انقلابی آرام در بخش معدن در حال وقوع است

اگر قرار است جهان از سوخت‌های فسیلی فاصله بگیرد، به مقادیر زیادی مس و سایر فلزات حیاتی نیاز خواهد داشت. اما آیا صنعت معدن می‌تواند این نیاز را تأمین کند؟

چالش‌ها بسیار بزرگ هستند. عیار سنگ معدن در معادن مس موجود به طور پیوسته در حال کاهش است، اکتشافات بزرگ جدید نادرتر می‌شوند و زمان توسعه می‌تواند تا یک دهه به طول انجامد.

بخشی از راه‌حل، افزایش بهره‌وری فرآیند استخراج است که در طول تاریخ بسیار آلاینده و با اتلاف زیاد همراه بوده است.

بازگشت به آینده

بر اساس یک مقاله تحقیقاتی در سال 2020 از موسسه Fraunhofer آلمان، جهان بین سال‌های 1910 تا 2010، 650 میلیون تن مس استخراج کرد، اما 100 میلیون تن از آن هرگز به بازار نرسید.

تمام این فلزات هنوز در استخر‌های باطله قرار دارند، که یک منبع بالقوه عظیم است و منتظر فناوری مناسب برای آزاد کردن آن است.

شرکت Rio Tinto قبلاً با موفقیت فلزات حیاتی مانند اسکاندیم و تلوریم را از جریان‌های باطله در عملیات موجود جدا کرده است.

دیگران اکنون به دنبال راه‌هایی برای استخراج ارزش از میراث عظیم فعالیت‌های معدنی گذشته هستند.

به عنوان مثال، شرکت Hudbay Minerals در حال ارزیابی پتانسیل استخراج مجدد باطله‌ها در سایت Flin Flon در Manitoba کانادا است. این معدن در سال 2022 تعطیل شد و تقریباً یک قرن از باطله‌های غنی از مواد معدنی را بر جای گذاشت.

شرکت Cobalt Blue Holdings استرالیا، که در پروژه Flin Flon همکاری داشته، همچنین با شورای شهر Mount Isa در Queensland قراردادی امضا کرده است تا به منظور اکتشاف و کار مجدد بر روی باطله‌های پیریت به عنوان یک منبع جایگزین بالقوه برای گوگرد، پس از تعطیلی کارخانه ذوب مس شهر، اقدام کند.

این پروژه‌ها و بسیاری از پروژه‌های مشابه هنوز در مرحله مفهومی یا آزمایشی هستند، اما شرکت Hindustan Zinc هند با تعهد 438 میلیون دلار به فرآوری سالانه 10 میلیون تن باطله در معدن Rampura Agucha خود، که بزرگترین معدن روی در جهان است، در حال گسترش مقیاس عملیات خود است.

کاهش پسماند

در حالی که معدن‌کاران به طور جمعی ارزش باطله‌های قدیمی را مجدداً ارزیابی می‌کنند، در حال بررسی راه‌هایی نیز هستند که در وهله اول باطله کمتری تولید کنند.

این امر با مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی همراه است. صنعت معدن در حال حاضر سالانه بیش از 7 میلیارد تن باطله تولید می‌کند و این میزان با کاهش عیار سنگ معدن در حال افزایش است.

بخش عمده‌ای از کار در این زمینه ماهیت افزایشی دارد. به عنوان مثال، Glencore Technology به طور پیوسته در حال بهبود آسیاب خود به نام ISAMill است تا اندازه‌های ذرات درشت‌تری را مدیریت کند. هدف کاهش میزان آسیاب کردن سنگ معدن برای صرفه‌جویی در مصرف آب و کاهش ضایعات باطله است.

فرآیند Albion Process این شرکت برای استخراج مس می‌تواند نرخ بازیابی مس را به بیش از 99 درصد افزایش داده و هزینه‌های عملیاتی را تا یک سوم کاهش دهد، که امکان توسعه کانسارهای پیچیده را که با فناوری‌های سنتی مقرون به صرفه نیستند، فراهم می‌کند.

