Глобалната надпревара за декарбонизация на икономиката, дигитализация на всички сектори и електрификация на мобилността постави... критични минерали в центъра на геополитическата шахматна дъскаМечтата за чиста енергийна система и водеща индустрия в областта на батериите, възобновяемите енергийни източници или електрониката зависи до голяма степен от наличието на дълъг списък от минерални суровини, които доскоро оставаха незабелязани.
Докато Европейският съюз, Съединените щати и други сили се стремят да намалят зависимостта си от трети страни, те започват да гледат на собствените си [страни] с различни очи. находища, минни отпадъци и електронни отпадъциТова, което в продължение на десетилетия се смяташе за стерилен или промишлен отпадък, сега се очертава като стратегически източник на литий, кобалт, ниобий, тантал, редкоземни елементи и други ключови елементи за енергийния и цифровия преход.
Кои са критичните минерали и защо са станали есенциални?
Когато говорим за това основни или критични суровини Критичните суровини (КРМ) се отнасят до онези елементи и минерали с минен произход, чието икономическо значение е много високо за даден регион – в този случай ЕС – и чиито доставки са изложени на значителен риск от прекъсване. Изкопаемите горива и селскостопанските суровини не са включени; по-скоро те включват метали и минерали, предназначени за промишлени, технологични и енергийни цели.
Европейската комисия актуализира списък с тези материали на всеки няколко години, който е нараснал от едва 14 през 2011 г. до 34 ключови суровини в последния прегледСред тях са литий, кобалт, никел, редкоземни елементи, ниобий, тантал, мед и графит. Някои също така придобиват категорията стратегически суровини защото са от съществено значение за критични сектори като възобновяемата енергия, електрическата мобилност, дигиталната индустрия, аерокосмическата индустрия или отбраната.
Много от тези суровини са незаменими или много трудни за замяна. рядка земяНапример, те притежават уникални магнитни и електронни свойства, които ги правят важни в съвременните постоянни магнити, вятърните турбини, двигателите за електрически превозни средства и медицинското оборудване. литий Той предлага идеални електрохимични характеристики за акумулаторни батерии и метали, като например кобалт, никел или манган Те позволяват подобрена енергийна плътност и стабилност на тези батерии.
Проучвания на Международната агенция по енергетика показват, че при сценарии, съвместими с Парижкото споразумение, търсенето на минерали за електрически превозни средства и съхранение може да се умножи с... 30 в сравнение с 2020 г.и потреблението на литий би нараснало повече от 40 пъти. Други метали като кобалт, графит и никел биха се увеличили между 20 и 25 пъти, докато търсенето на редкоземни елементи би се умножило седемкратно. Това безпрецедентно увеличение тласка страните да си осигурят устойчиви и диверсифицирани вериги за доставки.
Силно неравна геополитическа шахматна дъска: концентрация на ресурси и европейска уязвимост
Големият проблем е, че Географското разпределение на тези минерали е много неравномерно.Въпреки че в много страни съществуват ресурси, експлоатираните резерви и най-вече капацитетът за преработка и рафиниране са концентрирани в ръцете на няколко играчи. На практика това означава, че зависимостта е не само от това къде се добива минералът, но и от това къде се рафинира и трансформира в полезен продукт за промишлеността.
Китай затвърди позицията си на доминиращ играч: той произвежда около 60% от редкоземните елементи на света и преработва близо 90% от тези елементи в рамките на своите граници. Тя също така е отговорна за по-голямата част от рафинирането на кобалт, литий и манган и контролира големи части от веригите за създаване на стойност за слънчеви панели, батерии и електронни компоненти. Други ключови страни включват Демократична република Конго (около 70% от световния кобалт), Чили (основен производител на мед и литий), Австралия (литий), Бразилия (ниобий) или Русия и Южна Африка (метали от платинената група).
Европейският съюз, от своя страна, допринася едва около един 7% от световното минно производствоВъпреки това, нейната индустрия представлява близо 20% от световното потребление на много от тези материали. Резултатът: висока уязвимост към геополитическо напрежение, търговски ограничения или прости логистични пречки. Пандемията от COVID-19 и руската инвазия в Украйна подчертаха степента, до която глобалните вериги за доставки могат да се разколебаят само за няколко месеца.
В европейския случай рискът се крие не само във вноса на суровини, но и във факта, че голяма част от добавената стойност се генерира извън нейните граници. Много от компонентите на батерии, слънчеви панели, вятърни турбини или чипове Те пристигат в ЕС вече обработени, което засилва технологичната и индустриална зависимост от трети страни, особено Китай.
