Diskusia o dekarbonizácii vyniesla do popredia skupinu surovín, ktoré predtým zostávali takmer bez povšimnutia. Dnes by bez stabilného toku týchto zdrojov nebolo možné nasadiť obnoviteľné zdroje energie, digitalizovať ekonomiku ani elektrifikovať dopravu, preto je dôležité pochopiť, čo sa skrýva za ich hodnotovým reťazcom. Stručne povedané, hovoríme o nerastoch, po ktorých dopyt prudko rastie, zatiaľ čo ich dodávky sa z mnohých dôvodov, od geologických faktorov až po obchodné a politické napätie, stávajú čoraz komplikovanejšími. Ten „nesúlad“ medzi tým, čo trh požaduje, a tým, čo sa do odvetvia skutočne dostáva To je jadro veci.
Záujem nie je čisto technický: existuje vonkajšia závislosť, geopolitické riziká a environmentálny vplyv, ktoré nemožno ignorovať. Vlády a spoločnosti na celom svete už podnikli kroky na zabezpečenie prístupu k týmto materiálom a robia tak zodpovedne. Otázkou je, ako zabezpečiť bezpečné, udržateľné a konkurencieschopné dodávky. v čase, ktorý si vyžaduje klimatická núdzová situácia, bez toho, aby sa nespravodlivé náklady preniesli na miestne komunity a ekosystémy.
Čo rozumieme pod pojmom kritické minerály?
Jednoducho povedané, kritické prvky sú tie prvky prírody s vysokým dopytom a zraniteľnými dodávateľskými reťazcami, či už kvôli ich geologickej vzácnosti, geografickej koncentrácii alebo úzkym miestam v spracovaní. Kritickosť nie je statická: mení sa so spoločenskými potrebami a dostupnými zdrojmitakže materiál sa môže zmeniť zo strategického na kritický a naopak, ako sa technológia a trh vyvíjajú.
Neexistuje všeobecne akceptovaná definícia a pojmy sa prekrývajú: počujeme hovoriť o strategických nerastoch, nerastoch pre energetickú transformáciu alebo kritických surovinách. Každá krajina alebo hospodársky blok si vytvára vlastný zoznam priorít. Napríklad Európska únia zverejnila v roku 2020 zoznam základných materiálov. ktorý zahŕňa okrem iného kobalt, indium, horčík, volfrám, lítium alebo stroncium.
Medzi najčastejšie sa opakujúce názvy patrí hliník, chróm, kobalt, meď, grafit, indium, železo, olovo, lítium, nikel, zinok a skupina známa ako vzácne zeminy. Sú základnými komponentmi technológií so silným rastovým potenciálom a bez jasných náhrad. v mnohých jeho použitiach, čo zvyšuje jeho riziko v prípade výpadku dodávky.
Na čo sa dnes používajú?
Jeho chemické, magnetické a optické vlastnosti umožňujú výrobu všetkého od mobilných telefónov a počítačov až po reproduktory a tablety, pričom zahŕňajú vylepšenia v oblasti účinnosti, výkonu, rýchlosti, odolnosti a tepelnej stability. Spotrebná elektronika a digitálna infraštruktúra sa spoliehajú na tieto materiály v množstve komponentovod mikročipov až po permanentné magnety.
Ich úloha je ešte dôležitejšia v energetickej transformácii. Sú nevyhnutné pre fotovoltaické panely, veterné turbíny a predovšetkým pre batérie a systémy skladovania energie pre elektrické vozidlá. Každá technológia vyžaduje rôzne kombinácie a množstvá.Solárna energia využíva viac hliníka a medi; veterná energia železo a zinok; geotermálna energia nikel a chróm; elektrické batérie grafit, nikel a kobalt.
