کانیهای (انرژی) ضروری برای انتقال انرژی
حرکت به سوی آینده‌ای پایدار در زمینه انرژی به طور پیچیده‌ای به دسترسی و استفاده از مواد معدنی حیاتی مرتبط است. با تغییر نیاز جهانی از سوخت‌های فسیلی به منابع انرژی تجدیدپذیر، انتظار می‌رود که تقاضا برای این مواد معدنی به طور تصاعدی افزایش یابد. کانیهای حیاتی مانند مس، لیتیوم، نیکل، کبالت و عناصر نادر خاکی اجزای اساسی در بسیاری از فناوری‌های انرژی پاک در حال رشد امروز از توربین‌های بادی و شبکه‌های برق گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی، هستند. تقاضا برای این کانیها به سرعت در حال افزایش است زیرا انتقال به انرژی پاک شتاب می‌گیرد.
نقش کانیهای حیاتی در انتقال به انرژی پاک چیست؟
انواع کانیهای مورد استفاده بسته به فناوری متفاوت است. لیتیوم، نیکل، کبالت، منگنز و گرافیت برای عملکرد باتری‌ها حیاتی هستند. عناصر نادر خاکی برای مگنت‌های دائمی که در توربین‌های بادی و موتورهاى وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌شوند، ضروری‌اند. شبکه‌های برق به مقدار زیادی آلومینیوم و مس نیاز دارند که دومی سنگ بنای تمام فناوری‌های مرتبط با برق است.
کانیهای انتقال انرژی
کانیهای انتقال انرژی موادی طبیعی هستند که برای فناوری‌های تجدیدپذیر ضروری‌اند. مواد معدنی کلیدی شامل:
لیتیوم: در باتری‌ها برای وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) و سیستم‌های ذخیره انرژی استفاده می‌شود.
کبالت: عملکرد و طول عمر باتری را افزایش می‌دهد.
نیکل: برای باتری‌های با انرژی بالا مهم است.
مس: برای سیم‌کشی الکتریکی و اجزای سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر ضروری است.
عناصر نادر خاکی (REEs): برای تولید مگنت‌های دائمی که در توربین‌های بادی و موتورها استفاده می‌شوند، حیاتی هستند.
سازمان بین‌المللی انرژی (IEA) پیش‌بینی می‌کند که تقاضا برای این مواد معدنی به طور قابل توجهی افزایش خواهد یافت زیرا فناوری‌های انرژی پاک گسترش می‌یابند. تا سال 2050، استخراج مواد معدنی انتقال انرژی ممکن است تا پنج برابر افزایش یابد تا تقاضای جهانی برای فناوری‌های انرژی پاک تأمین شود، که بیش از سه میلیارد تن مواد معدنی مورد نیاز برای قدرت بادی، خورشیدی و زمین‌گرمایی و همچنین راه‌حل‌های ذخیره انرژی برآورده گردند.
نقش مواد معدنی حیاتی در فناوری‌های انرژی پاک
وسایل نقلیه الکتریکی (EVs)
صنعت خودروسازی در حال تجربه یک تحول قابل توجه با ظهور وسایل نقلیه الکتریکی است. تولید EV به تنهایی 60-50 درصد از تقاضا برای فلزات انتقال انرژی را تشکیل می‌دهد. یک خودروی الکتریکی ساده نسبت به یک وسیله نقلیه معمولی به شش برابر بیشتر از ورودی‌های معدنی نیاز دارد، که میزان وابستگی معدنی این فناوری را نشان می‌دهد. تغییر به سمت الکترونیکی شدن نه تنها حمل و نقل را متحول می‌کند بلکه فرصت‌های جدیدی در بازارهای مواد معدنی ایجاد می‌کند.
سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر
فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر مانند سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی (PV) و توربین‌های بادی به مقادیر قابل توجهی از کانیهای حیاتی نیاز دارند. به عنوان مثال:
فتوولتائیک خورشیدی: رشد قدرت خورشیدی نیازمند مقادیر زیادی مس و آلومینیوم برای سیم‌کشی و اجزای ساختاری است.
برق بادی: نیروگاه‌های بادی ساحلی عمدتاً به دلیل نیاز به عناصر نادر خاکی در مگنت‌های توربین به نه برابر بیشتر منابع معدنی نسبت به نیروگاه‌های گازی نیاز دارند.