Тази ситуация се изостря от фактори като бързото ускоряване на търсенето, потенциалния спад в качеството на по-зрелите находища, въоръжените конфликти в богати на ресурси райони и слабото управление в страните производителки, където се регистрират сериозни проблеми. човешки права, детски труд или корупция.
Отговорът на Европейския съюз: Законът за критичните суровини и испанската пътна карта
За да избегне преминаването от зависимост от изкопаеми горива към зависимост от метали, ЕС стартира амбициозна политическа рамка. Надграждайки върху предишни инициативи, като например Инициатива за суровини от 2008 г. или Планът за действие относно критичните суровини от 2020 г., който влезе в сила през 2024 г. Европейски закон за критичните суровини (CRMA).
Този закон определя няколко количествени цели за периода до 2030 г. Сред тях е поне 10% от стратегическите суровини консумираните в ЕС, се добиват на неговата територия, че 40% се обработват също и в Съюза и че най-малкото 25% от нуждите се задоволяват чрез рециклиранеЗа да постигне тези цели, CRMA предлага ускоряване на издаването на разрешителни за проекти, считани за стратегически, улесняване на финансирането и създаване на механизми за мониторинг и стрес тестове на веригите за доставки.
Европейските разпоредби са подкрепени от други елементи, като например Европейския зелен пакт, Европейския закон за климата, индустриалната стратегия и разпоредбите относно екодизайна и батериите. Всички те сочат към модел на кръгова икономика и намаляване на нетното търсене на първични материали, удължаване на живота на продуктите и максимизиране на техния ремонт, повторна употреба и рециклиране.
Испания е привела стратегията си в съответствие с тези насоки чрез Пътна карта за устойчиво управление на минералните суровини и бъдещ план за действие 2025-2029 г. Тази пътна карта е структурирана около четири основни насоки: насърчаване на кръговата икономика във веригите за създаване на стойност, стимулиране на устойчивото управление в добивната промишленост, гарантиране на сигурността на доставките с критерии за екологична и социална справедливост и укрепване на индустрията, свързана със стратегически суровини за енергийния и цифровия преход.
Сред планираните мерки е разработването на нов Модерен закон за минното дело, който е в съответствие с европейските екологични разпоредби, актуализирането на Кралски указ 975/2009 относно отпадъците от миннодобивните индустрии, засилването на финансовите гаранции, за да се гарантира, че възстановяването се заплаща от оператора, а не от държавата, и силен ангажимент за рехабилитация на засегнати от миннодобивни дейности земи със средства от Плана за възстановяване, трансформация и устойчивост.
Испания: минерални ресурси, добивна традиция и нова програма за проучване
Испания е исторически минна страна и една от европейските територии с най-голям геоложки потенциал. В момента тя разполага с приблизително 2 600-2 700 активни фермиИндустрията осигурява над 29 000-30 000 директни работни места и има годишно производство, оценено на приблизително 3,5-3,9 милиарда евро. Ключови продукти включват декоративни камъни – Испания е световен лидер в производството на покривни шисти и един от основните производители на мрамор и гранит – и различни промишлени минерали като флуорит, магнезит, гипс и калиеви соли.
В специфичната област на основните суровини Испания е вторият по големина производител на мед в ЕС и единственият европейски доставчик на стронций, осигуряващ приблизително една трета от световните доставки на този елемент за партньорите от ЕС. Производят се също волфрам, тантал и флуоршпат, а открити са находища на литий, кобалт, редкоземни елементи, антимон и бисмут, наред с други.
Голяма част от тези ресурси се намират в Иберийски масивИспания се гордее с няколко области от голям интерес. Иберийският пиритен пояс, простиращ се от Севиля до околностите на Лисабон, съдържа една от най-големите концентрации на полиметални масивни сулфиди на планетата, богати на мед, цинк, олово, сребро и злато. Иберийският калаено-волфрамов пояс, който преминава през Галисия, северозападна Кастилия и Леон и Естремадура, съдържа също литий, ниобий, тантал и берилий. Други важни области включват Оса Морена, Кантабрийските планини и Астурийско-Леонския регион.
Въпреки това, от 70-те и 80-те години на миналия век, европейският добив до голяма степен е престанал да бъде самодостатъчен поради прилагането на по-строго екологично законодателство и намалената привлекателност на някои минни операции. Междувременно страни с хлабави регулации, като Китай, поеха хегемонна роля в производството и преработката на много критични минерали.
