【行業(yè)資訊】為凈零排放提供動(dòng)力的過渡金屬

發(fā)表時(shí)間:2022-07-18 08:25

文章來源:geographical | 翻譯:世界鉑金投資協(xié)會


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向凈零排放時(shí)代的過渡在很大程度上依賴于開采新綠色技術(shù)所需的原材料

埃克塞特大學(xué)關(guān)鍵和綠色技術(shù)金屬高級講師Kathryn Moore說:“我認(rèn)為,我們現(xiàn)在使用的元素周期表數(shù)量比以往任何時(shí)候都多,這一點(diǎn)真的很重要。這是向低碳技術(shù)發(fā)展的一個(gè)副作用,她認(rèn)為并不是每個(gè)人都能理解。很多時(shí)候,人們的對話是兩極分化的——當(dāng)采礦業(yè)發(fā)展不好的時(shí)候,環(huán)境卻會越來越好,但如果我們想實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型,我們基本上是用采礦來取代化石燃料的開采,我認(rèn)為我們需要坦誠地對待這個(gè)問題。

這種預(yù)期的采礦業(yè)增長源于這樣一個(gè)事實(shí):幾乎所有的低碳替代品(如電動(dòng)汽車、風(fēng)力渦輪機(jī)、太陽能電池板)都需要大量的原材料,其中有些是人類已經(jīng)開采了幾十年,甚至幾個(gè)世紀(jì)的原材料(比如黃金),而有些對于我們來說則是相對較新的材料。其中許多物質(zhì)現(xiàn)在已被正式稱為“關(guān)鍵原材料”,這意味著它們既是發(fā)展所需,又會帶來嚴(yán)重的供應(yīng)問題。

不同的機(jī)構(gòu)對哪些材料是“關(guān)鍵”材料有不同的清單,歐盟委員會的清單包括銻、鈹、鈷、氟石、鎵、鍺、石墨、銦、鎂、鈮、鉑族金屬(PGM)、稀土元素(REEs)、鉭和鎢。由于英國和歐盟幾乎完全依賴這些材料的進(jìn)口,其中一些材料僅來自一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)國家,因此它們至關(guān)重要。例如,中國占了歐盟稀土金屬供應(yīng)量的98%,南非占了歐盟鉑金需求的71%。(僅稀土元素就被用于智能手機(jī)、電腦和平板電視的屏幕,電腦硬盤驅(qū)動(dòng)器的馬達(dá),混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車的電池以及新一代的燈泡)。

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電動(dòng)汽車單個(gè)鋰離子電池組中的鈷含量達(dá)14克

2020年全球鈷產(chǎn)量為14萬噸

世界銀行預(yù)測,到2050年,鋰和鈷的產(chǎn)量必須增加500%才能滿足需求


當(dāng)然,最理想的情況是回收這些原材料,用現(xiàn)有的技術(shù)對其進(jìn)行提取,盡量減少對它們的開采?;始一瘜W(xué)學(xué)會(Royal Society of Chemistry)就是其中之一,它大力提倡更好的回收技術(shù)。然而,即使在回收方面有了顯著改進(jìn),也不足以滿足清潔技術(shù)革命初始階段所需要的技術(shù)要求。在這個(gè)階段,根本沒有足夠的產(chǎn)品可以被回收利用,而且回收率完全不能滿足需求(大多數(shù)關(guān)鍵原材料的回收率不到1%)。英國地質(zhì)調(diào)查局(BGS)的政策主管兼臨時(shí)首席科學(xué)家Andrew Bloodworth進(jìn)一步解釋說:“我們處在一個(gè)需求不斷增長的時(shí)代,所以即使我們能100%有效利用這些金屬,也不夠用?!?/section>