روندهای کنونی در تقاضای مواد معدنی
انتظار می‌رود تقاضا برای مواد معدنی حیاتی به دلیل چندین عامل همچنان به شدت افزایش یابد:
افزایش استقرار فناوری‌های انرژی پاک: گسترش پرشتاب پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر تقاضا برای مواد معدنی را افزایش می‌دهد. IEA تخمین می‌زند که تقاضای کل مواد معدنی از فناوری‌های انرژی پاک ممکن است تا سال 2040 تحت سیاست‌های کنونی دو برابر یا تحت سناریوهایی که با اهداف تثبیت آب و هوا همسو هستند چهار برابر شود.
الکترونیکی شدن حمل و نقل: با تعهد بیشتر کشورها به حذف موتورهای احتراق داخلی، تقاضا برای، EVs و در نتیجه، مواد مورد نیاز برای باتری‌های آن‌ها، به طور چشمگیری افزایش خواهد یافت.
توسعه زیرساخت شبکه برق: ارتقاء شبکه‌های برق برای پذیرش منابع تجدیدپذیر نیازمند مقادیر قابل توجهی مس و آلومینیوم است.
دینامیک زنجیره تأمین
ملاحظات ژئوپولیتیکی
زنجیره تأمین جهانی برای مواد معدنی حیاتی بسیار متمرکز است و چند کشور بر تولید تسلط دارند:
چین: بخش قابل توجهی از ظرفیت فرآوری لیتیوم و کبالت را کنترل می‌کند که نگرانی‌هایی درباره امنیت تأمین ایجاد می‌کند.
جمهوری دموکراتیک کنگو (DRC): بیش از 70 درصد از عرضه کبالت جهان را تولید می‌کند.
اندونزی: یکی از تولیدکنندگان پیشرو نیکل است.
این تمرکز آسیب‌پذیری‌هایی در زنجیره تأمین ایجاد می‌کند، زیرا تنش‌های ژئوپولیتیکی می‌توانند دسترسی به این مواد ضروری را مختل کنند.
پیامدهای زیست‌محیطی و اجتماعی
فعالیت‌های معدنکاری مرتبط با مواد معدنی حیاتی معمولاً تأثیرات زیست‌محیطی قابل توجهی دارند، از جمله تخریب زیستگاه‌ها و آلودگی آب. علاوه بر این، مجوز اجتماعی برای فعالیت‌ها به طور فزاینده‌ای مهم شده است زیرا جوامع (به ویژه جوامع محلی) خواستار پاسخگویی بیشتر از شرکت‌های معدنکاری هستند. شرکت‌ها باید این چالش‌ها را مدیریت کنند در حالی که اطمینان حاصل کنند که شیوه‌های تأمین مسئولانه‌ای دارند.
چالش‌های پیش رو
با وجود تقاضای رو به رشد برای مواد معدنی حیاتی، چندین چالش ثبات زنجیره تأمین را تهدید می‌کند:
توانایی محدود معدنکاری: در حالی که ذخایر فراوان است، توانایی‌های معدنکاری و پالایش اغلب به دلیل سرمایه‌گذاری ناکافی در فعالیت‌های بالادستی محدود هستند.
خطرات زیست‌محیطی: فرآیندهای استخراج اگر به طور مسئولانه مدیریت نشوند، می‌توانند منجر به آسیبهای اکولوژیکی قابل توجهی شوند.
نوسانات بازار: قیمت‌های مواد معدنی حیاتی ممکن است به دلیل تغییرات در تقاضا یا عوامل ژئوپولیتیکی به طور چشمگیری نوسان داشته باشند.
استراتژی‌هایی برای زنجیره تأمین پایدار
برای مقابله با این چالش‌ها و اطمینان از تأمین پایدار مواد معدنی حیاتی، چندین استراتژی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد:
سرمایه‌گذاری در بازیافت: تقویت تلاش‌ها برای بازیافت می‌تواند کمک کند تا مواد ارزشمند از محصولات پایان عمر بازیابی شود و وابستگی به استخراج اولیه کاهش یابد.
همکاری بین‌المللی: کشورها می‌توانند با هم کار کنند تا منابع و دانش را برای توسعه زنجیره تأمین مقاوم تقسیم کنند.
اختیار عمل بر اساس شیوه‌های پایدار: شرکت‌های معدنکاری باید شیوه‌هایی دوستدار محیط زیست را اتخاذ کنند تا اثرات اکولوژیکی خود را کاهش دهند در حالیکه بهره‌وری را حفظ کنند.