За частично обръщане на тази тенденция, испанският план за действие включва Национална програма за проучване на минни ресурси 2025-2029, първият по рода си след Националния миннодобивен план от края на 60-те години на миналия век. Целта е да се актуализират знанията за минералните ресурси - особено тези, считани за фундаментални от ЕС - като се използват както исторически карти и бази данни от IGME-CSIC, така и нови геофизични, геохимични, дистанционно-сондиращи и съвременни техники за сондиране.
Минно дело и градски отпадъци: от екологична отговорност до „вторична мина“
Една от основните промени във фокуса през последните години е да се види езера, купчини отпадъци и хвостохранилища като складове за ресурси, а не просто като отпадъци. В продължение на десетилетия минното дело се фокусираше върху основния метал (мед, желязо, калай и др.) и буквално отделяше тонове странични продукти със значително съдържание на ниобий, тантал, редкоземни елементи, литий или други стратегически елементи.
Последните изследвания в Съединените щати анализираха остатъци от 54 действащи метални мини и те изчисляват, че за една година тези отпадъци съдържат достатъчно литий, за да осигурят около 10 милиона електрически колиВ същите тези отпадъци са открити значителни количества кобалт, никел, галий, телур и редкоземни елементи. Според минния инженер Елизабет Холи, 90% добив на тези странични продукти би могъл да покрие почти всички нужди на Съединените щати от определени критични минерали; дори при 1% добив, намаляването на зависимостта от внос би било много значително.
Причината, поради която голяма част от това „бяло злато“ и други метали попадат в минните отпадъци, е свързана с... рентабилност и техническа сложностВсеки добавен метал изисква специфични производствени линии, повече инвестиции, нова инфраструктура и допълнителни разходи в операции, които вече работят с ниски маржове. Много проекти дават приоритет на поддържането на темпото и оперативната простота, като изключват странични продукти, чиято цена също може да бъде силно волатилна.
Нещо подобно се случва в Европа с повече от 1.000 езера и купчини отпадъчни води Тези ресурси са идентифицирани в Испания, много от които произхождат от стари мини, където елементи, считани сега за критични, не са били използвани. Националният план за действие включва специфична програма за проучване на тези вторични ресурси, както в действащи мини, така и в затворени и изоставени предприятия.
Успоредно с това градски и електронни отпадъци Те се превръщат в „градска златна мина“ от огромен интерес. В ЕС годишно се генерират около 2 милиона тона ОЕЕО (отпадъци от електрическо и електронно оборудване), съдържащи метали като неодим, диспрозий, галий, злато и сребро, както и пластмаси и стъкло. Много от тези материали се губят поради липса на адекватни системи за събиране, проекти, съобразени с рециклирането, и технологии, които все още са незрели за тяхното рентабилно оползотворяване.
Водещи проекти за добив на критични минерали: RECOPPs, SCIMIN-CRM, MINETHIC и CSIC
Научният и технологичен отговор на тези предизвикателства се материализира в множество научноизследователски и развойни проекти и в Технологични иновации в минните стартиращи компании, които се стремят да демонстрират на практика, че кръговрата на минералните ресурси Възможно е в индустриален мащаб.
Един пример е проектът ОТЧЕТИ, координиран от Института за екологична оценка и водни изследвания (IDEA-CSIC). Фокусът му е върху възстановяването на бисмут и антимон от отпадъци, генерирани при първичното производство на мед. Говорим за материали, които, ако не бъдат третирани, се озовават на депа за отпадъци, въпреки високата им икономическа стойност и стратегически потенциал.
RECOPPs е валидирал две технологични решения до ниво на технологична готовност (TRL) от 7, използвайки пилотни съоръжения. Следващата стъпка е технологиите да се мащабират до TRL 9 и да се въведат в търговска експлоатация. Проектът има за цел едновременно да увеличи максимално възстановяването на тези елементи и да сведе до минимум въздействието на процесите върху околната среда чрез интегриране на усъвършенствано разделяне, пречистване на водата и енергийна ефективност.
На европейско ниво проектът SCIMIN-CRM (Устойчиво и кръгово производство на критични минерални суровини), финансиран от „Хоризонт Европа“ и координиран от ANEFA, се фокусира върху извличането на ценни минерали от изоставени сметища за минни отпадъци и купчини отпадъчни водиПилотните проекти се разработват в Испания, Швеция, Австрия и Босна и Херцеговина, като мобилните технологии и новите методи за обработка са способни да повишат коефициента на използване от почти нула до близо 5%, като същевременно намалят времето за оценка с до 80%.