برخی دیگر مانند شرکتAllonnia، که خود را یک شرکت نوآور در حوزه‌ی زیست‌فناوری می‌نامد، پیشگام رویکردهای انقلابی‌تری هستند.

فناوری ™D-Solve این شرکت از میکروب‌ها برای استخراج انتخابی ناخالصی‌هایی مانند منیزیم از کنسانتره‌ها استفاده می‌کند.

Allonnia به تازگی با معدن نیکل Eagle در ایالات متحده برای راه‌اندازی یک واحد در محل، به منظور آزمایش فناوری خود شریک شده است. این فناوری در آزمایش‌های آزمایشگاهی توانسته عیار نیکل را 18 درصد بهبود بخشیده و ناخالصی‌های منیزیم را 40 درصد کاهش دهد.

تلاقی فناوری بزرگ با فناوری قدیمی

فناوری اصلی و فراگیری که می‌تواند تمام این نوآوری‌ها را به هم پیوند دهد، هوش مصنوعی (AI) است.

شرکت‌های بزرگ مانند Rio Tinto و BHP قبل از هوش مصنوعی در سیستم‌های حمل و نقل خودران و برای پیش‌بینی زمان از کار افتادن تجهیزات به جای واکنش به خرابی‌ها استفاده می‌کنند.

هوش مصنوعی مولد (GenAI) جهش بزرگ بعدی است. BHP از آن در ترکیب با فناوری "دوقلوی دیجیتال"، که یک ماکت مجازی بلادرنگ از فرآیند استخراج است، در معدن مس South Australian خود و معدن عظیم Escondida در شیلی استفاده می‌کند.

به گفتهBHP، مدل‌های هوش مصنوعی مولد در Escondida به راهبردهای انفجار و ترکیب سنگ معدن کمک می‌کنند، مناطق معدنی با ویژگی‌های سنگ معدن چالش‌برانگیز را شناسایی کرده و از اجرای کنترل پیش‌بین آسیاب SAG پشتیبانی می‌کنند.

شرکت تولیدکننده مس آمریکایی Freeport-McMoRan با گروه مشاوره‌ای McKinsey برای استفاده از هوش مصنوعی جهت افزایش تولید در عملیات خود در آمریکای شمالی که به دلیل بالغ شدن معادن و قدیمی شدن فناوری فرآیند با کاهش تولید مواجه بودند، شریک شده است.

یکپارچه‌سازی استخراج سنتی با مهندسی داده امکان تنظیمات بلادرنگ نرخ‌های فرآوری برای مدیریت سنگ معدن‌های متغیر را فراهم می‌کند.

هنگامی که هوش مصنوعی در معدن Baghdad در Arizona به صورت آزمایشی به کار گرفته شد، منجر به افزایش 5 تا 10 درصدی تولید مس شد.

پیش‌بینی می‌شود که پیاده‌سازی این فناوری در سایر عملیات شرکت در آمریکا، تولید را سالانه تا 90,000 تن افزایش دهد.

این میزان معادل یک کارخانه فرآوری جدید است، که ساخت آن بیش از 1.5 میلیارد دلار هزینه و یک بازه زمانی 8 تا 10 ساله برای برنامه‌ریزی، ساخت و راه‌اندازی نهایی (commissioning) نیاز دارد.

معدن‌کاری آینده

اغلب گفته می‌شود که معدن‌کاری یک کسب و کار کثیف است.

اثبات آن، میلیاردها تن لجن نشسته در برکه‌های باطله در سراسر جهان است. پیامد آن، خصومت عمومی با پروژه‌های معدنی جدید است، که یکی از دلایلی است که ساخت و راه‌اندازی یک معدن جدید اینقدر طول می‌کشد.

معدن‌کاری در گذشته نیز کسب و کاری بسیار ناکارآمد بوده است. مقادیر زیادی از ارزش مواد معدنی یا به عنوان باطله دور ریخته شده یا به سادگی در زیر زمین باقی مانده است، زیرا فناوری لازم برای فرآوری چنین سنگ معدن‌های با عیار پایینی وجود نداشته است.