未來幾年所需的數(shù)量將有很大差異。一些原材料的使用量非常小,即使需求大幅增長也不需要很多新礦。但在其他情況下,其數(shù)量是巨大的。例如,英國希望從2030年起生產(chǎn)的新車都是電動(dòng)車,但要將這3150萬輛汽油和柴油車轉(zhuǎn)為電池電動(dòng)車,估計(jì)需要20.79萬噸鈷,略低于目前全球鈷年產(chǎn)量的兩倍。

根據(jù)自然歷史博物館(Natural History Museum)的數(shù)據(jù),全球大約有10億輛汽車。到2050年,這個(gè)數(shù)字將達(dá)到20億。要讓這20億輛汽車成為電動(dòng)汽車,從現(xiàn)在到2050年的整個(gè)期間,釹和鏑(兩種稀土元素)的年產(chǎn)量必須增加70%,銅增加一倍以上,鈷增加至少3.5倍才能滿足需求。世界銀行(World Bank)最近的一份報(bào)告指出:“我們有理由認(rèn)為,所有低碳能源系統(tǒng)都比高碳能源系統(tǒng)更有可能成為金屬密集型能源。”事實(shí)上,所有研究材料和金屬對供應(yīng)清潔能源技術(shù)的影響的文獻(xiàn)都強(qiáng)烈認(rèn)為,與傳統(tǒng)的化石燃料機(jī)制相比,建立這些技術(shù)將導(dǎo)致更多的材料密集型需求。

因此,采礦業(yè)將在人類的未來發(fā)揮重要作用,從世界各地進(jìn)口材料將是必不可少的。這也意味著對采礦業(yè)的公開討論越來越有必要,對環(huán)境、道德和人權(quán)的認(rèn)真思考必須放在首位。希望采礦業(yè)消失是行不通的。


采礦業(yè)的未來


有人對采礦業(yè)的未來相當(dāng)樂觀。在承認(rèn)其對人類和地球經(jīng)常具有破壞性的歷史的同時(shí),他們指出,采礦業(yè)可以而且已經(jīng)得到改善。Moore說:“我認(rèn)為現(xiàn)在正在朝著積極的方向發(fā)展?!彼貏e提到了于2021年1月生效的歐盟《沖突礦產(chǎn)法案》。該條例旨在阻止“沖突礦物和金屬”出口到歐盟,并防止全球和歐盟的冶煉廠和精煉廠使用它們。沖突材料包括那些在政治不穩(wěn)定地區(qū)開采的材料,這些地區(qū)的武裝團(tuán)體使用強(qiáng)迫勞動(dòng)來開采這些材料。錫、鉭、鎢和金(統(tǒng)稱為3TG)都在規(guī)定范圍內(nèi)?!斑@不是空談,也不僅僅是辦公文員的工作,”Moore繼續(xù)說道,“有一些非政府組織和半政府組織正在與手工采礦者、小規(guī)模采礦者,甚至是大規(guī)模采礦者合作,以實(shí)際建立基礎(chǔ)設(shè)施和協(xié)議,使賣家可以直接從他們的礦區(qū)找到授權(quán)買家?!?/section>

就他而言,Bloodworth強(qiáng)調(diào)這些材料的需求量并不像人們想象的那樣高?!般K金是一個(gè)很好的例子,”他說,“氫燃料電池需要鉑金,而鉑金的年產(chǎn)量約為400噸 (譯者注: 鉑金年產(chǎn)量實(shí)際上只有250噸左右),但考慮到我們每年生產(chǎn)10億噸鋼鐵或約5000-6000萬噸鋁,這只是一個(gè)非常小的數(shù)量。因此,實(shí)際上,這些低碳技術(shù)所需的金屬仍然會在相對較少的地方以相對少量的數(shù)量生產(chǎn)。我們并不是要把整個(gè)星球的東西都挖掘出來。老實(shí)說,我們確實(shí)在挖掘如銅、鋁和鐵,以及煤炭等資源。不過,除了建筑材料之外,我們從地殼中開采的最大單一商品是煤。