Проектът се откроява и в Испания. МИНЕТИЧЕНВодена от Técnicas Reunidas от техния технологичен център José Lladó и подкрепена от програмата за мисии на CDTI, нейната цел е да разработи иновативни маршрути за предварителна обработка, концентриране и пречистване на критични суровини добиван както от странични продукти от минното дело, така и от градски и промишлени отпадъци. Консорциумът включва компании като FCC Medio Ambiente, Apria Systems, IDP, IMA Magnets и Torrecid, както и изследователски центрове като CETIM, Eurecat, IMDEA Materiales, Tecnalia и Университета на Кантабрия.
MINETHIC се стреми, наред с други неща, да произвежда метали с висока чистота за повторна употреба в катализатори, постоянни магнити или нови ключови компоненти за екологичния преходС първоначален бюджет от близо 5 милиона евро и очаквано време за изпълнение от 32 месеца, това е един от еталонните проекти, демонстриращ, че добивът на критични минерали може да бъде технически и икономически конкурентен.
Испанският национален съвет за научни изследвания (CSIC) се стреми да придаде видимост на тази област със специален брой на своето списание. CSIC Investiga посветен на критични минерали. Включва трудове по проучване, отговорна експлоатация, усъвършенствано рециклиране и нови процеси на добив. Емблематичен проект е бъдещата пилотна инсталация на CENIM-CSIC, единствена по рода си в Европа, предназначена за извличане на редки метали от електронни отпадъци, като неодим или диспрозий, чрез използване на най-съвременни технологии за разделяне и рафиниране.
Ниобий, тантал и редкоземни метали: възстановяване на стойността на стерилни скални маси и отпадъчни води
Освен литий и кобалт, други елементи като ниобий (Nb) и тантал (Ta) Тези метали, открити в минерали като колумбит и танталит (колтан), стават все по-важни. усъвършенствана електроника, суперсплави, кондензатори и високотемпературни компонентиГлобалното търсене се е увеличило значително, но голяма част от Nb и Ta, присъстващи в калаените, титановите, волфрамовите или железните мини, са били изхвърлени като отпадъци.
Компанията Advanced Mineral Processing (AMP) е провела проучвания, за да докаже, че е възможно да се извлече и концентрира Nb, Ta и редкоземни елементи използване на материали, съхранявани в отпадъчни води. Целите му варират от подобряване на рентабилността на високоценни минерални операции до намаляване на въздействието върху околната среда и оптимизиране на икономическата и енергийната ефективност на процесите на обогатяване.
В пилотен завод, AMP е използвала комбинация от гравиметрично разделяне (спирали и разклащаща се маса) и високоинтензивно магнитно разделянеНатрошеният материал се подава в хидроциклон, който регулира концентрацията на твърди вещества за спиралата, от чийто изход се получават три потока: тежък (концентрат), смесен и лек (отпадък). Тежката фракция е най-интересна, тъй като съдържа най-висока плътност на интересуващите ни минерали.
След първоначално спирално концентриране, потоците се пресяват и анализират визуално и химически. След това се изпращат към разклащаща маса, където концентратът се рафинира и се постига значително увеличение на съдържанието на Nb, Ta и редкоземни елементи. Накрая, етап... сухо магнитно разделяне Това позволява допълнително подобряване на качеството на концентрата, отделяйки магнитните и немагнитните фракции със съдържание на Nb и Ta, много по-високо от това в оригиналния материал.
Резултатите показват, че с правилно планиране и доказани технологии, това, което преди е било екологичен пасив, може да се трансформира в актив. икономически ресурс с висока добавена стойностОсвен това, обемът на отпадъците се намалява и рисковете, свързани с купищата на отпадъчни води, като ерозия, разпръскване на прах или течове, се смекчават.
Екологични и социални последици от минното дело: „необходимо зло“, което изисква отговорност
Разширяването на минното дело за осигуряване на енергийния преход не е без противоречия. Въпреки че общият обем на добитите материали и засегнатата площ са по-малки от тези, свързани с добива на изкопаеми горива, Минната дейност е по своята същност инвазивна В човешки мащаб това е необратимо: образуването на находища отнема милиони години.
Сред най-значимите въздействия върху околната среда са Емисии на парникови газове Тези рискове произтичат от високата консумация на енергия, деградацията и фрагментацията на местообитанията, засилената ерозия, интензивното потребление на вода в региони, които вече са под воден стрес, киселинното оттичане на мини и огромното количество генерирани отпадъци. Срутването на хвостохранилището Асналколар през 1998 г., близо до Национален парк Доняна, е отличен пример за рисковете, свързани с неуспешното управление на хвостохранилищата.