چشم‌انداز آینده
چشم‌انداز آینده مواد معدنی حیاتی تحت تأثیر چندین عامل قرار خواهد گرفت:
نوآوری‌های تکنولوژیک: پیشرفت‌ها در فناوری باتری ممکن است وابستگی به برخی مواد معدنی را کاهش دهد یا روش‌های بازیافت را بهبود بخشد.
چهارچوب‌های سیاستی: دولت‌ها نقش مهمی در شکل‌دهی بازار از طریق مقرراتی خواهند داشت که شیوه‌های پایدار را ترویج کرده و سرمایه‌گذاری در توانمندی‌های معدنکاری داخلی را تشویق کنند.
تغییرات تقاضای مصرف‌کننده: با آگاه‌تر شدن مصرف‌کنندگان نسبت به مسائل زیست‌محیطی، ممکن است تقاضا به سمت محصولات با منبع پایدار هدایت شود.
انتقال به آینده‌ای پایدار در زمینه انرژی بستگی زیادی به تأمین پایدار مواد معدنی حیاتی دارد. با ادامه افزایش تقاضا به دلیل پیشرفت فناوری‌های انرژی پاک، پرداختن به چالش‌هایی که با معدنکاری، پردازش و دینامیک ژئوپولیتیکی همراه است بسیار حائز اهمیت خواهد بود. با سرمایه‌گذاری در شیوه‌های پایدار و ترویج همکاری بین‌المللی، ذینفعان می‌توانند کمک کنند تا اطمینان حاصل شود که انتقال انرژی هم مؤثر باشد و هم مسئولانه انجام شود.
با حرکت پرشتاب کشورهای مختلف در تلاش‌ها برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، آن‌ها همچنین باید اطمینان حاصل کنند که سیستم‌های انرژی همچنان مقاوم و امن باقی بمانند. اهمیت روزافزون مواد معدنی حیاتی در یک سیستم انرژی کربن‌زدا نیازمند آن است که سیاست‌گذاران انرژی افق‌های خود را گسترش دهند و به آسیب‌پذیری‌های جدید احتمالی توجه کنند. نگرانی‌ها درباره نوسانات قیمت، امنیت تأمین و تغییرات ژئوپولیتیکی در یک سیستم انرژی الکتریکی و غنی از منابع تجدیدپذیر از بین نمی‌رود.
پی نوشت
انتقال انرژی در حال تغییر دادن "چه"، "کجا"، "چگونه" و "چرا" تخصیص منابع در صنعتی است که در سال‌های اخیر به طرز غیرقابل شناسایی تغییر کرده است.
بخش عمده‌ای از این تغییر، رشد تصاعدی تقاضا برای مواد معدنی ضروری است که برای تولید فناوری‌های بدون کربن و کم‌کربن مانند ذخیره‌سازی باتری، سوخت‌های مصنوعی و منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید نیاز دارند.
عناصری مانند نیتروژن و هیدروژن بخش حیاتی انتقال انرژی هستند.
همان‌طور که در تصویر نشان داده شده است، عناصر حیاتی مانند لیتیوم، نیکل و کبالت برای توسعه فناوری‌های پاک مورد نیاز برای کربن‌زدایی از بخش‌هایی مانند تولید برق، صنعت و حمل و نقل ضروری هستند.
در کنار منابع انرژی تجدیدپذیر، علاقه به هیدروژن و آمونیاک به عنوان سوخت‌های صفر خالص (انتشار کربن) به شدت در حال افزایش است. کارشناسان این دو گاز را برای تسریع کربن‌زدایی در تولید برق، صنعت و حمل و نقل حیاتی می‌دانند.
با وجود افزایش سیاست‌ها، سرمایه‌گذاری‌ها و راه‌حل‌های فنی برای وارد کردن هیدروژن و آمونیاک به جریان اصلی، این هنوز یک صنعت نوپا است که چالش‌های زیادی برای غلبه بر آن دارد.
هیدروژن به سرعت در حال تبدیل شدن به گزینه پایدار جایگزین سوخت‌های فسیلی مانند گاز طبیعی است، در حالیکه سوخت‌های مبتنی بر نیتروژن مانند آمونیاک برای انتقال انرژی اهمیت دارند.
این عناصر به تلاش‌های جهانی برای حرکت از سوخت‌های فسیلی به سمت منابع انرژی پاک‌تر که می‌توانند به دستیابی به انتشار صفر خالص منجر شوند، کمک می‌کنند.