盡管如此,Moore和Bloodworth都承認(rèn),重要的結(jié)構(gòu)性問題將給綠色技術(shù)轉(zhuǎn)型帶來問題。首先,我們挖掘這些材料是為了發(fā)展低碳技術(shù),但加工這些材料屬于碳密集過程。為了從地下挖掘的礦石中生產(chǎn)出有用的金屬,首先必須將其運(yùn)到冶煉廠。冶煉涉及熱量和某種還原劑,這種還原劑通常是碳基的,因此會排放碳。Moore說:“還有其他方法,例如圍繞溶劑萃取的其他技術(shù),確實(shí)為一些金屬生產(chǎn)脫碳提供了可能。但這是該行業(yè)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn),盡管速度可能還不夠快,但這個(gè)問題正在得到解決。

交通運(yùn)輸也是一個(gè)問題。原材料可能從剛果民主共和國運(yùn)到中國進(jìn)行冶煉,再運(yùn)到德國進(jìn)行精煉,然后運(yùn)到英國制造成汽車電池,所有這些都是碳密集型的方式。而正是這種全球流通產(chǎn)生了當(dāng)涉及到該行業(yè)道德問題時(shí)的另一個(gè)重大結(jié)構(gòu)性問題。簡單地說,開采鈷礦的國家往往得到的報(bào)酬最低,這就使得資源豐富的國家(如鈷礦豐富的剛果民主共和國)仍然相對貧窮。


礦業(yè)國家很清楚這一點(diǎn),并知道可以選擇自己進(jìn)行更多的加工。2021年11月,在由Félix-Antoine Tshisekedi Tshilombo主辦的剛果民主共和國非洲商業(yè)論壇會上,與會者指出:“剛果民主共和國供應(yīng)了全球約70%的用于電池生產(chǎn)的鈷,電池是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車以及在太陽能和風(fēng)能系統(tǒng)中存儲能量的重要組件。”該國處于價(jià)值鏈的低端(采礦和礦物加工),僅占全球電池和電動(dòng)車價(jià)值鏈的3%。這次活動(dòng)的首要目標(biāo)是“幫助改變剛果人民和其他非洲國家人民的命運(yùn),為他們的電池礦物(包括鈷、銅、鋰、錳、鎳和石墨)增加價(jià)值?!?/section>

北歐非洲研究所(Nordic Africa Institute)的高級研究員Patience Mususa特別關(guān)注贊比亞的礦業(yè)(該國是銅和鈷的主要生產(chǎn)國)。她指出,新任國家元首已經(jīng)明確指出,采礦業(yè)是解決部分由新冠疫情造成的經(jīng)濟(jì)危機(jī)的一個(gè)答案?,F(xiàn)在的期望是,由于這種綠色轉(zhuǎn)型和需求的增加,我們將看到一個(gè)持續(xù)的采礦活動(dòng)時(shí)期。而且,實(shí)際上,贊比亞的勘探活動(dòng)一直在增加。

然而,并非所有這些舉措都得到支持。Mususa還指出了贊比西河流域新采礦活動(dòng)的持續(xù)爭論,強(qiáng)調(diào)即使新的礦區(qū)覆蓋區(qū)域較小,所造成的環(huán)境破壞仍然是巨大的。2022年3月,贊比亞政府批準(zhǔn)了一項(xiàng)開放Kangaluwi露天銅礦的提案,盡管該銅礦位于野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)贊比西河下游國家公園的中部。該項(xiàng)目由Mwembeshi資源公司負(fù)責(zé)實(shí)施,該公司是在澳大利亞證券交易所上市的贊比西資源公司(Zambezi Resources)的子公司。盡管支持者認(rèn)為,該項(xiàng)目將為社區(qū)帶來就業(yè)機(jī)會,但其承諾的最高就業(yè)人數(shù)最高估計(jì)僅為300人,從法律上講,沒有規(guī)定這些員工必須來自當(dāng)?shù)亍?/section>

