Литий, кремний и медь: стратегическое трио для чистой энергии

ИСПАНИЯ - Так называемые критически важные или стратегические минералы - это химические элементы, присутствующие в природе и пользующиеся большим спросом, но поставки которых ограничены из-за того, что их количество в геологической коре планеты весьма ограничено, или из-за проблем, связанных с различной геополитикой стран или торговыми блокадами.

Литий, кремний и медь являются тремя важнейшими минералами для перехода от современных методов производства, распределения и потребления энергии, основанных на ископаемом топливе (газе, нефти и угле), к другим моделям, основанным на электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых и менее загрязняющих окружающую среду источников энергии (водорода, ветра, солнечного света и земного тепла).

ВАМ МОЖЕТ БЫТЬ ИНТЕРЕСНО : Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2030 году использование возобновляемых источников энергии покроет 50% мирового спроса.

Группа экспертов ООН по основным минералам для энергетического перехода предупреждает, что «мир, использующий возобновляемые источники энергии, будет испытывать нехватку важнейших минералов, при этом ожидается, что спрос на них к 2030 году почти утроится в связи с переходом от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии для сокращения выбросов углекислого газа».

ТРИ ОПОРЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

По словам Мануэля Мораля, профессора магистерских программ по возобновляемым источникам энергии и переходу на возобновляемые источники энергии в Европейском университете (UE), частном учебном заведении в Мадриде, Испания, вопрос относительно лития, кремния и меди заключается в том, имеются ли достаточные мощности по добыче и переработке этих минералов для удовлетворения растущего мирового спроса на возобновляемую энергию.

«Вместо текущих вопросов добычи мы должны проанализировать прогнозы относительно возможностей удовлетворения будущего потребления, принимая во внимание месторождения, которые, как мы знаем, являются экономически жизнеспособными», — отмечает профессор ЕС .

«Критически важные минералы представляют собой один из основных столпов энергетического перехода, но мы должны гарантировать, что их добыча не создаст новых экологических или геополитических проблем», — предупреждает эксперт.

Для Морала также важно помнить, что имеющиеся ресурсы распределены неравномерно, и что при доступе к ним в игру вступают долгосрочные геостратегические политики.

«Некоторые страны потратили десятилетия на то, чтобы позиционировать себя в странах, располагающих критически важными полезными ископаемыми по конкурентоспособным ценам, в то время как другим приходится создавать альянсы и позиционировать себя на стратегических рынках, чтобы получить доступ к этому сырью», — говорит Морал.

ВАМ МОЖЕТ БЫТЬ ИНТЕРЕСНО : Китай берет на себя роль в повестке дня США по изменению климата.

Он отмечает, что «технологии производства возобновляемой энергии основаны на предоставлении энергии в форме электричества, что требует огромных объемов меди (производство и передача электроэнергии), кремния (генерация фотоэлектрических систем) и лития (аккумулирование)».

Поэтому, по мнению некоторых экспертов, «мы можем рисковать переходом от экономики, основанной на конечных ресурсах — нынешней энергетической системы, основанной на ископаемом топливе, таком как нефть и уголь, — к другой экономике, в которой энергия может не иметь таких ограничений, но которая, опять же, требует конечных материалов и имеет экологические издержки», — размышляет он.

Более того, «с социальной точки зрения, места добычи полезных ископаемых, хотя они и могут быть центрами занятости, порождают страх перед загрязнением окружающей среды, что в конечном итоге может отпугнуть туризм или сельскохозяйственный сектор», — подчеркивает он.

В настоящее время изучаются различные альтернативные процессы добычи, восстановления и переработки этих трех минералов, а также другие системы, материалы или усовершенствования для производства, транспортировки и хранения электроэнергии с меньшим воздействием на окружающую среду, но они пока не являются экономически конкурентоспособными или жизнеспособными в промышленном масштабе, объясняет он.

Затем профессор объясняет использование этих трех элементов, процесс их добычи, их воздействие на окружающую среду и пути его снижения.

ЛИТИЙ: НЕОБХОДИМ ДЛЯ БАТАРЕИ

Технологическое применение. «Этот металлический химический элемент лежит в основе литий-ионных аккумуляторов, используемых в электромобилях, поэтому без него мобильность, необходимая планете, была бы серьёзно ограничена», — объясняет профессор Мануэль Морал.

Процесс добычи. «Наиболее распространённой формой добычи является добыча полезных ископаемых открытым способом» (горные работы, проводимые на поверхности земли с использованием механических, химических или взрывных методов для удаления почвы, покрывающей или окружающей геологическую формацию, составляющую месторождение полезных ископаемых).

