Dekarboniseerimise teemaline arutelu on toonud esile hulga toormaterjale, mis varem jäid peaaegu märkamatuks. Tänapäeval oleks ilma nende ressursside stabiilse voota võimatu rakendada taastuvenergiat, digitaliseerida majandust või elektrifitseerida transporti, seega on oluline mõista, mis peitub nende väärtusahela taga. Lühidalt öeldes räägime mineraalidest, mille nõudlus kasvab hüppeliselt, samas kui nende pakkumine muutub üha keerulisemaks mitmel põhjusel, alates geoloogilistest teguritest kuni kaubanduslike ja poliitiliste pingeteni. See „ebakõla“ turu nõudmiste ja tööstusharu tegeliku olukorra vahel See ongi asja tuum.
Huvi ei ole puhtalt tehniline: eksisteerib väline sõltuvus, geopoliitilised riskid ja keskkonnamõju, mida ei saa ignoreerida. Valitsused ja ettevõtted üle maailma on juba astunud samme, et tagada juurdepääs nendele materjalidele ja teha seda vastutustundlikult. Küsimus on selles, kuidas tagada turvaline, jätkusuutlik ja konkurentsivõimeline varustuskindlus. kliimakriisi tõttu vajaliku aja jooksul, kandmata ebaõiglasi kulusid kohalikele kogukondadele ja ökosüsteemidele.
Mida me kriitiliste mineraalide all mõtleme?
Lihtsamalt öeldes on kriitilised elemendid need looduse elemendid, millel on suur nõudlus ja haavatavad tarneahelad, olgu see siis nende geoloogilise nappuse, geograafilise kontsentratsiooni või töötlemise kitsaskohtade tõttu. Kriitilisus ei ole staatiline: see muutub vastavalt sotsiaalsetele vajadustele ja olemasolevatele ressurssidele.Seega võib materjal tehnoloogia ja turu arenedes muutuda strateegilisest kriitiliseks ja vastupidi.
Puudub üldtunnustatud definitsioon ja terminid kattuvad: kuuleme juttu strateegilistest mineraalidest, energiasiirde mineraalidest või kriitilistest toorainetest. Iga riik või majandusblokk koostab oma prioriteetide nimekirja. Näiteks avaldas Euroopa Liit 2020. aastal oluliste materjalide inventuuri. mis hõlmab muuhulgas koobaltit, indiumi, magneesiumi, volframit, liitiumi või strontsiumi.
Kõige sagedamini korduvate nimede hulka kuuluvad alumiinium, kroom, koobalt, vask, grafiit, indium, raud, plii, liitium, nikkel, tsink ja haruldaste muldmetallide rühm. Need on olulised komponendid tehnoloogiatele, millel on suur kasvupotentsiaal ja millel puuduvad selged asendajad. paljudes selle kasutusalades, mis suurendab selle riski toitekatkestuse korral.
Milleks neid tänapäeval kasutatakse?
Selle keemilised, magnetilised ja optilised omadused võimaldavad toota kõike alates mobiiltelefonidest ja arvutitest kuni kõlarite ja tahvelarvutiteni, täiustades tõhusust, jõudlust, kiirust, vastupidavust ja termilist stabiilsust. Tarbeelektroonika ja digitaalne infrastruktuur tuginevad nendele materjalidele paljudes komponentidesmikrokiipidest püsimagnetiteni.
Nende roll on energiasiirdes veelgi olulisem. Need on olulised fotogalvaaniliste paneelide, tuuleturbiinide ja eelkõige elektriautode akude ja salvestussüsteemide jaoks. Iga tehnoloogia nõuab erinevaid kombinatsioone ja koguseid.Päikeseenergia kasutab rohkem alumiiniumi ja vaske; tuuleenergia rauda ja tsinki; geotermiline energia niklit ja kroomi; elektriakud grafiiti, niklit ja koobaltit.
Kui me oma fookust laiendame, tulevad mängu ka teised tulevikutehnoloogiad: vesinikuelektrolüüserid, andmeedastusvõrgud, droonid, täiustatud robootika, jõuelektroonika või satelliidid. Hiljutised uuringud ennustavad kahekohalist aastast kasvu kuni aastani 2030 Paljudes nendes valdkondades on märkimisväärne sõltuvus sellistest materjalidest nagu indium ja gallium (suure efektiivsusega LED-id), räni (pooljuhid) või plaatina grupi metallid – iriidium, pallaadium, plaatina, roodium ja ruteenium – (katalüsaatorid ja kütuseelemendid).