Ak rozšírime naše zameranie, do hry vstupujú aj ďalšie technológie budúcnosti: vodíkové elektrolyzéry, siete na prenos dát, drony, pokročilá robotika, výkonová elektronika alebo satelity. Nedávne štúdie predpokladajú dvojciferný ročný rast do roku 2030 V mnohých z týchto oblastí existuje značná závislosť od materiálov, ako je indium a gálium (vysokoúčinné LED diódy), kremík (polovodiče) alebo platinová skupina kovov – irídium, paládium, platina, ródium a ruténium – (katalyzátory a palivové články).
Odkiaľ sa ťažia a kto ich spracováva?
Významné ložiská sú rozmiestnené po celom svete. Meď sa nachádza v Čile a Peru; lítium v Austrálii a Čile; nikel v Indonézii a na Filipínach; kobalt v Konžskej demokratickej republike; a významná koncentrácia prvkov vzácnych zemín v Číne. Toto nerovnomerné rozdelenie komplikuje bezpečnosť dodávok a znásobuje vystavenie geopolitickým rizikám..
Ťažba je len časťou príbehu. Spracovanie a rafinácia sú ešte koncentrovanejšie: Čína je lídrom v spracovaní mnohých kritických materiálov a predstavuje viac ako 80 % celosvetovej produkcie vzácnych zemín. Táto kontrola nad prechodným článkom robí z krajiny skutočné nervové centrum svetového obchodu a vysvetľuje úzke miesta, ktorými odvetvie trpí pri narušení tokov.
Je potrebné pripomenúť, že tieto trhy sú vo všeobecnosti menšie, geograficky koncentrovanejšie a menej konkurencieschopné ako trhy s uhľovodíkmi. Nižšia likvidita zvyšuje volatilitu a citlivosť na šoky regulačné alebo diplomatické.
Európa a Španielsko: východiskový bod
V Európe je domáca produkcia prvkov vzácnych zemín a iných kritických materiálov obmedzená, až na niekoľko výnimiek. Nemecko dodáva približne 8 % svetového gália; Fínsko približne 10 % germánia; Francúzsko približne 59 % hafnia; a Španielsko približne 31 % stroncia. Napriek týmto ostrovčekom špecializácie európska kapacita zďaleka nepokrýva dopyt domáceho trhu..
V záujme zníženia závislosti EÚ podporuje plány na rozvoj životaschopného a udržateľného ťažobného, spracovateľského a recyklačného priemyslu. V Španielsku ponúkajú podzemné ložiská príležitosti: v Cáceres boli identifikované zdroje lítia a v Ciudad Real zdroje vzácnych zemín. Projektom však bránia licenčné postupy a spoločenský odpor voči novým baniam.Existujú však už verejné a súkromné iniciatívy, ktoré sa snažia dosiahnuť konsenzus, aby sa pohli vpred.
Budúci dopyt a scenáre
Ak skutočne chceme energetický systém s nízkymi emisiami, budeme potrebovať viac minerálov, nie menej. Najčastejšie uvádzané prognózy poukazujú na nárast medi a prvkov vzácnych zemín o viac ako 40 %, niklu a kobaltu o 60 – 70 % a lítia o takmer 90 %. Celkovo by sa do roku 2040 mohol celkový dopyt po kritických mineráloch zvýšiť štyrikrát až šesťkrát. nad súčasnými úrovňami.
Medzitým UNCTAD varovala, že dopyt po medi spojený s obnoviteľnými zdrojmi energie by sa v nasledujúcich desaťročiach mohol zdvojnásobiť. Pri súčasnom tempe výroby to nebude stačiť na pokrytie všetkých potriebohrozenie cieľa obmedzenia globálneho otepľovania na 1,5 °C, ak sa nezrýchlia investície, inovácie a materiálová efektívnosť.
Kľúčové technológie a materiálová závislosť
Batérie, veterné turbíny, solárne panely, elektrolyzéry a vysokokapacitné siete sa nevyrábajú od základu: vo vnútri sú mozaikou špecializovaných materiálov. Indium a gálium podporujú energeticky úsporné LED osvetlenie; kremík je základom mikročipov; kovy platinovej skupiny pôsobia ako katalyzátory a elektródy. Táto vzájomná závislosť medzi technológiami a materiálmi Vysvetľuje to, prečo môžu chyby v kove ohroziť celý priemyselný reťazec.