این وضعیت در حال تغییر است، زیرا یکی از قدیمی‌ترین صنایع جهان به سرعت در حال مدرن شدن است و نوآوری‌ها در فرآوری سنتی را با فناوری‌های جدید مانند فناوری زیست‌مهندسی و هوش مصنوعی ترکیب می‌کند.

این یک انقلاب آرام است که در چندین آزمایشگاه، کارخانه آزمایشی و مرکز داده در سراسر جهان در حال انجام است.

اما این نوید یک بخش بسیار پاک‌تر و کارآمدتر را می‌دهد، که ممکن است به این معنی باشد که جهان در نهایت با کمبود مس مواجه نخواهد شد.

تحلیل و جمع بندی

انقلاب آرام در صنعت معدن، با تکیه بر فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند هوش مصنوعی و فناوری زیست‌مهندسی، در حال تغییر پارادایم تولید فلزات حیاتی است. این تحول از دو مسیر اصلی صورت می‌گیرد: افزایش بهره‌وری در معادن موجود و بازیابی ارزش از باطله‌های قدیمی. داده‌های گزارش نشان می‌دهد که پیاده‌سازی هوش مصنوعی می‌تواند تولید را تا 10 درصد افزایش دهد و سالانه 90,000 تن به ظرفیت تولید Freeport-McMoRan اضافه کند، که این میزان با هزینه بیش از 1.5 میلیارد دلاری و زمان 8 تا 10 ساله احداث یک کارخانه جدید برابری می‌کند. این امر نشان‌دهنده یک فرصت سرمایه‌گذاری فوق‌العاده در شرکت‌های نوآور معدنی و همچنین ریسک برای شرکت‌هایی است که از این فناوری‌ها عقب می‌مانند. تحلیلگران باید تمرکز خود را از صرفاً بر پروژه‌های اکتشافی جدید، به ظرفیت شرکت‌ها برای استخراج ارزش از دارایی‌های موجود (معدن‌های قدیمی و باطله‌ها) تغییر دهند.

با توجه به داده‌های کمی ارائه شده در گزارش، می‌توانیم یک جدول برای مقایسه تأثیر فناوری‌های نوین با روش‌های سنتی ایجاد کنیم. این جدول به درک بهتر مزایای اقتصادی و عملیاتی انقلاب آرام در بخش معدن کمک می‌کند.

این جدول به وضوح نشان می‌دهد که چرا فناوری‌های نوین مانند هوش مصنوعی و فناوری زیست‌مهندسی نه تنها از نظر زیست‌محیطی بلکه از نظر اقتصادی و عملیاتی نیز گزینه‌ای برتر نسبت به سرمایه‌گذاری‌های عظیم در زیرساخت‌های جدید هستند.

تحلیل کمّی

گزارش حاضر، چشم‌انداز کمی دقیقی از بازار مس و سایر فلزات حیاتی ارائه نمی‌دهد، اما داده‌های مشخصی را در مورد مزایای مالی و عملیاتی ناشی از نوآوری‌های تکنولوژیک در بخش معدن به تصویر می‌کشد.

افزایش تولید: گزارش به افزایش 5 تا 10 درصدی تولید مس در معدن Baghdad در Arizona اشاره می‌کند. مهم‌تر از آن، پیش‌بینی می‌شود که پیاده‌سازی این فناوری در کل عملیات آمریکای شمالی شرکت Freeport-McMoRan، تولید را تا 90,000 تن در سال افزایش دهد. این عدد یک معیار کمی بسیار مهم است، زیرا به طور مستقیم به یک واحد صنعتی جدید با ظرفیت تولید مشابه اشاره دارد.

مزیت مالی و زمانی: مهم‌ترین نکته کمی، مقایسه هزینه و زمان است. در حالی که احداث یک کارخانه فرآوری جدید به سرمایه‌ای بیش از 1.5 میلیارد دلار و زمان 8 تا 10 سال نیاز دارد، فناوری هوش مصنوعی و سایر نوآوری‌ها می‌توانند در زمانی کوتاه‌تر و با هزینه‌ای به مراتب کمتر، به همان میزان تولید دست یابند. این تفاوت عظیم در هزینه‌های سرمایه‌ای (CAPEX) و زمان ورود به بازار، مزیت رقابتی قابل توجهی برای شرکت‌های پیشرو ایجاد می‌کند.

