Lit, krzem i miedź: strategiczne trio dla czystej energii

HISZPANIA - Tak zwane minerały krytyczne lub strategiczne to pierwiastki chemiczne występujące w naturze, na które jest duże zapotrzebowanie, ale których podaż jest ograniczona, ponieważ ich ilość w skorupie geologicznej planety jest bardzo ograniczona lub ze względu na kwestie związane z odmienną geopolityką krajów lub blokadami handlowymi.

Lit, krzem i miedź to trzy minerały niezbędne do przejścia z obecnych metod produkcji, dystrybucji i zużycia energii opartych na paliwach kopalnych (gaz, ropa naftowa i węgiel) na inne modele bazujące na energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych i mniej zanieczyszczających środowisko (wodór, wiatr, światło słoneczne i ciepło Ziemi).

MOŻE CIĘ ZAINTERESOWAĆ : Międzynarodowa Agencja Energetyczna podaje, że do 2030 roku wykorzystanie energii odnawialnej pokryje 50% światowego zapotrzebowania.

Panel Organizacji Narodów Zjednoczonych (ONZ) ds. Niezbędnych Minerałów dla Transformacji Energetycznej ostrzega, że ​​„świat korzystający z energii odnawialnej będzie cierpiał na niedobór niezbędnych minerałów, a zapotrzebowanie na nie ma się zwiększyć niemal trzykrotnie do 2030 r., ponieważ przechodzimy z paliw kopalnych na odnawialne źródła energii w celu ograniczenia emisji dwutlenku węgla”.

TRZY WSPARCIA ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU ENERGETYCZNEGO

Pytanie dotyczące litu, krzemu i miedzi brzmi, czy istnieją wystarczające możliwości wydobywcze i przetwórcze tych minerałów, aby sprostać rosnącemu światowemu zapotrzebowaniu na energię odnawialną, twierdzi Manuel Moral, profesor studiów magisterskich z zakresu energii odnawialnej i transformacji energetycznej na Uniwersytecie Europejskim (UE), prywatnej uczelni z siedzibą w Madrycie w Hiszpanii.

„Zamiast skupiać się na bieżącym problemie produkcji, powinniśmy przeanalizować prognozy dotyczące możliwości zaspokojenia przyszłego zużycia, biorąc pod uwagę złoża, o których wiemy, że są ekonomicznie opłacalne” – zauważa profesor z UE .

„Krytyczne minerały stanowią jeden z głównych filarów transformacji energetycznej, ale musimy zadbać o to, aby ich wydobycie nie stwarzało nowych problemów środowiskowych lub geopolitycznych” – ostrzega ekspert.

Dla Morala ważne jest również, aby pamiętać, że dostępne zasoby są nierównomiernie rozłożone i że w kwestii dostępu do nich należy uwzględnić bardzo długofalowe strategie geostrategiczne.

Zdaniem Morala niektóre państwa poświęciły dziesięciolecia na budowanie swojej pozycji w krajach, w których występują złoża kluczowych minerałów po konkurencyjnych cenach, podczas gdy inne muszą tworzyć sojusze i zajmować strategiczne rynki, aby uzyskać dostęp do tych surowców.

MOŻE CIĘ ZAINTERESOWAĆ : Chiny przejmują kontrolę nad polityką USA w zakresie zmian klimatycznych.

Podkreśla, że ​​„technologie wytwarzania energii odnawialnej opierają się na dostarczaniu energii w postaci prądu, co wymaga ogromnych ilości miedzi (wytwarzanie i przesył prądu), krzemu (wytwarzanie fotowoltaiczne) i litu (magazynowanie)”.

W związku z tym, zdaniem niektórych ekspertów, „możemy narazić się na ryzyko przejścia z gospodarki opartej na ograniczonych zasobach – obecnego systemu energetycznego bazującego na paliwach kopalnych, takich jak ropa naftowa i węgiel – na inną gospodarkę, w której energia może nie mieć takich ograniczeń, ale która, po raz kolejny, wymaga ograniczonych materiałów i generuje koszty środowiskowe” – zauważa.