Okrem mediálnych ikon (lítium a kobalt) je rozsah široký. Medzi najčastejšie uvádzané minerály v kontexte prechodných kovov patria bauxit, kadmium, chróm, cín, gálium, germánium, grafit, indium, mangán, molybdén, nikel, selén, kremík, telúr, titán, zinok a prvky vzácnych zemín, ako aj meď a olovo. Rozmanitosť materiálov komplikuje ich výmenu a núti nás premýšľať o riešeniach pre konkrétne aplikácie..
Ako sa určuje kritickosť?
Na posúdenie, či je surovina kritická, sa berú do úvahy tri hlavné premenné. Po prvé, úroveň zásob a miera ich dopĺňania. Po druhé, reálna možnosť jej nahradenia inými materiálmi s podobnými vlastnosťami. Po tretie, jej nevyhnutná povaha v strategických odvetviach a riziko narušenia v celom dodávateľskom reťazci. Keď sa nedostatok, nedostatok alternatív a vysoká sektorová závislosť zhodujú, riziko prudko stúpa.
Európski tvorcovia priemyselnej politiky to zhrňujú jasne: bez bezpečných a udržateľných dodávok kritických surovín nedôjde k zelenej reindustrializácii ani k konkurencieschopnej digitalizácii. To je logika, ktorá stojí za novými zákonmi, alianciami a fondmi. ktoré sa snažia chrániť prístup k týmto zdrojom.
Kde nájsť spoľahlivé údaje
Dobré informácie sú nevyhnutné pre prijímanie informovaných rozhodnutí. Európsky portál otvorených údajov vracia desiatky tisíc výsledkov pri vyhľadávaní kritických surovín a spresnením filtrov je možné identifikovať relevantné súbory. Obzvlášť pozoruhodné je hodnotenie kritických surovín Spoločným výskumným centrom (JRC) z roku 2020. Prostredníctvom systému RMIS (Raw Materials Information System) máte prístup k vopred vypracovaným analýzam strategických, kritických a nekritických materiálov., spolu s jeho využitím v podporných technológiách.
Ďalším dôležitým zdrojom je Európska geologická dátová infraštruktúra (často označovaná ako EDGI) s geologickými katalógmi a službami, ktoré zahŕňajú mapy výskytov lítia, kobaltu alebo grafituMnohé z týchto súborov údajov pochádzajú z projektu FRAME, na ktorom sa podieľa niekoľko európskych organizácií, ako napríklad španielska IGME, a umožňujú sťahovanie údajov vo formátoch, ako je GeoJSON. Sú to cenné zdroje pre pochopenie toho, kde sa zdroje nachádzajú a v akom geologickom kontexte sa nachádzajú..
Na medzinárodnej úrovni ponúka Medzinárodná energetická agentúra súbor údajov o dopyte po kritických nerastných surovinách, čo je databáza na stiahnutie, ktorá umožňuje vytvárať scenáre a bilancie ponuky a dopytu spojené s energetickou transformáciou. Tieto kombinované zdroje podporujú robustnejšie a porovnateľnejšie diagnózy pre firmy a administratívy.
Vplyv na životné prostredie a ťažba s ohľadom na klimatické kritériá
Ťažba a spracovanie majú svoju stopu: povrchová ťažba vytvára odpadovú horninu, môže kontaminovať zvodnené vrstvy ťažkými kovmi a narúšať krehké ekosystémy. Rafinácia je navyše energeticky a vodne náročná. Keď je výroba sústredená v krajinách s menej prísnymi environmentálnymi predpismi, dopady majú tendenciu sa zhoršovať.
V tejto súvislosti sa objavuje myšlienka „klimaticky inteligentnej“ ťažby: techniky a postupy, ktoré minimalizujú ekologickú stopu a zosúlaďujú potrebu nerastov s ochranou životného prostredia. Nie je to marketingová značka; zahŕňa prepracovanie procesov, meranie vplyvov a požadovanie sledovateľnosti. v celom reťazci.