Kust neid võetakse ja kes neid töötleb?
Märkimisväärsed leiukohad on jaotunud üle maailma. Vaske leidub Tšiilis ja Peruus; liitiumi Austraalias ja Tšiilis; niklit Indoneesias ja Filipiinidel; koobaltit Kongo Demokraatlikus Vabariigis; ja Hiinas on märkimisväärne haruldaste muldmetallide kontsentratsioon. See ebavõrdne jaotus raskendab varustuskindlust ja suurendab geopoliitiliste riskide ohtu..
Kaevandamine on vaid osa loost. Töötlemine ja rafineerimine on veelgi kontsentreeritumad: Hiina on paljude kriitiliste materjalide töötlemisel esirinnas ja moodustab üle 80% maailma haruldaste muldmetallide toodangust. See vahelüli kontroll teeb riigist tõelise globaalse kaubanduse närvikeskuse. ja selgitab kitsaskohti, mille all tööstusharu kannatab, kui vood on häiritud.
Tasub meeles pidada, et need turud on üldiselt väiksemad, geograafiliselt kontsentreeritumad ja vähem konkurentsitihedad kui süsivesinike turud. Madalam likviidsus võimendab volatiilsust ja tundlikkust šokkidele regulatiivne või diplomaatiline.
Euroopa ja Hispaania: alguspunkt
Euroopas on haruldaste muldmetallide ja muude kriitiliste materjalide kodumaine tootmine piiratud, välja arvatud mõned erandid. Saksamaa annab umbes 8% maailma galliumist; Soome umbes 10% germaaniumist; Prantsusmaa umbes 59% hafniumist; ja Hispaania ligikaudu 31% strontsiumist. Vaatamata neile spetsialiseerumise saarekestele jääb Euroopa tootmisvõimsus siseturu nõudlusest kaugele maha..
Sõltuvuse vähendamiseks edendab EL plaane elujõulise ja jätkusuutliku kaevandus-, töötlemis- ja ringlussevõtu tööstuse arendamiseks. Hispaanias pakub aluspinnas võimalusi: Cácereses on tuvastatud liitiumivarusid ja Ciudad Realis haruldaste muldmetallide varusid. Siiski takistavad projekte litsentsimisprotseduurid ja ühiskondlik vastuseis uutele kaevandustele.Siiski on juba olemas avaliku ja erasektori algatusi, mis otsivad edasiliikumiseks konsensust.
Tulevane nõudlus ja stsenaariumid
Kui me tõeliselt tahame vähese heitega energiasüsteemi, vajame rohkem mineraale, mitte vähem. Kõige sagedamini viidatud prognoosid viitavad vase ja haruldaste muldmetallide tarbimise suurenemisele üle 40%, nikli ja koobalti tarbimisele 60–70% ning liitiumi tarbimisele peaaegu 90%. Kokkuvõttes võib kriitiliste mineraalide kogunõudlus 2040. aastaks suureneda neli kuni kuus korda. üle praeguste tasemete.
Samal ajal on UNCTAD hoiatanud, et taastuvenergiaga seotud vase nõudlus võib lähiaastakümnetel kahekordistuda. Praeguse tootmismahu juures ei piisa kõigi vajaduste katmiseks.ohustades eesmärki piirata globaalset soojenemist 1,5 °C-ni, kui investeeringuid, innovatsiooni ja materjalitõhusust ei kiirendata.
Peamised tehnoloogiad ja materjalisõltuvus
Akusid, tuuleturbiine, päikesepaneele, elektrolüüsereid ja suure võimsusega võrke ei toodeta nullist: seestpoolt on need spetsiaalsete materjalide mosaiik. Indium ja gallium toetavad energiasäästlikku LED-valgustust; räni on mikrokiipide alus; plaatina grupi metallid toimivad katalüsaatorite ja elektroodidena. See tehnoloogiate ja materjalide vaheline ristsõltuvus See selgitab, miks metalli defektid võivad ohustada tervet tööstusahelat.
