Обсуждение декарбонизации выдвинуло на первый план группу сырьевых материалов, которые ранее оставались практически незамеченными. Сегодня без стабильного потока этих ресурсов невозможно внедрение возобновляемой энергетики, цифровизация экономики и электрификация транспорта, поэтому важно понимать, что лежит в основе их цепочки создания стоимости. Короче говоря, речь идёт о минералах, спрос на которые стремительно растёт, а их поставки всё сложнее по ряду причин: от геологических факторов до торговой и политической напряжённости. Это «несоответствие» между требованиями рынка и тем, что фактически доходит до отрасли Вот в чем суть дела.
Этот интерес не носит чисто технический характер: существуют внешняя зависимость, геополитические риски и воздействие на окружающую среду, которые нельзя игнорировать. Правительства и компании по всему миру уже предприняли шаги, чтобы гарантировать доступ к этим материалам и сделать это ответственно. Вопрос в том, как обеспечить безопасное, устойчивое и конкурентоспособное снабжение. в сроки, требуемые в связи с климатической чрезвычайной ситуацией, не перекладывая несправедливые издержки на местные сообщества и экосистемы.
Что мы подразумеваем под критически важными минералами?
Проще говоря, критические элементы — это те элементы природы, спрос на которые высок, а цепочки поставок уязвимы из-за их геологического дефицита, географической концентрации или узких мест в процессе переработки. Критичность не статична: она меняется в зависимости от социальных потребностей и доступных ресурсов.таким образом, материал может превратиться из стратегического в критически важный и наоборот по мере развития технологий и рынка.
Единого общепринятого определения не существует, и термины пересекаются: мы слышим о стратегических минералах, минералах переходного периода или критически важном сырье. Каждая страна или экономический блок разрабатывает свой собственный список приоритетов. Например, Европейский союз опубликовал в 2020 году перечень основных материалов. в состав которого входят, среди прочего, кобальт, индий, магний, вольфрам, литий или стронций.
Среди наиболее часто встречающихся названий — алюминий, хром, кобальт, медь, графит, индий, железо, свинец, литий, никель, цинк и группа, известная как редкоземельные элементы. Они являются важнейшими компонентами технологий с большим потенциалом роста и не имеют явных заменителей. во многих сферах его применения, что повышает риск в случае прекращения поставок.
Для чего они используются сегодня?
Его химические, магнитные и оптические свойства позволяют производить все: от мобильных телефонов и компьютеров до динамиков и планшетов, обеспечивая улучшения в эффективности, производительности, скорости, долговечности и термической стабильности. Потребительская электроника и цифровая инфраструктура используют эти материалы во множестве компонентов.от микрочипов до постоянных магнитов.
Их роль ещё более важна в энергетическом переходе. Они необходимы для фотоэлектрических панелей, ветряных турбин и, прежде всего, для аккумуляторов и систем хранения энергии для электромобилей. Каждая технология требует разных комбинаций и количеств.Солнечная энергия использует больше алюминия и меди; ветровая энергия — железо и цинк; геотермальная энергия — никель и хром; электрические батареи — графит, никель и кобальт.
Если мы расширим наш фокус, в игру вступят другие будущие технологии: водородные электролизеры, сети передачи данных, беспилотники, передовая робототехника, силовая электроника или спутники. Недавние исследования прогнозируют двузначный ежегодный рост до 2030 года. Во многих из этих областей наблюдается заметная зависимость от таких материалов, как индий и галлий (высокоэффективные светодиоды), кремний (полупроводники) или металлы платиновой группы — иридий, палладий, платина, родий и рутений — (катализаторы и топливные элементы).
Откуда их добывают и кто их перерабатывает?
Значительные месторождения разбросаны по всему миру. Медь находится в Чили и Перу, литий — в Австралии и Чили, никель — в Индонезии и на Филиппинах, кобальт — в Демократической Республике Конго, а значительная концентрация редкоземельных элементов наблюдается в Китае. Такое неравномерное распределение усложняет обеспечение безопасности поставок и увеличивает подверженность геополитическим рискам..