Recyklácia, špirálová ekonomika a substitúcia
Technológia pomáha. Hydrometalurgické, pyrometalurgické a biolúhovacie procesy sa rozširujú s cieľom zvýšiť mieru zhodnocovania a čistotu a ekodizajn sa snaží uľahčiť demontáž a sledovateľnosť. Selektívna substitúcia materiálov tiež nadobúda na význame, ako napríklad prechod na chemické zloženie batérií LFP (lítium-železitý fosfát), ktoré sa vyhýba niklu a kobaltu, alebo vývoj sodíkovo-iónových batérií pre špecifické aplikácie.
Rozsah tejto výzvy je obrovský: odhady IDB naznačujú, že na dokončenie prechodu na nízkouhlíkové hospodárstvo bude potrebných približne 3.000 miliardy ton nerastov. Bez drastického zlepšenia recyklácie, materiálovej efektívnosti a substitúcie, tlak na primárnu ťažbu bude veľmi vysoký.
Aplikácie a trh v energetickej transformácii
Fotovoltaika, veterná energia, elektrické siete a skladovanie energie sú najväčšími spotrebiteľmi, ale nie jedinými. Zdravotnícky sektor používa platinu v katalyzátoroch a zariadeniach, grafit sa používa v elektródach a žiaruvzdorných materiáloch a prvky vzácnych zemín umožňujú výrobu vysokovýkonných magnetov v motoroch a generátoroch. Škála aplikácií vysvetľuje, prečo dopyt rastie súčasne vo viacerých sektoroch.
Medzitým trh reaguje na stimuly. Rast cien lítia v posledných rokoch poukázal na citlivosť systému a katalyzoval investície, ako aj geopolitické napätie. Regulačná reakcia zahŕňa medzinárodné dohody na stabilizáciu dodávateľských reťazcov a harmonizovať environmentálne a sociálne kritériá.
Zodpovedné riadenie a regulácia
Znižovanie rizík si vyžaduje odolné dodávateľské reťazce, jasné pravidlá a transparentnosť. Regulačné rámce musia prilákať investície, spravodlivo rozdeľovať výhody a zavádzať overiteľné environmentálne a ľudské práva. Kľúčovými súčasťami sú certifikačné systémy a due diligence získať spoločenskú legitimitu a prístup na trhy.
Z technologického hľadiska sa priemysel snaží znížiť obsah kobaltu v určitých aplikáciách z približne 30 % na hodnoty blízke 10 %, podporovať batérie LFP a vyspelejšie možnosti na báze sodíka. Čím spoľahlivejšie technické alternatívy existujú, tým menšia bude expozícia voči jednému materiálu..
Vlády zas vytvárajú spojenectvá, ako napríklad dohodu o kritických nerastoch medzi EÚ a Spojenými štátmi, ktorej cieľom je uľahčiť obchod a zabezpečiť materiály pre čisté technológie. Ekonomická diplomacia sa stala rovnako dôležitým faktorom ako geológia..
Latinská Amerika na mape transformácie
Geografia mnohých z týchto zdrojov sa prekrýva s územiami s mimoriadne vysokým biologickým a kultúrnym bohatstvom. To je prípad Amazónie alebo andských soľných plání. Podstatná časť ťažby je sústredená na globálnom JuhuPreto riadenie a lokálna participácia predstavujú rozdiel medzi príležitosťou a konfliktom.
Medzi významné produkcie v regióne patria okrem iného: Argentína (lítium), Bolívia (lítium), Čile (meď a molybdén, okrem lítia), Brazília (hliník, bauxit, lítium, mangán, vzácne zeminy, titán), Kolumbia (nikel), Mexiko (meď, cín, molybdén, zinok) a Peru (cín, molybdén, zinok)Medzinárodná agenda vyostrila diskusiu, a to vďaka odporúčaniam panelu OSN pre spravodlivé a udržateľné hospodárenie a nedávnym vypočutiam pred IACHR o environmentálnych a sociálnych vplyvoch.