Ponadto, „ze społecznego punktu widzenia, miejsca wydobycia, mimo że mogą być ośrodkami zatrudnienia, budzą obawy przed zanieczyszczeniem środowiska, co może ostatecznie odstraszyć sektor turystyczny lub rolniczy” – podkreśla.

Obecnie badane są różne alternatywne procesy wydobywcze oraz odzyskiwania i recyklingu tych trzech minerałów, a także inne systemy, materiały i udoskonalenia, które miałyby na celu wytwarzanie, transport i magazynowanie energii elektrycznej przy mniejszym wpływie na środowisko. Jednak jak dotąd nie są one konkurencyjne ekonomicznie ani opłacalne przemysłowo – wyjaśnia.

Następnie profesor wyjaśnia zastosowanie tych trzech pierwiastków, proces ich ekstrakcji, ich wpływ na środowisko i sposoby jego ograniczenia.

LIT: NIEZBĘDNY DO BATERII

Zastosowanie technologiczne. „Ten metaliczny pierwiastek chemiczny jest podstawą akumulatorów litowo-jonowych stosowanych w pojazdach elektrycznych, więc bez niego mobilność, której potrzebuje planeta, byłaby poważnie zagrożona” – wyjaśnia profesor Manuel Moral.

Proces wydobywczy. „Najczęstszą formą wydobycia są kopalnie odkrywkowe” (operacje górnicze prowadzone na powierzchni ziemi, z użyciem środków mechanicznych, chemicznych lub wybuchowych w celu usunięcia gleby pokrywającej lub otaczającej formację geologiczną, z której składa się złoże mineralne).

Wpływ na środowisko. „Proces wydobycia stwarza lokalne problemy środowiskowe, takie jak wpływ na wygląd krajobrazu i terenu, a także problemy o charakterze rozległym, takie jak potencjalne zanieczyszczenie wód gruntowych czy wpływ na ptactwo” – podkreśla.

Alternatywy dla obecnego wydobycia. „Aby rozwiązać problemy spowodowane uzależnieniem od litu, badamy systemy magazynowania energii elektrycznej oparte na innych materiałach, które są łatwiejsze do wydobycia, mają mniejszy wpływ na środowisko i/lub są tańsze, takich jak baterie sodowe, a także wykorzystujące inne nośniki energii, takie jak magazynowanie energii w postaci wodoru” – wyjaśnia Moral dla EFE.

Badane są także systemy bezpośredniego pozyskiwania solanki, selektywnego pozyskiwania solanki, geotermalnego pozyskiwania solanki oraz pozyskiwania wody morskiej i gliny, a także odzyskiwanie litu z ogniw akumulatorowych, które osiągnęły już okres użytkowania – wyjaśnia.

KRZEM: KLUCZ W PANELI SŁONECZNYCH

Zastosowanie technologiczne. „Ten metaloidowy pierwiastek chemiczny stanowi materiał bazowy dla większości paneli fotowoltaicznych, co czyni go kluczowym elementem technologii, która już teraz przoduje w wytwarzaniu energii odnawialnej na świecie” – twierdzi Moral.

Proces ekstrakcji. „Pierwszym etapem pozyskiwania i oczyszczania krzemu jest wydobycie kwarcytu, związku zawierającego ten krytyczny minerał. Kwarcyt jest następnie topiony w ekstremalnie wysokich temperaturach, aby uzyskać krzem o jakości metalurgicznej poprzez proces chemiczny” – wyjaśnia.

Następnie ten krzem o jakości metalurgicznej poddawany jest różnym procesom oczyszczania i obróbki w celu uzyskania form minerału, które pozwalają na większą wydajność procesu fotowoltaicznego (wykorzystywanego w panelach słonecznych) – zauważa.

