فلزاتی برای آینده کم کربن (بخش پایانی)
لیتیوم در مقادیر کم در سرتاسر پوسته زمین و آب دریا وجود دارد، اما توسط معدنکاری ذخایر معدنی سنگهای سخت یا از استخراج نمکهای لیتیوم در جاهاییکه دارای تمرکز بالایی میباشند مانند شورابه ها استخراج میشود.
مطابق نقشه وسط، استرالیا و شیلی تامین کنندههای اصلی فعلی لیتیوم میباشند. ذخایر لیتیوم مختصری گسترده تر از کبالت میباشد، بزرگترینها در شیلی، چین و استرالیا وجود دارند.
سه کشور شیلی، آرژانتین و بولیوی، موسم به مثلث لیتیوم، با یکدیگر نیمی از منابع شناخته شده 53000 کیلوتنی لیتیوم دنیا را در اختیار دارند، اگرچه بولیوی اکنون سهم کوچکی از ذخایر را داراست. برآورد میشود آمریکا، که دادههای میزان تولید خود را از بانک جهانی پنهان نموده است، منابع لیتیومی به میزان 6800 کیلوتن دارد، اما ذخایر محدود میباشند.
مطابق آمار سازمان زمین شناسی آمریکا، چین با تولید 130 کیلوتن در سال قبل، با فاصله، نیروی مسلط و غالب در عناصر نادر خاکی میباشد. این امر باعث شده است که برخی محققان به سیاست گذاران خارج از چین اصرار بورزند که منابع خود را با استفاده از معادن جدید که چندین دهه به طول انجامد متنوع نمایند.
تنها تولید کننده عمده عناصر نادر خاکی خارج از چین در حال حاضر، شرکت Lynas، است که معدنکاری خود را در Mount Weld استرالیا انجام میدهد. برزیل، ویتنام و روسیه همگی ذخایر قابل توجهی در اختیار دارند. آمریکا که پیش از سال 2015 از تنها حوزه معدنی خود به دلیل ورشکستگی عناصر نادر خاکی تولید نکرده است، ذخایر نسبتا کوچکی به میزان 1400 کیلوتن دارد. با اینحال، حتی این معادل 10 سال تولید فعلی جهانی است. و سایر کشورها میتوانند با چین کنار بیایند. محققان در سال 2018 به این نتیجه رسیدند که ذخایر عظیم عناصر نادر خاکی کشف شده طی سال 2013 در سواحل ژاپن می تواند تقاضای جهانی برخی عناصر را به صورت "نیمه نامحدود" را برآورده سازد.
گستردگی این فلزات به اصطلاح استراتژیک، اغلب در مکانهای متفاوتی است که سوختهای فسیلی موجود میباشد، این مسئله باعث بوجود آمدن پرسشهایی در مورد چگونگی اثرپذیری ژئوپلیتیک از رشد سریع فن آوریهای پاک میباشد. دسته جدیدی از کشورها منابع طبیعی خود را با تقاضای فزاینده، با همه جوانب مثبت و منفی که این تقاضا را همراه دارند، پیدا میکنند.
برخی محققان اعتقاد دارند تشکلی معادل "اپک" برای تجدیدپذیرها برای تولید کننده های عمده این مواد جدید مورد نیاز است. برخی دیگر نیز اعتقاد دارند که مدیریت جدید بین المللی منابع برای نظارت بر تامین منبع مواد معدنی مورد نیاز میباشد.
آیا افزایش قیمت به معنی مقادیر کم جهانی فلزات کلیدی است؟
با افزایش قیمت کبالت، لیتیوم و حتی مس در سالهای اخیر، مطابق نمودار زیر (توجه نمائید که محدوده دادهها در هر کدام از گرافهای زیر، بسته به موجودیت دادهها و اطلاعات، متفاوت میباشد) نگرانیهایی در مورد قیمتهای فلزات مورد نیاز برای تکنولوژی کم کربن وجود داشته است.
قیمتهای نقطه ای چندین فلز در تکنولوژی کم کربن: قیمت کبالت از سال 2010، لیتیوم و نئودیمیوم از 2009، منگنز از 2012، نیکل . کبالت از 1990 در حال افزایش می باشد.
قیمت کبالت دو دو سال گذشته سه برابر شده است، در حالیکه قیمت لیتیوم حدود دو برابر رشد داشته است. معدنکاران جهانی سودهای بیشتر را از افزایش تقاضا برای لیتیوم در نتیجه استفاده آن در خودروهای الکتریکی بدست میآوردند.