Добыча — это лишь часть дела. Переработка и очистка металлов имеют ещё более выраженную концентрацию: Китай лидирует в переработке множества критически важных материалов и обеспечивает более 80% мирового производства редкоземельных металлов. Этот контроль над промежуточным звеном делает страну настоящим нервным центром мировой торговли. и объясняет узкие места, с которыми сталкивается отрасль при нарушении потоков.
Стоит помнить, что эти рынки, как правило, меньше по размеру, более географически сконцентрированы и менее конкурентны, чем рынки углеводородов. Низкая ликвидность усиливает волатильность и чувствительность к шокам нормативные или дипломатические.
Европа и Испания: отправная точка
В Европе внутреннее производство редкоземельных элементов и других критически важных материалов ограничено, за некоторыми исключениями. Германия поставляет около 8% мирового галлия; Финляндия — около 10% германия; Франция — около 59% гафния; а Испания — около 31% стронция. Несмотря на эти островки специализации, европейские мощности значительно отстают от спроса внутреннего рынка..
Чтобы снизить зависимость, ЕС продвигает планы по развитию жизнеспособной и устойчивой добывающей, перерабатывающей и перерабатывающей промышленности. В Испании недра открывают возможности: в Касересе обнаружены месторождения лития, а в Сьюдад-Реале — месторождения редкоземельных металлов. Однако процедуры лицензирования и общественное противодействие новым шахтам препятствуют реализации проектов.Однако уже существуют государственные и частные инициативы, стремящиеся к консенсусу для продвижения вперед.
Будущий спрос и сценарии
Если мы действительно хотим создать энергетическую систему с низким уровнем выбросов, нам потребуется больше минералов, а не меньше. Наиболее часто цитируемые прогнозы указывают на увеличение потребления меди и редкоземельных элементов более чем на 40%, никеля и кобальта — на 60–70%, а лития — почти на 90%. В целом к 2040 году общий спрос на важнейшие минералы может увеличиться в четыре-шесть раз. выше текущих уровней.
Между тем, ЮНКТАД предупреждает, что спрос на медь, связанный с возобновляемыми источниками энергии, может удвоиться в ближайшие десятилетия. При нынешних темпах производства этого будет недостаточно для покрытия всех потребностей.поставить под угрозу достижение цели ограничения глобального потепления до 1,5°C, если не ускорить инвестиции, инновации и повышение эффективности использования материалов.
Ключевые технологии и материальная зависимость
Аккумуляторы, ветряные турбины, солнечные панели, электролизёры и высокопроизводительные сети не производятся с нуля: внутри они представляют собой мозаику из специализированных материалов. Индий и галлий используются в энергосберегающем светодиодном освещении; кремний лежит в основе микрочипов; металлы платиновой группы служат катализаторами и электродами. Эта взаимозависимость между технологиями и материалами Это объясняет, почему дефекты металла могут поставить под угрозу всю промышленную цепочку.
Помимо медийных символов (лития и кобальта), спектр минералов широк. Среди наиболее часто упоминаемых минералов в контексте переходных металлов – бокситы, кадмий, хром, олово, галлий, германий, графит, индий, марганец, молибден, никель, селен, кремний, теллур, титан, цинк, а также редкоземельные элементы, медь и свинец. Разнообразие материалов усложняет их замену и заставляет нас думать о решениях для конкретных областей применения..
Как определяется критичность?
Для оценки критичности сырья учитываются три основные переменные. Во-первых, уровень запасов и скорость их восполнения. Во-вторых, реальная возможность его замены другими материалами с аналогичными характеристиками. В-третьих, его незаменимость в стратегических секторах и риск сбоев в цепочке поставок. Когда дефицит, отсутствие альтернатив и высокая отраслевая зависимость совпадают, риск резко возрастает.
Европейские промышленные политики четко формулируют это так: без надежных и устойчивых поставок критически важного сырья не будет ни зеленой реиндустриализации, ни конкурентоспособной цифровизации. Такова логика новых законов, альянсов и фондов. которые стремятся защитить доступ к этим ресурсам.
Где найти достоверные данные
Качественная информация крайне важна для принятия обоснованных решений. Европейский портал открытых данных выдаёт десятки тысяч результатов поиска критически важного сырья, и благодаря уточнению фильтров можно определить релевантные наборы. Особого внимания заслуживает оценка критически важного сырья, проведённая Объединённым исследовательским центром (JRC) в 2020 году. Через систему RMIS (Информационная система по сырью) вы можете получить доступ к предварительно составленным анализам стратегических, критических и некритических материалов., а также его использование в вспомогательных технологиях.
