, kobalts, varš, grafīts, litijs, mangāns, molibdēns, niķelis, retzemju elementi, titāns.
- Baterijaskobalts, grafīts, litijs, mangāns, niķelis, retzemju elementi.
Veselības aprūpē un augsto tehnoloģiju jomā platīns izceļas ar savu izturību pret koroziju un augstām temperatūrām, ko izmanto katalizatoros un medicīnas iekārtās. Grafīts papildus akumulatoru anodu lomai tiek izmantots arī elektrodos, smērvielās un ugunsizturīgos materiālos.Šī nozaru daudzveidība prasa paralēli uzraudzīt vairākas vērtību ķēdes.
Tirgi, rūpniecības politika un dati, par kuriem jāizlemj
Relatīvā ģeoloģiskā ierobežotība, koncentrēta ražošana, sarežģīta pārstrāde un pieaugošais pieprasījums rada neaizsargātību. Tāpēc investīcijas un inovācijas ir kļuvušas par ekonomikas politikas prioritātēm ES, Amerikas Savienotajās Valstīs, Austrālijā un citās valstīs. Bez plānošanas un kvalitatīviem atvērtiem datiem lēmumi tiek pieņemti pārāk vēlu vai balstīti uz intuīciju..
Eiropas datu ekosistēma — ar JRC RMIS un EDGI ģeoloģisko infrastruktūru — kopā ar IEA resursiem palīdz standartizēt diagnozes, salīdzināt scenārijus un noteikt prioritātes vājajām vietām. Homogēnu un izsekojamu sēriju esamība samazina nenoteiktību regulatoriem un investoriem.
Spānija, ņemot vērā tās ieguves rūpniecības potenciālu un vadošo lomu atjaunojamās enerģijas jomā, tiecas ieņemt galveno lomu autonomākā un ilgtspējīgākā Eiropas piegādes ķēdē. Galvenais būs saskaņot rūpnieciskās iespējas ar sociālajām un vides garantijām., piemērojot teritorijās prasīgus standartus un līdzdalības mehānismus.
Enerģētikas pāreja nav tikai par zaļajiem kilovatiem: tā prasa arī izejvielu pāreju. Ar dažādotām piegādes ķēdēm, uzlabotu pārstrādi, viedām aizstāšanām un starptautisku sadarbību… Ir iespējams samazināt riskus un paātrināt dekarbonizāciju, neatstājot nevienu novārtā..