از آنجا که کبالت به عنوان یک محصول جانبی مس و نیکل، معدنکاری میگردد، قیمتهای بالاتر مانند دیگر بازارهای کالایی، همیشه موجب تحریک برای عرضه جدید نمیگردند. تنها حدود یک درصد از کبالت از معدنکاری اولیه کبالت در سال 2016 معدنکاری شده است.
تمرکز کبالت در کشور کنگوی دموکراتیک موجب ایجاد نگرانی اصلی سازندگان خودروهای برقی در سالهای اخیر شده است. علاوه بر بی ثباتی سیاسی بالای آن، تقریباً یک پنجم کبالت DRC توسط معدنچیان صنعتگری که با دستان خود کار میکنند، استخراج شده و مواردی مستند از کودکانی که این کار را انجام میدهند، موجود است. در حقیقت، طرحهایی برای ردیابی "کبالت اخلاقی" در حال ظهور است، در حالیکه Financial Times گزارش کرده است برخی از خریداران قیمتهای بالا را برای عرضه های فلزی پایدار و قابل ردیابی پرداخت میکنند.
DRC همچنین اخیراً به سوی افزایش مالیات و حق امتیاز کبالت حرکت کرده است و قصد دارد با وجود لابیهای شدید شرکتهای بین المللی معدنی، در دستور العمل جدید معدنی کشور عنوان "فلز استراتژیک را به آن تخصیص دهد. قانون، "این پتانسیل را دارد که به طور جدی بر پروژههای معدنی کشور تأثیر بگذارد". شرکتهایی چون Canadian Firm First Cobalt، در حال حرکت به سوی افزایش تولید در جاهای دیگر در نتیجه پیشبینی کمبود هستند.
در قیاس با کبالت به عنوان یک کالای منفرد، قیمتهای باتریهای لیتیومی-یونی در سالهای اخیر کاهش شدیدی داشتند. تحلیلگران نتیجه گیری نمودند که حتی با چهار برابر شدن قیمت لیتیوم، قیمت باتری تنها 1/6 درصد، بدون تاثیر گذاری بر قیمت خودرو، افزایش مییابد.
پکهای باتری تا سال 2030 به کمتر از 1 درصد ذخایر شناخته شده لیتیوم، نیکل، مس و منگنز، و 4 درصد ذخایر کبالت نیاز دارند.
با اینحال، تحلیلگران هشدار میدهند که محدودیتهای عرضه مواد کلیدی تداوم کاهش قیمت مشاهده شده باتری در سالهای اخیر را کند نماید.
نفوذ و سلطه چین در تولید عناصر نادر خاکی، باعث در هم کشیده شدن ابروها (احتمالا استعاره از خشم) در تابلو شرکتها شده است. محدودیت صادرات به ژاپن در سال 2010 و نیز افزایش نگرانیها در مورد تداوم دسترسی به این فلزات، منجر به افزایش قیمتها شده بود، که به وضوح در گراف قیمت نقطهای نئودیمیوم دیده میشود. اما قیمتها تنها پس از چند سال افت نمود، علت آن بازگشایی معدان جدید و فشار برای کاهش و بازیافت REEها یا یافتن جایگزینهایی برای آنها بود. اخیرا پروژههای جدید در تعدادی از کشورها برای شروع تولید محصول در دهه های آتی، آغاز شدند.
آیا کمبودها باعث توقف کربن زدایی می شوند؟
حتی در صورت کافی بودن منابع و ذخایر فلزی برای آینده ای قابل پیش بینی، کمبودها همچنان وجود خواهند داشت. بعید است با وجود ذخایر مهم لیتیوم مشکلاتی در تقاضای طولانی مدت بوجود بیاورد:
" با اینحال، ممکن است تنگناهای کوتاه مدت وجود داشته باشد زیرا تولید کنندگان باید معادن جدید را پیدا کرده و توسعه دهند. همچنین محدوده ای از کیفیت لیتیوم و فرآوریهای اضافی مواد با کیفیت پایین وقت گیر و هزینهبر میباشند. نکته مشابه برای کبالت، حتی برای سال 2030. ذخایر جهانی فراوانی برای دیگر فلزات مانند نیکل، منگنز، آلومنیوم، مس و گرافیت وجود دارند."
در حالیکه پرسشی پیرامون مقادیر کافی لیتیوم وجود ندارد، پرسش اصلی این است که آیا محصول زمانی که مصرف کنندگانی چون بی ام و و فولکس واگن به آنها نیاز دارند، آماده می باشد؟
همچنین پرسشی در مورد فرد یا نهاد کنترل کننده تامین و عرضه فلزات کلیدی وجود دارد، که ممکن است همیشه همان کشور تولید کننده نباشد و موجودیت آن بر دیگران را متاثر سازد.