事實(shí)上,調(diào)整采礦業(yè)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)龐大而艱巨的任務(wù)。對Moore來說,一些非洲國家可以承擔(dān)更多供應(yīng)鏈的概念特別令人鼓舞。她說:“這對我來說非常激動(dòng)人心,因?yàn)槿绻阍噲D減少不平等,你也需要嘗試減少這些原材料的運(yùn)輸。但她知道,這將導(dǎo)致全球經(jīng)濟(jì)體系的全面轉(zhuǎn)型。如果你想促進(jìn)平等,減少對環(huán)境的破壞,那么我們需要更廣泛地討論一種新型的全球化,一種更公平的全球化?!?/section>


手工采礦


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剛果民主共和國的青年男子在清洗銅和鈷。圖片來源:JB Russell/Panos


從產(chǎn)量上看,大多數(shù)采礦業(yè)是由大型工業(yè)化運(yùn)作完成的,但手工采礦者(通常被稱為手工和小規(guī)模采礦或ASM)仍然為世界的原材料需求做出了重大貢獻(xiàn)。手工采礦者(ASM)可能存在無數(shù)問題,包括童工、安全和環(huán)境問題,導(dǎo)致許多大型制造公司干脆從該部門脫離。然而,在需要從原材料中賺錢的地方,ASM將永遠(yuǎn)存在。手工采礦者是鈷、鉭、黃金和寶石的重要生產(chǎn)者。更重要的是,這個(gè)行業(yè)可以提供關(guān)鍵的生計(jì)。據(jù)專門協(xié)助礦業(yè)社區(qū)的國際非營利組織Pact稱,僅在剛果民主共和國,該分部門就雇傭了多達(dá)20萬人,并支撐著數(shù)十萬人的生計(jì)。手工采礦者生產(chǎn)的鈷比除剛果民主共和國以外的任何國家都要多。

Micka?l Daudin是Pact的副主任。像許多與手工采礦社區(qū)合作的人一樣,他強(qiáng)調(diào),將手工采礦作業(yè)正規(guī)化比邊緣化甚至起訴他們更有好處。很多人認(rèn)為手工采礦沒有任何挑戰(zhàn),但我們不應(yīng)該給人這樣的印象。相反,其中的挑戰(zhàn)很多,這就是為什么我理解行業(yè),即能夠看到參與個(gè)體和小型礦業(yè)的聲譽(yù)、法律和政治風(fēng)險(xiǎn)。但所有這些風(fēng)險(xiǎn)都是可控的,不應(yīng)作為避免接觸的借口。我們真正需要的是通過與手工采礦者的商業(yè)化合作來支持ASM的正規(guī)化,從而提高他們的技能,并改善他們的工作和生活條件。

雖然在這個(gè)領(lǐng)域沒有很多成功的例子,但他指出,這些項(xiàng)目已經(jīng)確實(shí)存在。他指出,在剛果民主共和國的Mutoshi試點(diǎn)項(xiàng)目中,從2018年到2020年,曾在Chemaf礦業(yè)公司擁有的私人特許經(jīng)營區(qū)內(nèi)非正式工作的手工礦工正式與該公司及其國際貿(mào)易商Trafigura合作。“他們在特許權(quán)內(nèi)給了合作社一個(gè)特定的區(qū)域,該項(xiàng)目在證明與個(gè)體采礦業(yè)合作在經(jīng)濟(jì)上是可行的方面發(fā)揮了巨大的作用。這不再是一個(gè)社會項(xiàng)目,而是一個(gè)商業(yè)項(xiàng)目,這是關(guān)鍵,因?yàn)槲覀兿M麑⑺麄円暈樯虡I(yè)伙伴。這對手工采礦者的影響也很大。在項(xiàng)目實(shí)施的兩年里,礦區(qū)沒有發(fā)生致命事故,也沒有出現(xiàn)雇傭童工的情況。你有一個(gè)更安全的工作空間,沒有騷擾,特別是對女性來說這非常重要。此后,剛果民主共和國成立了鈷業(yè)公司(Entreprise Générale du Cobalt),其作用是購買、加工和銷售由剛果民主共和國的手工采礦者或參與個(gè)體和小型礦業(yè)的公司生產(chǎn)的鈷。