Wpływ na środowisko. „Głównym problemem jest to, że procesy wydobywania krzemu z minerałów, z których się składa, a także jego oczyszczanie i produkcja płytek krzemowych wykorzystywanych w ogniwach fotowoltaicznych pochłaniają dużo energii” – powiedział profesor Manuel Moral.

Alternatywy dla obecnego wydobycia. Profesor Moral wyjaśnia, że ​​„opracowywane są technologie zwiększające wydajność ogniw fotowoltaicznych” i że „na przykład, jeśli uda się podwoić tę wydajność, zużycie energii potrzebnej do wytworzenia danej liczby ogniw fotowoltaicznych może zostać zmniejszone o połowę”.

MIEDŹ: WYDAJNE SIECI ELEKTRYCZNE

Zastosowanie technologiczne. „Dzięki doskonałej przewodności, metal ten jest niezbędny do osiągnięcia większej wydajności sieci elektroenergetycznych” – zauważa profesor z UE.

Proces wydobycia. Wydobycie miedzi polega na pozyskiwaniu tego metalu z minerałów znajdujących się w skorupie ziemskiej, przy użyciu dwóch głównych metod: górnictwa odkrywkowego lub podziemnego, w zależności od lokalizacji i stężenia złoża – wyjaśnia.

Minerał, z którego będzie wydobywana miedź, poddaje się następnie różnym procesom, aż do uzyskania sztabek miedzi.

Wpływ na środowisko. „Wpływ wydobycia miedzi jest nieodłącznie związany z procesami jej wydobywania z Ziemi, czy to poprzez kopalnie odkrywkowe, czy podziemne, i obejmuje on zarówno negatywne skutki wizualne dla środowiska naturalnego, jak i potencjalne skutki dla środowiska wodnego, warstw wodonośnych oraz ryzyko wycieków substancji chemicznych, między innymi” – wyjaśnia.

Alternatywy dla obecnego górnictwa. „Badane są pewne udoskonalenia obecnych systemów, takie jak środki mające na celu zmniejszenie zużycia energii na tonę wydobycia lub uniknięcie emisji CO2, a także rekultywację terenów wydobywczych po wyczerpaniu się złoża, przywracając naturalne siedlisko do stanu sprzed wydobycia” – zauważa.

Profesor Manuel Moral podsumowuje, że prowadzone są również badania nad „ograniczeniem stosowania niektórych szkodliwych dla środowiska związków chemicznych używanych podczas wydobywania, selekcji, oczyszczania i rafinacji miedzi, a także zwiększeniem recyklingu tego metalu w celu ograniczenia konieczności stosowania metod wydobywczych”.

PRZEGLĄD NAJWAŻNIEJSZYCH WYDARZEŃ :

- Według Organizacji Narodów Zjednoczonych lit, krzem i miedź uważane są za kluczowe lub strategiczne w kontekście przechodzenia na czystsze, odnawialne źródła energii, ponieważ są niezbędne do produkcji pojazdów elektrycznych, turbin wiatrowych, paneli słonecznych i akumulatorów do magazynowania energii elektrycznej.

- Zdaniem Uniwersytetu Europejskiego (UE) rola tych strategicznych minerałów jest kluczowa w procesie przechodzenia na czystszą energię, jednak wykładniczy wzrost zapotrzebowania na nie, a także ich dostępność oraz zagrożenia środowiskowe i społeczne związane z ich wydobyciem budzą wątpliwości co do tego rozwiązania.

„Lit jest podstawą akumulatorów stosowanych w pojazdach elektrycznych; krzem jest podstawowym materiałem do produkcji większości paneli fotowoltaicznych; a miedź jest niezbędna do stworzenia bardziej wydajnych sieci energetycznych” – twierdzi Manuel Moral, profesor unijnego programu magisterskiego poświęconego transformacji energetycznej.

Autor: Ricardo Segura Raporty EFE.