به علاوه انحصار تقریبی چین روی تولید عناصر نادر خاکی به تفصیل تشریح گردیده است، به عنوان مثال این کشور اکنون بر فرایند پالایش کبالت حاکم است و بیش از 80 درصد نمکهای کبالت مورد نیاز برای باتریها را تولید می نماید. در سال 2016، 7 عدد از 10 تولید کننده بزرگ دموکراتیک کنگو، مالیکت چینی داشتند. خودروی تحت سرمایه گذاری کانادا، کبالت 27، که بزرگترین هلدینگ خارج از چین را بوجود آورده است، معقتد است که تولید و ذخایر متمرکز در کنگو و کنترل چین روی غالب خروجیهای کبالت، دو مشکل اساسی پیش روی تامین کبالت میباشند.
شرکتها به طور فزایندهای در حال عقد قرارداد برا ی تضمین تامین مواد خام طبیعی برای باتریهاشان میباشند. درست در ماه گذشته، بزرگترین بازرگانی کالاهای دنیا، Glencore، قراراد فروش یک سوم محصول کبالت خود به یک تامین کننده عمده چینی، CATL، بزرگترین شرکت باتری دنیا را اعلام نمود.
دیگر شرکتها، مانند اپل، تسلا و ولکس واگن، نیز در جستجوی خرید مستقیم کبالت از تولید کننده میباشند. در مناقصه اخیر کبالت به مدت 5 سال، فولکس واگن اعلام نمود یک تامین امن و پایدار مواد خام برای باتری لیتیوم-یونی، فاکتور کلیدی برای تبدیل شدن به رهبر بازار خودورهای الکتریکی، میباشند
معدنکاری بیشتر تنها راه برای برآورده ساختن تقاضای فلزات نمیباشد. تمایل فزایندهای در اتحادیه اروپا و جاهای دیگر برای بازیافت میلیونها تن از مواد با ارزش محصولات با فن آوری بالای دور ریخته شده سالانه وجود دارد. برآورد یک تحلیل این بود که بازیافت می تواند 9 درصد تقاضای جهانی لیتیوم را تا 2025 تامین نماید. برخی محققان حتی از فن آوریهایی چون معدنکاری زیستی شهرها برای استخراج عناصر نادر خاکی از ضایعات الکترونیکی با استفاده از میکروارگانیسمها دفاع کردهاند.
در ضمن، برخی شرکتها به دنبال کاهش میزان کبالت باتریها با افزایش میزان نیکل میباشند. جایگزینهایی مورد تحقیق قرار گرفتند، مانند استفاده از سدیم و منیزیم به جای لیتیوم، یا باتریهای جایگزین برپایه گرافن، سلولهای سوخت هیدروژنی، یا حتی آب و نمک. شیمی باتری احتمالاً پس از سال 2030 به مواد مختلفی تغییر مییابد.
چه مشکلاتی پیامد استخراج آنها خواهد بود؟
انتشار گازهای گلخانهای و دیگر اثرات زیست محیطی استخراج، ملاحظات مهمی برای مواد مورد استفاده در فنآوریهای کم کربن میباشند. مطابق گزارش بانک جهانی "به بیان سادهتر، آینده فناوری سبز از نظر تامین مواد فشرده است و اگر به درستی مدیریت نشود، میتواند به تلاشها و سیاستهای کشورهای تامین کننده برای تحقق اهداف اقلیمی خود و اهداف مربوط به توسعه پایدار ضربه بزند."
کالاهای سنتی با چالشهای قابل توجهی مواجه میباشند. کیفیت کانسنگ جهانی مس باگذر زمان رو به افول می باشد، به عنوان مثال معدنکاری مس برای رسیدن به مقدار مس 10 سال قبل، نیازمند استخراج دو برابری میباشد. این به معنی تولید بیشتر باطلههای معدنی و انتشار مضاعف گازهای گلخانهای است، اگرچه تحقیقات نشان دادند که یک جابجایی به تکنولوژیهای موجود و دیگر فرآوریهای کارآمدتر میتواند منجر به کاهش این اثرات شود.
اثرات استخراج فلزاتی مثل کبالت و عناصر نادر خاکی به خاطر انرژی و مواد شیمایی مورد نیاز برای تصفیه آنها بسیار بیشتر از کالاهای سنتی بر حسب تن میباشد.