不幸的是,類似的大規(guī)模采礦業(yè)與個(gè)體和小型礦業(yè)合作的例子并不多見。北歐非洲研究所的高級研究員Patience Mususa指出,在贊比亞,現(xiàn)有的制度根本無法將手工采礦者納入采礦業(yè),也無法為他們提供社會服務(wù)。Moore說:“我們并不是一個(gè)真正的再分配經(jīng)濟(jì),如何才能與該地區(qū)乃至全球其他國家的做法保持一致,以防止市場反彈?”

Daudin認(rèn)為,這種廣泛的變化將需要原材料下游用戶的參與,包括汽車、手機(jī)和其他制造商。在礦產(chǎn)精煉之前,出口商和國際貿(mào)易商是支付這些項(xiàng)目的人,但下游企業(yè)將從中受益,因?yàn)樗鼈兛梢苑判牟少徑饘?。礦業(yè)需要那些廣泛下游行業(yè)的支持,承諾為個(gè)體和小型礦業(yè)正規(guī)化提供資金。這將是一個(gè)改變行業(yè)運(yùn)作規(guī)則的重大舉措,但它還沒有發(fā)生


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贊比亞贊比西河岸邊的大象,那里正在籌建新的礦場


西方國家會怎么做?


對于西方國家來說,采礦的問題不在于從采礦業(yè)務(wù)中賺取更多的錢,而在于確保重要資源的供應(yīng)。與其他商品相比,每種材料的需求量仍然相對較小,這一事實(shí)本身意味著它們往往趨向于集中供應(yīng)。如果一個(gè)生產(chǎn)國出了問題,如自然災(zāi)害、國內(nèi)沖突甚至貿(mào)易爭端,供應(yīng)鏈可能會遭到嚴(yán)重破壞。

Bloodworth認(rèn)為,像英國這樣的國家有三個(gè)選擇:在國內(nèi)開采更多的鈷,回收更多的鈷,并在進(jìn)口方面的全球緊縮點(diǎn)。它需要做到這三點(diǎn)才能確保供應(yīng)。英國并不是唯一考慮這些選擇的國家。由英國自然歷史博物館(Natural History Museum)和6所英國大學(xué)共同開展的一個(gè)項(xiàng)目正致力于探索歐洲未開發(fā)的鈷儲量,包括波蘭、希臘、馬其頓和科索沃。目前,歐洲境內(nèi)的鈷產(chǎn)量不到0.1%,但歐洲國家卻使用了全球鈷產(chǎn)量的30%左右。這是歐洲急需改變的事實(shí)。2021年,歐洲議會回應(yīng)了一項(xiàng)關(guān)于關(guān)鍵原材料的行動(dòng)計(jì)劃。來自德國的歐洲議會議員Hildegard Bentele概述了議會的想法,他提到了加強(qiáng)歐洲原材料聯(lián)盟,關(guān)于儲存和回收的新舉措,以及最重要的是在國內(nèi)“積極尋找材料”。

然而,鑒于所有人都承認(rèn)進(jìn)口仍將是必不可少的,Bloodworth指出,進(jìn)口實(shí)際上是關(guān)于信息的整合。他認(rèn)為,來自英國的需求“要求我們有一個(gè)相當(dāng)開放的貿(mào)易政策”,這需要我們真正了解這些貿(mào)易路線的漏洞。英國地質(zhì)調(diào)查局(BGS)在這些問題上為英國政府提供咨詢方面發(fā)揮著重要作用。這不僅僅是了解世界上哪些地方在開采這種材料,也是對它的提煉地點(diǎn)的了解。

