Μπαταρίες λιθίου και μαγνήτες νεοδυμίου, ανανεώνουν την ενέργεια στην ηλεκτροκίνηση
Η δυσκολία ή η παρεμπόδιση πρόσβασης και παροχής ορισμένων μετάλλων, ιδίως σπάνιων γαιών, λιθίου και κοβαλτίου, μπορούν να προκαλέσουν απρόβλεπτες συνέπειες και εξελίξεις στις αλυσίδες προμήθειας τους, με αποτέλεσμα την διακοπή ή ακόμη και την ακύρωση παραγωγής μπαταριών λιθίου και ανεμογεννητριών, και κατ’επέκταση την αδυναμία επίτευξης της προβλεπόμενης μείωσης εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα.
Νέο τοπίο για τις ορυκτές πρώτες ύλες της Ευρώπης
Τόσο η ευρωπαϊκή πράσινη συμφωνία, με τον γενικό στόχο να καταστεί η Ευρώπη κλιματικά ουδέτερη, όσο και η νέα βιομηχανική στρατηγική της ΕΕ, θεωρούν ότι η διαθεσιμότητα και διασφάλιση επάρκειας των ορυκτών πρώτων υλών αποτελούν απαραίτητη προϋπόθεση και θέμα στρατηγικής σημασίας, προκειμένου να πετύχουν και να εκπληρώσουν τους στόχους τους. Οι πρακτικές κυκλικής οικονομίας και οι αποτελεσματικές αλυσίδες αξίας, που βασίζονται σε κρίσιμα και άλλα ορυκτά και μέταλλα, έχουν αποφασιστική συμμετοχή και σημαντική συμβολή στην προώθηση και εφαρμογή τεχνολογιών και βιομηχανικών οικοσυστήματων που υποστηρίζουν την υλοποίηση της ενεργειακής μετάβασης (Σχ.1). Στην κατέυθυνση αυτή, η δυναμική, υπέυθυνη και αξιόπιστη αξιοποίηση ευρωπαϊκών κοιτασμάτων, αποτελεί βασική προϋπόθεση για την τεχνολογική καινοτομία, την κλιματικά φιλική βιομηχανία και τη βιώσιμη ανάπτυξη. Για την αποτελεσματική αντιμετώπιση της γρήγορα αυξανόμενης ζήτησης, απαιτείται παραγωγή ορυκτών πρώτων υλών τόσο από πρωτογενείς, όσο και από δευτερογενείς κοιτασματολογικές πηγές.
Αυξανόμενες ανάγκες σε αλυσίδες αξίας ορυκτών πρώτων υλών
Η διαρκώς και σταθερά αυξανόμενη ζήτηση για ορυκτές πρώτες ύλες συνδέεται κυρίως με την αναδυόμενη ψηφιακή επανάσταση, την καινοτομία στην ηλεκτρονική βιομηχανία και την ηλεκτροκίνηση, την τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης και τη μετάβαση σε ένα μέλλον με χαμηλές εκπομπές άνθρακα και μειωμένη παραγωγή αποβλήτων. Νέες ορυκτές πρώτες ύλες, όπως το γερμάνιο, το γκάλιο, το ίνδιο, το δυσπρόσιο, το βανάδιο, έρχονται στο παραγωγικό και τεχνολογικό προσκήνιο. Η εξορυκτική βιομηχανία καλείται να τροποποιήσει υφιστάμενες ή να δημιουργήσει νέες αλυσίδες αξίας, ξεκινώντας από την κοιτασματολογική έρευνα μέχρι την μεταλλευτική παραγωγή των ορυκτών πρώτων υλών που απαιτούν οι καινοτόμες τεχνολογίες (π.χ. μπαταρίες λιθίου, μαγνήτες νεοδυμίου, ανεμογεννήτριες, φωτοβολταϊκά), για να είναι έτσι εφικτή η υλοποίηση των νέων βιομηχανικών οικοσυστημάτων (π.χ. ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ηλεκτροκίνηση, ψηφιακή διακυβέρνηση). Η ένταση της οικονομίας και της κοινωνίας για την εξασφάλιση του αναγκαίου αποθεματικού δυναμικού και της απαιτούμενης προμήθειας θα συνεχίσει να είναι εξαιρετικά υψηλή, ειδικά για κρίσιμες ορυκτές πρώτες ύλες που συνδέονται σχεδόν κατά 60% με επιχειρήσεις υψηλής τεχνολογίας. Η Κίνα παράγει σήμερα περίπου τις περισσότερες ορυκτές πρώτες ύλες που απαιτούνται για στρατηγικές αλυσίδες αξίας και σχετικά βιομηχανικά οικοσυστήματα της ΕΕ, όπως αυτά που αναφέρονται παραπάνω. Στην πραγματικότητα, η Κίνα κυριαρχεί σε όλα τα στάδια και τομείς (εξόρυξη, επεξεργασία, μεταλλουργία, τελικά προϊόντα) των αλυσίδων αξίας για τις περισσότερες από τις κρίσιμες ορυκτές πρώτες ύλες. Η εξαρτημένη αυτή σχέση εισαγωγών ορυκτών πρώτων υλών (π.χ. λίθιου, κοβαλτίου, σπάνιων γαιών) μπορεί να επηρεάσει βιομηχανικές μονάδες μπαταριών και μόνιμων μαγνητών που σχεδιάζονται στην ΕΕ, με προβλεπόμενη έναρξη παραγωγικής τους λειτουργίας στα επόμενα 1 με 3 χρόνια.