ارزش باطله‌ها: داده‌های قدیمی از موسسه Fraunhofer (650 میلیون تن مس استخراج شده در مقابل 100 میلیون تن مس گم‌شده) نشان می‌دهد که 15.4 درصد از کل مس استخراج شده بین سال‌های 1910 تا 2010 به بازار نرسیده و در باطله‌ها باقی مانده است. این یک فرصت عظیم برای بازیابی ارزش از دارایی‌های قدیمی است. پروژه‌هایی مانند Hudbay Minerals در Flin Flon و Hindustan Zinc در Rampura Agucha نشان‌دهنده شروع عملیاتی این روند هستند.

تحلیل کیفی و ژئوپلیتیک

گزارش بر عوامل کیفی مهمی تأکید دارد که فراتر از اعداد و ارقام بر بازار تأثیر می‌گذارند.

ریسک‌های زیست‌محیطی و اجتماعی: گزارش به «خصومت عمومی» نسبت به پروژه‌های معدنی جدید و «کسب و کار کثیف» بودن معدن‌کاری سنتی اشاره می‌کند. این دیدگاه عمومی، فرآیند صدور مجوز و جذب سرمایه‌گذاری برای معادن جدید را دشوار و طولانی می‌کند. فناوری‌های نوین مانند فرآوری باطله و فناوری زیست‌مهندسی، با ارائه راه‌حل‌های پاک‌تر، این ریسک‌ها را کاهش داده و مقبولیت عمومی را افزایش می‌دهند. این تحول کیفی، سرمایه‌گذاری‌ها را به سمت نوآوری‌های پایدار سوق می‌دهد.

دریافت

تحلیل سناریو

با توجه به چالش‌های مطرح شده در گزارش، سه سناریوی محتمل برای آینده وضعیت مس و فلزات حیاتی عبارتند از:

سناریوی خوش‌بینانه: فناوری‌های نوینی مانند هوش مصنوعی، فناوری زیست‌مهندسی و فرآوری باطله به سرعت در مقیاس صنعتی پذیرفته و پیاده‌سازی می‌شوند. هزینه‌های تولید کاهش یافته و نرخ بازیابی فلزات افزایش می‌یابد. این امر به افزایش قابل توجه عرضه از دارایی‌های موجود منجر می‌شود، شکاف عرضه و تقاضا را پر می‌کند و به ثبات یا کاهش قیمت‌ها در میان‌مدت کمک می‌کند. سرمایه‌گذاران در شرکت‌های پیشرو تکنولوژیک مانند BHP و Rio Tinto سود خواهند برد و ریسک تأمین برای مصرف‌کنندگان صنعتی کاهش می‌یابد.

سناریوی بدبینانه: پیاده‌سازی فناوری‌های جدید با موانع فنی، هزینه‌های بالا و مقاومت در برابر تغییرات روبرو می‌شود. نوآوری‌ها در حد پروژه‌های آزمایشی باقی می‌مانند و به سرعت به مقیاس صنعتی نمی‌رسند. در همین حال، عیار سنگ معدن همچنان کاهش می‌یابد و پروژه های جدید به دلیل محدودیت‌های زیست‌محیطی و سیاسی با تأخیر مواجه می‌شوند. این وضعیت منجر به تشدید کمبود عرضه، افزایش شدید قیمت مس و سایر فلزات حیاتی و تبدیل شدن آن به یک گلوگاه جدی برای گذار به انرژی‌های پاک می‌شود.

سناریوی ادامه وضع موجود: انقلاب آرام به کندی و با سرعت نامنظم ادامه می‌یابد. برخی شرکت‌ها موفق به پیاده‌سازی فناوری‌های جدید شده و به مزایای آن دست می‌یابند، در حالی که بسیاری دیگر با روش‌های سنتی به کار خود ادامه می‌دهند. این وضعیت منجر به یک بازار دو قطبی می‌شود: بازیگران با فناوری بالا به حاشیه سود بیشتری دست یافته و مزیت رقابتی کسب می‌کنند، در حالی که شرکت‌های قدیمی‌تر با چالش‌های فزاینده روبرو می‌شوند. ریسک‌های سرمایه‌گذاری در این سناریو به شدت به انتخاب شرکت بستگی دارد؛ سرمایه‌گذاران در شرکت‌های نوآور فرصت‌های بزرگی خواهند داشت، در حالی که سرمایه‌گذاری در شرکت‌های سنتی با ریسک بالایی همراه است.