Lisaks meediaikoonidele (liitium ja koobalt) on valik lai. Siirdemetallide kontekstis enim viidatud mineraalide hulgas on boksiit, kaadmium, kroom, tina, gallium, germaanium, grafiit, indium, mangaan, molübdeen, nikkel, seleen, räni, telluur, titaan, tsink ja haruldased muldmetallid, samuti vask ja plii. Materjalide mitmekesisus raskendab asendamist ja sunnib meid mõtlema lahendustele konkreetsete rakenduste jaoks..
Kuidas kriitilisust määratakse?
Tooraine kriitilise tähtsuse hindamiseks võetakse arvesse kolme peamist muutujat. Esiteks varude tase ja nende täiendamise määr. Teiseks reaalne võimalus asendada see teiste sarnase jõudlusega materjalidega. Kolmandaks selle oluline olemus strateegilistes sektorites ja tarneahela häirete oht. Kui nappus, alternatiivide puudumine ja suur sektorisõltuvus langevad kokku, risk kasvab hüppeliselt.
Euroopa tööstuspoliitika kujundajad võtavad selle selgelt kokku: ilma kriitiliste toorainete turvalise ja jätkusuutliku tarnimiseta ei toimu rohelist taasindustrialiseerimist ega konkurentsivõimelist digitaliseerimist. See on uute seaduste, liitude ja fondide loogika. mis püüavad kaitsta juurdepääsu neile ressurssidele.
Kust leida usaldusväärseid andmeid
Teadlike otsuste langetamiseks on oluline hea teave. Euroopa avatud andmete portaal annab kriitiliste toorainete otsimisel kümneid tuhandeid tulemusi ning filtrite täpsustamise abil saab tuvastada asjakohaseid kogumeid. Eriti tähelepanuväärne on Teadusuuringute Ühiskeskuse (JRC) 2020. aasta kriitiliste toorainete hindamine. RMIS-i (Raw Materials Information System) süsteemi kaudu saate juurdepääsu strateegiliste, kriitiliste ja mittekriitiliste materjalide eelnevalt loetletud analüüsidele.koos selle kasutamisega tugitehnoloogiates.
Teine oluline allikas on Euroopa geoloogiliste andmete infrastruktuur (sageli nimetatakse seda EDGI-ks), mis sisaldab geoloogilisi katalooge ja teenuseid, mis hõlmavad järgmist: liitiumi, koobalti või grafiidi esinemiskaartePaljud neist andmekogumitest pärinevad FRAME projektist, milles osalevad mitmed Euroopa organisatsioonid, näiteks Hispaania IGME, ning mis võimaldab andmeid alla laadida sellistes vormingutes nagu GeoJSON. Need on väärtuslikud ressursid, et mõista, kus ressursid asuvad ja millises geoloogilises kontekstis need esinevad..
Rahvusvahelisel tasandil pakub Rahvusvaheline Energiaagentuur kriitiliste mineraalide nõudluse andmekogumit, mis on allalaaditav andmebaas ja hõlbustab energiaüleminekuga seotud stsenaariumide ning pakkumise ja nõudluse tasakaalu jälgimist. Need kombineeritud allikad toetavad usaldusväärsemaid ja võrreldavamaid diagnoose ettevõtetele ja haldusasutustele.
Keskkonnamõju ja kaevandamine koos kliimakriteeriumidega
Kaevandamisel ja töötlemisel on oma jalajälg: lahtise kaevandamise käigus tekib aherainet, see võib saastata põhjaveekihte raskmetallidega ja häirida hapraid ökosüsteeme. Lisaks on rafineerimine energia- ja veemahukas. Kui tootmine on koondunud riikidesse, kus keskkonnanõuded on leebemad, kipuvad mõjud süvenema.
Selles kontekstis on tekkimas idee "kliimasõbralikust" kaevandamisest: tehnikad ja tavad, mis minimeerivad jalajälge ja muudavad mineraalide vajaduse keskkonnakaitsega ühildatavaks. See ei ole turundusmärgis; see hõlmab protsesside ümberkujundamist, mõjude mõõtmist ja jälgitavuse nõudmist. kogu keti ulatuses.