Другим важным источником является Европейская инфраструктура геологических данных (часто называемая EDGI) с геологическими каталогами и сервисами, которые включают карты месторождений лития, кобальта или графита Многие из этих наборов данных поступают из проекта FRAME, в котором участвуют несколько европейских организаций, например, испанский IGME, и позволяют загружать данные в таких форматах, как GeoJSON. Это ценные ресурсы для понимания того, где находятся ресурсы и в каком геологическом контексте они появляются..
На международном уровне Международное энергетическое агентство предлагает набор данных о спросе на критически важные минералы — загружаемую базу данных, которая облегчает разработку сценариев и балансов спроса и предложения, связанных с энергетическим переходом. Эти комбинированные источники обеспечивают более надежную и сопоставимую диагностику. для компаний и администраций.
Воздействие на окружающую среду и добыча полезных ископаемых с учетом климатических критериев
Добыча и переработка нефти и газа оказывают своё воздействие: открытая добыча приводит к образованию пустой породы, может загрязнять водоносные горизонты тяжёлыми металлами и нарушать хрупкие экосистемы. Кроме того, переработка нефти и газа требует больших энергетических и водных затрат. Когда производство сосредоточено в странах с менее строгими экологическими нормами, последствия имеют тенденцию к ухудшению.
В этом контексте возникает идея «климатически оптимизированной» добычи полезных ископаемых: методов и практик, которые минимизируют воздействие на окружающую среду и делают потребность в полезных ископаемых совместимой с защитой окружающей среды. Это не маркетинговый ярлык; это подразумевает перестройку процессов, измерение воздействия и требование прослеживаемости. по всей цепочке.
Переработка, спиральная экономика и замещение
Технологии помогают. Гидрометаллургические, пирометаллургические и биовыщелачивающие процессы расширяются для повышения степени извлечения и чистоты, а экодизайн стремится упростить демонтаж и отслеживаемость. Выборочная замена материалов также приобретает все большее значение., например, переход на химические составы аккумуляторов LFP (литий-железо-фосфат), в которых не используются никель и кобальт, или разработка натрий-ионных аккумуляторов для специальных применений.
Масштаб задачи огромен: по оценкам ИБР, для завершения перехода к низкоуглеродной экономике потребуется около 3.000 миллиардов тонн полезных ископаемых. Без кардинальных улучшений в переработке, эффективности использования материалов и замене, нагрузка на первичную добычу будет очень высокой.
Приложения и рынок в энергетическом переходе
Фотоэлектрические системы, ветроэнергетика, электросети и накопители энергии — крупнейшие потребители, но не единственные. В здравоохранении платина используется в катализаторах и оборудовании, графит — в электродах и огнеупорных материалах, а редкоземельные элементы позволяют создавать высокоэффективные магниты в двигателях и генераторах. Разнообразие применений объясняет, почему спрос растет одновременно во многих секторах..
Тем временем рынок реагирует на стимулы. Рост цен на литий в последние годы выявил чувствительность системы и стимулировал инвестиции, а также геополитическую напряжённость. Регулирование включает международные соглашения по стабилизации цепочек поставок. и гармонизировать экологические и социальные критерии.
Ответственное управление и регулирование
Снижение рисков требует устойчивых цепочек поставок, четких правил и прозрачности. Нормативно-правовая база должна привлекать инвестиции, справедливо распределять выгоды и устанавливать проверяемые стандарты в области охраны окружающей среды и прав человека. Системы сертификации и комплексная проверка являются ключевыми компонентами чтобы обрести социальную легитимность и доступ к рынкам.
С технологической точки зрения отрасль ставит перед собой цель снизить содержание кобальта в некоторых областях применения с примерно 30% до показателей, близких к 10%, продвигать аккумуляторы LFP и разрабатывать варианты на основе натрия. Чем больше надежных технических альтернатив, тем меньше будет воздействие одного материала..
Правительства, со своей стороны, создают альянсы, такие как соглашение о важнейших полезных ископаемых между ЕС и США, которое направлено на содействие торговле и обеспечение поставок материалов для чистых технологий. Экономическая дипломатия стала таким же важным фактором, как геология..