مطابق یک مطالعه اخیر، میزان انتشار گازهای گلخانهای (GHG) از تولید باتریهای لیتیوم-یونی در چین، افزایش حدود 30 درصدی انتشار GHG از تولید وسیله نقلیه در مقایسه با وسایل نقلیه معمولی، عمدتا به دلیل تولید مواد کاتدی و آلومینیوم wrought را نشان می دهد. اما نویسندگان این تحقیق اشاره مینمایند که انتشار گازهای گلخانه از باتریهای ساخت آمریکا، سه برابر کمتر بوده است.
مطابق ارزیابی باتریهای لیتیومی-یونی منتشر شده توسط موسسه تحقیقات زیست محیطی سوئد در سال گذشته، انتشارات GHG از محصول باتری به طور عمده ناشی از فرایند ساخت میباشد، این بدان معنی است که معدنکاری و تصفیه اثرات نسبتا کوچکی بر چرخه عمر دارند. طبق این مطالعه، استفاده از محصولات کارآمدتر و افزایش خودروهای کم کربن، احتمالا بهترین راهکار بهبود در کوتاه مدت میباشد.
به طور کلی، انتشارات کمتر خودروهای در حال حرکت الکتریکی نسبت به وسایل نقلیه سنتی، حتی از میزان متوسط انتشار بیشتر این محصولات، فراتر است، حتی با ترکیب خودروهای الکتریکی آمریکایی.
در ضمن، مطابق گزارش سال 2015 برنامه محیط زیست سازمان ملل، انتشارات گازهای گلخانهای منابع انرژی پاک معمولا 90 تا 99 درصد کمتر از انواع برق حاصل از زغالسنگ میباشند. مطابق این گزارش برق حاصل از باد، فتوولتائیک خورشیدی، گرمایی-خورشیدی متمرکز، برق-آبی و ژئوترمال همگی کمتر از 50 گرم دی اکسید کربن در ازای تولید هر کیلووات ساعت برق، منتشر مینمایند (gCO2e/kWh). این مقدار با 800 تا 1000 گرم دی اکسید کربن برای هر کیلو وات ساعت برق حاصل از سوختن زغالسنگ و 600 گرم دی اکسید کربن برای هر کیلووات ساعت از نیروگاههای گازی، که هر دو با جذب و ذخیره کربن (CCS) به طور بالقوه به میزان 200 گرم دی اکسید کربن برای هر کیلو وات ساعت کاهش مییابد، قابل مقایسه میباشند. برای مقایسه شبکه برق انگلستان به ازای هر کیلووات ساعت، 240 گرم دی اکسید کربن تولید می نماید. مطابق این گزارش:
"استفاده از مس و فلزات با عملکردهای مهم [مربوط به فناوریهای کم کربن] بسته به فرصتهایی برای جایگزینی که هنوز کاملاً شناخته نشده، ممکن است در دراز مدت باعث برخی نگرانیها گردند. به طور کلی، جایگزینی سوختهای فسیلی با انرژی تجدیدپذیر فرصت مشخصی برای کاهش آلودگی محیط زیست از تولید برق ایجاد مینماید."
اثرات زیست محیطی روشهای مختلف معدنکاری میتواند متفاوت باشد. به عنوان مثال، تولید لیتیوم از کانسنگ سخت معدنی نیازمند استفاده از مقادیر زیادی انرژی و مواد شیمیایی است و موجب درگیر شدن بخش قابل توجهی از زمین میشود. تولید از حوضچههای شورابه، جاییکه آب از آبهای زیرزمینی شور حاوی لیتیوم تبخیر میشود، به گمان برخی محققان از نظر زیست محیطی ارجح میباشد، اما هنوز از مقادیر زیادی آب و مواد شیمیایی سمی استفاده میشود که این امر میتواند خطراتی را متوجه تأمین آب نماید.
حوادث و نشتهای معدنی همچنین میتواند تهدیداتی را برای جوامع محلی ایجاد نماید، که اگر بدانند سلامتی و محیط زیست آنها در معرض خطر است، به نوبه خود با معادن مخالفت خواهند نمود. جوامع معدنی، معدنکاری را با مشکلات فزاینده ای آغاز مینمایند. این امر باعث شده است که در بعضی موارد آنها سرمایه گذاریهای جدید معدن را نفی کنند و عملیات موجود را نیز مختل نمایند. برخی از دولتهای ملی با ایجاد اقدامات سختگیرانه تر قانونگذاری شروع به پاسخگویی به این نگرانیها نمودهاند.
پایان مبحث فلزاتی برای آینده کم کربن
JOCELYN TIMPERLEY