Vzácne zeminy: čo to vlastne je
Pojem „prvky vzácnych zemín“ zahŕňa 16 prvkov: lantanoidy (od lantánu po lutécium) a ytrium, vzhľadom na ich analogické chemické zloženie. Patria sem skandium, ytrium, lantán, cér, prazeodým, neodým, samárium, europium, gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, túlium, yterbium a lutécium. Pojem „vzácne“ neznamená, že sa v zemskej kôre takmer nevyskytujú.Problémom je, že zvyčajne nie sú sústredené v ľahko využiteľných ložiskách a ich separácia je zložitá.
Jeho význam spočíva v jeho úlohe v permanentných magnetoch, fosforoch pre obrazovky, katalyzátoroch a mnohostrannom využití v elektronike a energetike. Hodnotový reťazec si vyžaduje vysoko špecializované spracovanie a rafináciuTo zvyšuje bariéru vstupu a závislosť od niekoľkých aktérov.
Prechodná terminológia a kusovníky
Okrem už spomenutých prvkov, technológie obnoviteľných zdrojov energie často obsahujú bauxit, kadmium, chróm, cín, gálium, germánium, grafit, indium, mangán, molybdén, nikel, selén, kremík, telúr, titán a zinok, spolu s meďou, lítiom, kobaltom a prvkami vzácnych zemín. Pre približné použitie:
- Solárne technológiebauxit, kadmium, cín, germánium, gálium, indium, selén, kremík, telúr, zinok.
- Elektrické inštaláciemeď.
- Sila vetrabauxit, meď, chróm, mangán, molybdén, vzácne zeminy, zinok.
- Skladovanie energiebauxit, kobalt, meď, grafit, lítium, mangán, molybdén, nikel, vzácne zeminy, titán.
- batériekobalt, grafit, lítium, mangán, nikel, vzácne zeminy.
V zdravotníctve a špičkových technológiách vyniká platina svojou odolnosťou voči korózii a vysokým teplotám a používa sa v katalyzátoroch a zdravotníckych zariadeniach. Grafit sa okrem svojej úlohy v anódach batérií používa aj v elektródach, mazivách a žiaruvzdorných materiáloch.Táto sektorová rozmanitosť si vyžaduje paralelné monitorovanie viacerých hodnotových reťazcov.
Rozhodujú trhy, priemyselná politika a dáta
Kombinácia relatívnej geologickej vzácnosti, koncentrovanej produkcie, komplexného spracovania a rastúceho dopytu vytvára zraniteľnosť. Preto sa investície a inovácie stali prioritami hospodárskej politiky v EÚ, Spojených štátoch, Austrálii a ďalších krajinách. Bez plánovania a kvalitných otvorených dát sa rozhodnutia robia príliš neskoro alebo sú založené na intuícii..
Európsky dátový ekosystém – s RMIS JRC a geologickou infraštruktúrou EDGI – spolu so zdrojmi IEA pomáha štandardizovať diagnózy, porovnávať scenáre a uprednostňovať úzke miesta. Homogénne a sledovateľné série znižujú neistotu pre regulačné orgány a investorov.
Španielsko so svojím ťažobným potenciálom a vedúcim postavením v oblasti obnoviteľných zdrojov energie sa usiluje zohrávať kľúčovú úlohu v autonómnejšom a udržateľnejšom európskom dodávateľskom reťazci. Kľúčové bude zosúladenie priemyselných príležitostí so sociálnymi a environmentálnymi zárukami., pričom sa na daných územiach uplatňujú náročné štandardy a mechanizmy participácie.
Energetická transformácia sa netýka len zelených kilowattov: vyžaduje si aj transformáciu surovín. Vďaka diverzifikovaným dodávateľským reťazcom, lepšej recyklácii, inteligentným substitúciám a medzinárodnej spolupráci... Je možné znížiť riziká a urýchliť dekarbonizáciu bez toho, aby sa na kohokoľvek zabudlo..