Латинская Америка на карте перехода
География многих из этих ресурсов совпадает с территориями с чрезвычайно высоким биологическим и культурным богатством. Например, с Амазонкой или солончаками в Андах. Значительная часть добычи сосредоточена на Глобальном Юге.Таким образом, управление и местное участие создают разницу между возможностями и конфликтами.
Среди известных постановок региона можно отметить: Аргентина (литий), Боливия (литий), Чили (медь и молибден, помимо лития), Бразилия (алюминий, бокситы, литий, марганец, редкоземельные металлы, титан), Колумбия (никель), Мексика (медь, олово, молибден, цинк) и Перу (олово, молибден, цинк)Международная повестка дня обострила дебаты, вызвав рекомендации группы ООН по справедливому и устойчивому управлению, а также недавние слушания в МКПЧ по вопросам воздействия на окружающую среду и социальную сферу.
Редкоземельные элементы: что они собой представляют на самом деле
Термин «редкоземельные элементы» охватывает 16 элементов: лантаноиды (от лантана до лютеция) и иттрий, поскольку их химия аналогична. К ним относятся скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций. Термин «редкие» не означает, что они едва ли встречаются в земной коре.Проблема в том, что они обычно не концентрируются в легко разрабатываемых месторождениях, а их разделение представляет собой сложную задачу.
Его значение заключается в его роли в постоянных магнитах, люминофорах для экранов, катализаторах, а также в многочисленных применениях в электронике и энергетике. Цепочка создания стоимости требует высокоспециализированной обработки и переработкиЭто увеличивает барьер для входа и зависимость от нескольких субъектов.
Переходная терминология и спецификации материалов
Помимо уже упомянутых, в технологиях возобновляемой энергетики часто используются бокситы, кадмий, хром, олово, галлий, германий, графит, индий, марганец, молибден, никель, селен, кремний, теллур, титан и цинк, а также медь, литий, кобальт и редкоземельные элементы. Для приблизительного использования:
- Солнечные технологии: бокситы, кадмий, олово, германий, галлий, индий, селен, кремний, теллур, цинк.
- Электромонтажные работы: медь.
- Ветровая энергия: бокситы, медь, хром, марганец, молибден, редкоземельные металлы, цинк.
- Альмасенамьенто де Энергия: бокситы, кобальт, медь, графит, литий, марганец, молибден, никель, редкоземельные элементы, титан.
- Baterias: кобальт, графит, литий, марганец, никель, редкоземельные элементы.
В здравоохранении и высоких технологиях платина выделяется своей устойчивостью к коррозии и высоким температурам, ее используют в катализаторах и медицинском оборудовании. Графит, помимо использования в анодах аккумуляторных батарей, используется в электродах, смазочных материалах и огнеупорах.Такое отраслевое разнообразие требует параллельного мониторинга нескольких цепочек создания стоимости.
Рынки, промышленная политика и данные решают
Сочетание относительной геологической ограниченности, концентрированной добычи, сложной переработки и растущего спроса создаёт уязвимость. Именно поэтому инвестиции и инновации стали приоритетами экономической политики в ЕС, США, Австралии и других странах. Без планирования и качественных открытых данных решения принимаются слишком поздно или основываются на интуиции..
Европейская экосистема данных, включающая RMIS JRC и геологическую инфраструктуру EDGI, а также ресурсы МЭА, помогает стандартизировать диагностику, сравнивать сценарии и расставлять приоритеты в устранении узких мест. Наличие однородных и прослеживаемых рядов снижает неопределенность для регулирующих органов и инвесторов.
Испания, обладающая горнодобывающим потенциалом и лидерством в области возобновляемых источников энергии, стремится играть ключевую роль в более автономной и устойчивой европейской цепочке поставок. Ключевым моментом станет согласование промышленных возможностей с социальными и экологическими гарантиями., применяя строгие стандарты и механизмы участия на территориях.
Энергетический переход — это не только «зелёные» киловатты: он также требует перехода на новые виды сырья. Благодаря диверсификации цепочек поставок, улучшению переработки, разумным заменам и международному сотрудничеству, Можно снизить риски и ускорить декарбонизацию, не оставив никого позади..