Ringlussevõtt, spiraalmajandus ja asendamine
Tehnoloogia aitab. Hüdrometallurgia-, pürometallurgia- ja bioleostusprotsesse laiendatakse, et suurendada taaskasutusmäärasid ja puhtust, ning ökodisain püüab hõlbustada demonteerimist ja jälgitavust. Materjalide valikuline asendamine on samuti üha olulisem., näiteks üleminek liitium-raudfosfaat (LFP) akude keemilistele koostistele, mis väldivad niklit ja koobaltit, või naatriumioonakude väljatöötamine konkreetsete rakenduste jaoks.
Väljakutse ulatus on tohutu: IDB hinnangul on vähese süsinikuheitega majandusele üleminekuks vaja umbes 3.000 miljardit tonni mineraale. Ilma drastilise paranemiseta ringlussevõtus, materjalitõhususes ja asendamises, on esmase ekstraheerimise rõhk väga kõrge.
Rakendused ja turg energiasiirdes
Fotogalvaanika, tuuleenergia, elektrivõrgud ja energia salvestamine on suurimad tarbijad, kuid mitte ainsad. Tervishoiusektor kasutab plaatinat katalüsaatorites ja seadmetes, grafiiti elektroodides ja tulekindlates materjalides ning haruldaste muldmetallide abil on võimalik toota suure jõudlusega magneteid mootorites ja generaatorites. Rakenduste valik selgitab, miks nõudlus kasvab samaaegselt mitmes sektoris.
Samal ajal reageerib turg stiimulitele. Liitiumihindade tõus viimastel aastatel on toonud esile süsteemi tundlikkuse ning katalüüsinud investeeringuid ja geopoliitilisi pingeid. Regulatiivne vastus hõlmab rahvusvahelisi kokkuleppeid tarneahelate stabiliseerimiseks ja ühtlustada keskkonnaalaseid ja sotsiaalseid kriteeriume.
Vastutustundlik juhtimine ja reguleerimine
Riskide vähendamiseks on vaja vastupidavaid tarneahelaid, selgeid reegleid ja läbipaistvust. Regulatiivsed raamistikud peavad meelitama ligi investeeringuid, jaotama tulu õiglaselt ning kehtestama kontrollitavad keskkonna- ja inimõiguste standardid. Sertifitseerimissüsteemid ja hoolsuskohustus on võtmekomponendid sotsiaalse legitiimsuse ja turulepääsu saavutamiseks.
Tehnoloogilisest küljest on tööstusharu eesmärk vähendada teatud rakenduste koobalti sisaldust umbes 30%-lt 10%-le, edendada LFP-akusid ja arendada välja naatriumipõhiseid valikuid. Mida usaldusväärsemad tehnilised alternatiivid on olemas, seda vähem on kokkupuudet üheainsa materjaliga..
Valitsused omalt poolt loovad liite, näiteks kriitiliste mineraalide lepingu ELi ja Ameerika Ühendriikide vahel, mille eesmärk on hõlbustada kaubandust ja kindlustada materjalid puhaste tehnoloogiate jaoks. Majandusdiplomaatiast on saanud sama oluline tegur kui geoloogiast..
Ladina-Ameerika üleminekukaardil
Paljude nende ressursside geograafia kattub äärmiselt kõrge bioloogilise ja kultuurilise rikkusega territooriumidega. Nii on see Amazonase või Andide soolatasandike puhul. Märkimisväärne osa kaevandamisest koondub globaalsesse lõunasseSeega on valitsemine ja kohalik osalemine see, mis teeb võimaluse ja mis konflikti eristavaks.
Märkimisväärsete lavastuste hulka selles piirkonnas kuuluvad muuhulgas: Argentina (liitium), Boliivia (liitium), Tšiili (lisaks liitiumile ka vask ja molübdeen), Brasiilia (alumiinium, boksiit, liitium, mangaan, haruldased muldmetallid, titaan), Colombia (nikkel), Mehhiko (vask, tina, molübdeen, tsink) ja Peruu (tina, molübdeen, tsink)Rahvusvaheline tegevuskava on arutelu süvendanud, ÜRO paneeli soovitused õiglase ja säästva majandamise kohta ning hiljutised kuulamised IACHR-is keskkonna- ja sotsiaalse mõju teemal.