تحلیل از دیدگاه ذی‌نفعان مختلف

تولیدکنندگان معدنی:  این شرکت‌ها در خط مقدم این تحول قرار دارند. آن‌ها بین سرمایه‌گذاری‌های پرهزینه و پرریسک در پروژه‌های جدید و پیاده‌سازی نوآوری‌های سودمندتر در عملیات فعلی خود، باید انتخاب کنند. شرکت‌های پیشرو مانند BHP و Rio Tinto با پذیرش AI و فناوری زیست‌مهندسی، به دنبال افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و بهبود شهرت خود هستند.

سرمایه‌گذاران: سرمایه‌گذاران باید به جای تمرکز صرف بر گزارش‌های تولید و اکتشاف، به شاخص‌های مربوط به نوآوری و بهره‌وری نیز توجه کنند. شرکت‌هایی که با موفقیت از فناوری‌های جدید استفاده می‌کنند، فرصت‌های جذاب‌تری را برای رشد بلندمدت ارائه می‌دهند. سرمایه‌گذاران باید به ریسک‌های مربوط به تأخیر در پروژه‌ها، هزینه‌های بالا و بی‌ثباتی ژئوپلیتیک نیز توجه داشته باشند.

مصرف‌کنندگان صنعتی: برای صنایع بزرگی مانند خودروسازان برقی و شرکت‌های انرژی‌های تجدیدپذیر، دسترسی به فلزات حیاتی یک ضرورت است. این شرکت‌ها به دنبال تأمین پایدار و مقرون‌به‌صرفه هستند. در این شرایط، همکاری با شرکت‌های معدنی نوآور که می‌توانند عرضه را افزایش دهند، برای آن‌ها بسیار مهم است.

جمع‌بندی

گزارش حاضر بر یک نقطه عطف حیاتی در صنعت معدن تأکید دارد: گذار از اکتشافات بزرگ و پروژه‌های پرهزینه به نوآوری‌های تکنولوژیک برای استخراج ارزش از دارایی‌های موجود. هوش مصنوعی، فناوری زیست‌مهندسی و فرآوری باطله، نه تنها می‌توانند شکاف عرضه و تقاضا را پر کنند، بلکه این صنعت را پاک‌تر، کارآمدتر و از نظر مالی جذاب‌تر می‌سازند. این تحول، ریسک‌های زیست‌محیطی و ژئوپلیتیک را برای سرمایه‌گذاران کاهش می‌دهد و وابستگی به پروژه‌های جدید را کمتر می‌کند. در حالی که بخش معدن همچنان با چالش‌هایی روبرو است، انقلاب آرامِ فناوری یک چشم‌انداز امیدوارکننده برای تأمین پایدار فلزات حیاتی مورد نیاز برای آینده جهان ارائه می‌دهد.

توصیه‌های عملی

برای سرمایه‌گذاران: به جای تمرکز صرف بر شرکت‌های بزرگ اکتشافی، سبد خود را به سمت شرکت‌های معدنی‌ای که در نوآوری‌های فناورانه و بازیابی باطله سرمایه‌گذاری می‌کنند، متنوع کنید. همچنین، به شاخص‌های بهره‌وری و کاهش هزینه‌های عملیاتی به عنوان معیارهای کلیدی عملکرد توجه کنید.

برای مصرف‌کنندگان صنعتی: برای تضمین زنجیره تأمین خود، با شرکت‌های معدنی پیشرو در زمینه فناوری همکاری‌های بلندمدت برقرار کنید. این امر به کاهش ریسک‌های تأمین در آینده کمک می‌کند و پایداری عملیات شما را تضمین می‌سازد.