在這些談話中,對這個(gè)問題的認(rèn)識似乎一次又一次地出現(xiàn)。綠色技術(shù)聽起來很理想,但正如自然歷史博物館地球科學(xué)負(fù)責(zé)人Richard Herrington明確表示的那樣:“社會需要了解,環(huán)保是需要原材料成本的?!?/section>

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很大一部分原材料被送往中國加工成技術(shù)。該工廠由江西綠色能源公司擁有,主要向歐盟和美國出口光伏板


這是Moore感到特別有熱情的事情,最重要的是,這是她想傳達(dá)的信息。她強(qiáng)調(diào)說:“隨著對其中一些金屬的需求增加,這個(gè)問題不會消失。我們已經(jīng)習(xí)慣于將我們的環(huán)境義務(wù)出口到其他地方,我們很高興讓有其他人來生產(chǎn)我們的手機(jī)或電動(dòng)汽車所需的材料。我們一直沒有把采礦作業(yè)和使用礦業(yè)資源這兩者真正聯(lián)系起來。


她總結(jié)道:“我不是說采礦業(yè)不好,雖然它的記錄確實(shí)并不可觀,但我堅(jiān)信,采礦業(yè)可以以一種更可持續(xù)的方式前進(jìn),最大限度地減少對地球的破壞,并使我們能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。因?yàn)槲覀兎浅F惹械匦枰獙?shí)現(xiàn)凈零排放?!?/section>


關(guān)鍵的過渡金屬


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鋰:一種柔軟的銀白色金屬,是鋰離子電池的關(guān)鍵成分。從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車,鋰離子電池被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。鋰大量存在于地殼中,其儲備足以滿足需求。因此,盡管它對綠色技術(shù)很重要,但并不在歐盟的“關(guān)鍵”金屬清單上。國內(nèi)使用的大部分原鋰來自拉丁美洲和澳大利亞,主要在中國和其他亞洲國家加工并制成電池。

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鈷:一種銀灰色的金屬,主要作為銅和鎳開采的副產(chǎn)品,是鋰離子電池陰極的重要組成部分。全球70%以上的鈷產(chǎn)自剛果民主共和國。由于需求日益增加,生產(chǎn)高度集中,鈷被認(rèn)為是一種“關(guān)鍵”金屬。


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:一種帶有金色光澤的銀白色金屬,預(yù)計(jì)將在未來電池中占更大的比例。鎳在其他地方已經(jīng)被廣泛使用,尤其是在不銹鋼生產(chǎn)中,而且鎳礦分布在幾個(gè)不同的國家,這意味著對其供應(yīng)的擔(dān)憂較少。


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稀土元素(REEs):由17種化學(xué)性質(zhì)相似的元素組成,對一系列技術(shù)非常重要。釹和鐠,合稱“NdPr”,用于電動(dòng)機(jī)的磁鐵,由于需求和價(jià)格的上漲,最近頻繁出現(xiàn)在新聞中。中國是全球最大的稀土生產(chǎn)國,占全球稀土年產(chǎn)量的近60%。其余的40%大部分來自美國、緬甸、澳大利亞和馬達(dá)加斯加。由于潛在的供應(yīng)問題,它們被認(rèn)為是“關(guān)鍵”材料。(來源:geographical)


翻譯:世界鉑金投資協(xié)會


提示:本文信息僅供參考,不代表世界鉑金投資協(xié)會的觀點(diǎn),不構(gòu)成或不應(yīng)被認(rèn)為是世界鉑金投資協(xié)會的投資建議。


注:此新聞稿選取自國外行業(yè)新聞網(wǎng)站的實(shí)時(shí)行業(yè)新聞,經(jīng)由世界鉑金投資協(xié)會翻譯并編輯成中文新聞稿,供讀者閱讀參考。為了尊重知識產(chǎn)權(quán),任何媒體若要轉(zhuǎn)載,請務(wù)必注明文章的原出處及翻譯稿出處。



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