Haruldased muldmetallid: mis nad tegelikult on
Mõiste „haruldased muldmetallid” hõlmab 16 elementi: lantaniide (lantaanist luteetsiumini) ja ütriumi, kuna neil on sarnane keemiline koostis. Nende hulka kuuluvad skandium, ütrium, lantaan, tseerium, praseodüüm, neodüüm, samaarium, euroopium, gadoliinium, terbium, düsproosium, holmium, erbium, tuulium, ütterbium ja luteetsium. Mõiste „haruldane” ei tähenda, et neid maakoores vaevu leidub.Probleem on selles, et need ei ole tavaliselt koondunud kergesti kaevandatavatesse leiukohtadesse ja nende eraldamine on keeruline.
Selle tähtsus seisneb püsimagnetites, ekraanide fosforites, katalüsaatorites ning mitmekülgses kasutuses elektroonikas ja energeetikas. Väärtusahel nõuab kõrgelt spetsialiseerunud töötlemist ja rafineerimistSee suurendab sisenemisbarjääri ja sõltuvust vähestest osalejatest.
Üleminekuterminoloogia ja materjalide loetelud
Lisaks juba mainitutele kasutatakse taastuvenergia tehnoloogiates sageli boksiiti, kaadmiumi, kroomi, tina, galliumi, germaaniumi, grafiiti, indiumi, mangaani, molübdeeni, niklit, seleeni, räni, telluuri, titaani ja tsinki, aga ka vaske, liitiumi, koobaltit ja haruldasi muldmetalle. Ligikaudseks kasutamiseks:
- Päikeseenergia tehnoloogiadboksiit, kaadmium, tina, germaanium, gallium, indium, seleen, räni, telluur, tsink.
- Elektriseadmedvask.
- Tuuleenergiaboksiit, vask, kroom, mangaan, molübdeen, haruldased muldmetallid, tsink.
- Energia salvestamineboksiit, koobalt, vask, grafiit, liitium, mangaan, molübdeen, nikkel, haruldased muldmetallid, titaan.
- Bateriaskoobalt, grafiit, liitium, mangaan, nikkel, haruldased muldmetallid.
Tervishoius ja kõrgtehnoloogias paistab plaatina silma oma korrosioonikindluse ja kõrgete temperatuuride vastupidavuse poolest, mida kasutatakse katalüsaatorites ja meditsiiniseadmetes. Lisaks akuanoodide rollile kasutatakse grafiiti elektroodides, määrdeainetes ja tulekindlates materjalides.See sektoriaalne mitmekesisus nõuab mitme väärtusahela paralleelset jälgimist.
Turud, tööstuspoliitika ja andmed otsustamiseks
Suhtelise geoloogilise nappuse, kontsentreeritud tootmise, keeruka töötlemise ja kasvava nõudluse kombinatsioon loob haavatavuse. Seetõttu on investeeringutest ja innovatsioonist saanud majanduspoliitika prioriteedid ELis, Ameerika Ühendriikides, Austraalias ja teistes riikides. Ilma planeerimise ja kvaliteetsete avatud andmeteta tehakse otsuseid liiga hilja või intuitsiooni põhjal..
Euroopa andmeökosüsteem – koos Teadusuuringute Ühiskeskuse RMIS-i ja EDGI geoloogilise infrastruktuuriga – aitab koos IEA ressurssidega diagnoose standardiseerida, stsenaariume võrrelda ja kitsaskohti tähtsuse järjekorda seada. Homogeensete ja jälgitavate seeriate olemasolu vähendab ebakindlust regulaatoritele ja investoritele.
Hispaania, oma kaevandamispotentsiaali ja taastuvenergia juhtpositsiooniga, soovib mängida võtmerolli autonoomsemas ja jätkusuutlikumas Euroopa tarneahelas. Peamine on ühitada tööstuslikud võimalused sotsiaalsete ja keskkonnaalaste garantiidega., kohaldades territooriumidel nõudlikke standardeid ja osalemismehhanisme.
Energiaüleminek ei puuduta ainult rohelisi kilovatte: see nõuab ka tooraine üleminekut. Mitmekesiste tarneahelate, parema ringlussevõtu, nutikate asenduste ja rahvusvahelise koostöö abil... Riske on võimalik vähendada ja dekarboniseerimist kiirendada ilma kedagi maha jätmata..