Воздействие на окружающую среду. «Процесс добычи нефти создаёт как локальные экологические проблемы, такие как визуальное воздействие или нарушение ландшафта и территории, так и обширные, такие как потенциальное загрязнение водоносных горизонтов или воздействие на птиц», — отмечает он.

Альтернативы извлечению тока. «Чтобы решить проблемы, вызванные зависимостью от лития, мы изучаем системы хранения электроэнергии на основе других материалов, которые легче извлекать, которые оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и/или стоят дешевле, например, натриевые батареи, а также использующие другие энергоносители, например, водород», — объясняет Морал изданию EFE.

Он поясняет, что также изучаются системы прямой и селективной добычи рассола, геотермальной добычи рассола, морской воды и глины, а также извлечение лития из аккумуляторных элементов, отслуживших свой срок.

КРЕМНИЙ: КЛЮЧЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ

Технологическое применение. «Этот металлоидный химический элемент является базовым материалом для большинства фотоэлектрических солнечных панелей, что делает его главным героем технологии, которая уже является лидером в области возобновляемой энергетики во всем мире», — говорит Морал.

Процесс извлечения. «Первым этапом получения и очистки кремния является извлечение и добыча кварцита, соединения, содержащего этот важнейший минерал. Затем кварцит плавят при чрезвычайно высоких температурах, чтобы получить металлургический кремний посредством химического процесса», — объясняет он.

Он отмечает, что этот металлургический кремний затем подвергается различным очисткам и обработкам для получения форм минерала, позволяющих повысить эффективность фотоэлектрического процесса (используемого в солнечных панелях).

Воздействие на окружающую среду. «Главная сложность заключается в том, что при извлечении кремния из минералов, из которых он состоит, а также при его очистке и производстве кремниевых пластин, используемых в фотоэлектрических элементах, потребляется много энергии», — говорит профессор Мануэль Морал.

Альтернативы извлечению тока. Профессор Морал объясняет, что «разрабатываются технологии, повышающие эффективность фотоэлектрических элементов», и что «например, если эту эффективность можно будет удвоить, потребление энергии, необходимое для производства заданного количества фотоэлектрических элементов, можно будет сократить вдвое».

МЕДЬ: ЭФФЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

Технологическое применение. «Благодаря своей превосходной проводимости этот металл необходим для повышения эффективности электросетей», — отмечает профессор ЕС.

Процесс добычи. Добыча меди подразумевает получение этого металла из минералов, залегающих в земной коре, двумя основными способами: открытым или подземным способом, в зависимости от местоположения и концентрации месторождения, объясняет он.

Минерал, из которого будет извлечена медь, затем подвергается различным процессам до получения медных слитков.

Воздействие на окружающую среду. «Воздействие добычи меди неразрывно связано с процессами её извлечения из недр Земли, будь то открытым способом или подземной добычей, и варьируется от визуального воздействия на окружающую среду до потенциального воздействия на водную среду, водоносные горизонты и рисков разливов химических веществ, среди прочего», — объясняет он.

Альтернативы текущей добыче. «В настоящее время изучаются некоторые усовершенствования существующих систем, такие как меры по снижению потребления энергии на тонну добытого угля или предотвращению выбросов CO2, а также по экологической реабилитации участков добычи после истощения месторождения, восстанавливая естественную среду обитания до состояния, существовавшего до начала добычи», — отмечает он.

Профессор Мануэль Морал заключает, что также изучается «сокращение использования некоторых экологически вредных химических соединений, используемых при добыче, отборе, очистке и рафинировании меди, а также увеличение объемов переработки этого металла для снижения необходимости в добывающей промышленности».

ОСНОВНЫЕ МОМЕНТЫ :

- По данным Организации Объединенных Наций, трио лития, кремния и меди считается критически важным или стратегическим для перехода к более чистым, возобновляемым источникам энергии, поскольку оно необходимо для производства электромобилей, ветряных турбин, солнечных панелей и аккумуляторов для хранения электроэнергии.

- По данным Европейского университета (ЕС), эти стратегические минералы играют ключевую роль в переходе к более чистой энергетике, однако экспоненциальный рост спроса на них, а также их доступность и экологические и социальные риски, связанные с их добычей, вызывают сомнения в целесообразности такого решения.

«Литий является основой аккумуляторов, используемых в электромобилях; кремний — базовый материал для большинства фотоэлектрических солнечных панелей; а медь необходима для повышения эффективности электросетей», — говорит Мануэль Морал, профессор магистерской программы ЕС по энергетическому переходу.

Рикардо Сегура EFE-Reports.