На социално ниво, минното дело може да осигури заетост, инфраструктура и икономическо съживяване, особено в селските или депресираните райони, но може също така да генерира конфликти относно земеползването, неравенство в разпределението на помощите, натиск върху жилищното настаняване и драстични промени в местния живот. В страни със слабо управление, като например някои африкански или латиноамерикански държави, експлоатацията на критични минерали е свързана с насилие, корупция, нарушения на правата на човека и детски труд, централна тема в изследванията върху добивна икономика.
В Европа повторното отваряне или откриването на нови мини често се сблъсква с Resistencia на добре познатия феномен Не в задния ми двор (NIMBY): Желателно е чисто електричество, но без мини или кариери в близост до домовете. Тази съпротива е свързана и с негативен минал опит и недоверие в способността на институциите да контролират проектите.
Европейската регулаторна рамка изисква това всеобхватни оценки на въздействието върху околната средаПлановете за възстановяване, достатъчните финансови гаранции и процесите на участие на обществеността са от съществено значение. На хартия това би трябвало да позволи процъфтяване само на минното дело, съвместимо с високи стандарти за социална и екологична устойчивост. Натискът за ускоряване на издаването на разрешителни за стратегически проекти обаче поражда опасения, че ключовите изисквания за прозрачност и оценки на въздействието може да бъдат облекчени.
Кръгова икономика, екодизайн и намаляване на търсенето: другият стълб на стратегията
Въпреки че добивът ще продължи да бъде необходим, дори и в най-амбициозните сценарии за рециклиране, всичко сочи към факта, че единственият начин системата да бъде управляема е намаляване на нетното търсене на първични суровиниОттук произтича значението на кръговата икономика и екологичният дизайн на продуктите.
Кръговата икономика се стреми да отдели икономическия растеж от потреблението на ресурси чрез удължаване на жизнения цикъл на продуктите, улесняване на ремонта и повторната употреба и гарантиране, че когато продуктите вече не могат да се използват, материалите, от които са изработени, се оползотворяват във възможно най-голяма степен. Новият европейски регламент за екодизайн въвежда изисквания за издръжливост, ремонтопригодност, рециклирано съдържание и енергийна ефективност което ще засегне широка гама от стоки, от домакински уреди до промишлено оборудване.
Един ключов инструмент, който се разработва, е цифров продуктов паспортТова ще ни позволи да определим състава на материалите и екологичните характеристики на оборудване, съдържащо например постоянни магнити или батерии. Тази информация ще улесни техния ремонт, демонтаж и рециклиране и ще помогне за борба с практики като планирано остаряване.
Що се отнася до рециклирането, ЕС вече изисква поне 65% от теглото на електрическите и електронните устройства Регламентите постановяват, че материалите, въведени на пазара, трябва да бъдат събирани и управлявани правилно. За батериите новите регламенти определят нарастващи нива на рециклиране и минимални изисквания за рециклирано съдържание за нови клетки, независимо дали са литиеви, кобалтови, никелови или оловни. Въпреки това остават значителни технически и икономически предизвикателства, особено за редкоземните елементи, където нивата на рециклиране все още са под 1%.
В допълнение към по-голямото и по-добро рециклиране, различни проучвания сочат необходимостта от преосмисляне на моделите на потребление и мобилностТова включва удължаване на живота на превозните средства, увеличаване на споделеното пътуване в градските райони, даване на приоритет на обществения транспорт и ограничаване на размера на батериите, където е възможно. Предвиждат се и сценарии „след растежа“, които дават приоритет на благосъстоянието и справедливия достъп до услуги пред постоянното увеличаване на потреблението на ресурси.
Пакетът от мерки е допълнен с насърчаването на усъвършенствани материали способни да намалят съдържанието на критични суровини в определени приложения (напр. оптимизирани сплави, нови полимери или наноматериали). Тези замествания обаче трябва да бъдат внимателно оценени, за да се избегне простото заместване на една зависимост с друга.
Енергийният и дигитален преход се осъществява както над земята – под формата на вятърни турбини, слънчеви панели, батерии и интелигентни мрежи – така и под земята, в находищата и отпадъците, които съдържат минералите, необходими за тяхното производство. Настоящият преход към оползотворяване на странични продукти, усъвършенствано рециклиране и отговорно добиване показва, че има място за развитие. по-безопасни, по-диверсифицирани и по-устойчиви вериги за създаване на стойностНо това показва също, че няма магически решения: ще са необходими смели политически решения, устойчиви инвестиции в научноизследователска и развойна дейност, информирано социално участие и промяна на начина на мислене към по-рационално използване на материалите, които поддържат нашия начин на живот.