Μαγνήτες νεοδυμίου για ανανεώσιμη ενέργεια και ηλεκτροδότηση
«Από τα κοιτάσματα ορυκτών σπάνιων γαιών και τα οξείδια νεοδυμίου και δυσπρόσιου, στην τεχνολογία μόνιμων μαγνητών.»
Τα ορυκτά και τα μέταλλα είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη και παροχή τεχνολογιών παραγωγής χαμηλών εκπομπών άνθρακα μέσα από εφαρμογές και χρήσεις «πράσινης» ενέργειας. Τα ορυκτά και τα μέταλλα είναι επίσης θεμελιώδη για να καταστήσουν τις κοινωνίες πιο ανθεκτικές στην κλιματική αλλαγή, στη βάση τεχνολογικών αλυσίδων αξίας που υποστηρίζουν την εφαρμογή βιομηχανικών συστημάτων ανανεώσιμης ενέργειας και ηλεκτροκίνησης (Πιν. 1). Η ταχεία αντικατάσταση κινητήρων αυτοκινήτων εσωτερικής καύσης με ηλεκτρική τεχνολογία, στην βάση χρήσης μόνιμων μαγνητών, καθώς και η ευρύτερη εφαρμογή της αιολικής και ηλιακής ενέργειας οδηγούν στην διαρκώς αυξανόμενη ζήτηση για εξόρυξη και παραγωγή ορυκτών πρώτων υλών, όπως είναι το νεοδύμιο, το δυσπρόσιο και αλλα μέταλλα της ομάδας σπάνιων γαιών (Σχ.2). Η διασφάλιση πρόσβασης και προμήθειας τους στηρίζεται σήμερα σε μεγάλο βαθμό, στην εξορυκτική αξιοποίηση πρωτογενών κοιτασμάτων.
Πιν. 1: Αλυσίδα αξίας παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας
Είναι λοιπόν φανερό ότι για την κάλυψη μελλοντικών ενεργειακών αναγκών μέσω ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ο τομέας της ενέργειας θα βρεθεί μπροστά στην ανάγκη μαζικής χρήσης ανεμογεννητριών και φωτοβολταϊκών. Κατά συνέπεια, η κατανάλωση ορυκτών πρώτων υλών που απαιτούνται για την κατασκευή ανεμογεννητριών και ηλιακών συλλεκτών αναμένεται να αυξηθεί δραστικά τις επόμενες δεκαετίες. Όπως σημειώθηκε, η βιομηχανία της ΕΕ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις εισαγωγές για πολλές πρώτες ύλες ορυκτών και σε ορισμένες περιπτώσεις είναι ευάλωτη σε κάθε γεγονός που επηρεάζει την ομαλότητα πρόσβασης και προμήθειας τους. Σε κάθε περίπτωση, όλα αυτά εγείρουν ανησυχίες σχετικά με τη διαθεσιμότητα ορισμένων από τις ορυκτές πρώτες ύλες που απαιτούνται για την επίτευξη των μελλοντικών στόχων ανάπτυξης τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Σε μια από τις πιο αξιόπιστες προσεγγίσεις, η ετήσια ζήτηση της ΕΕ για τις σπάνιες γαίες μόνιμων μαγνητών θα αυξηθεί 6 φορές το 2030 και μέχρι 15 φορές το 2050 σε σύγκριση με τα επίπεδα του 2018. Έτσι, σύμφωνα με τους στόχους της ΕΕ για την απαλλαγή από τον άνθρακα, η ανάπτυξη ανεμογεννητριών από μόνη της θα απαιτεί το μεγαλύτερο μέρος του νεοδυμίου, πρασεοδύμιου, δυσπροσίου και του τερβίου που διατίθενται σήμερα στην αγορά της ΕΕ.
Για την τεχνολογία φωτοβολταϊκών, αναμένεται αύξηση της ζήτησης για όλες τις ορυκτές πρώτες ύλες που χρειάζονται (Πιν. 1). Για παράδειγμα προβλέπεται τετραπλάσια αύξηση του αργύρου και έως 12 φορές αύξηση του πυριτίου το 2050. Για το κάδμιο, το γάλλιο, το ίνδιο, το σελήνιο και τελλούριο η ζήτηση θα αυξηθεί έως και 40 φορές το 2050. Η υψηλότερη ζήτηση το 2050 αναμένεται για το γερμάνιο, το οποίο μπορεί να αυξηθεί μέχρι και 86 φορές σε σύγκριση με τις τιμές του 2018. Δεδομένων των τεχνολογιών αιολικής και ηλιακής ενέργειας που σχετίζονται με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, μια τόσο υψηλή αύξηση της ζήτησης θα ασκήσει περαιτέρω πίεση στη μελλοντική διαθεσιμότητα ορισμένων ορυκτών πρώτων υλών. Προκύπτει γενικά ότι η μετάβαση της ΕΕ στις τεχνολογίες πράσινης ενέργειας ενδέχεται να απειληθεί από την δυνατότητα πρόσβασης, παραγωγής και διασφάλισης επάρκειας για τις ορυκτές πρώτες ύλες, όπως είναι το γερμάνιο, το τελλούριο, το γάλλιο, το ίνδιο, το σελήνιο και το πυρίτιο για φωτοβολταϊκές κυψέλες, και οι σπάνιες γαίες για ανεμογεννήτριες (Σχ. 2).
Μπαταρίες λιθίου για ενεργειακή αυτονομία στην ηλεκτροκίνηση
«Από τα κοιτάσματα ορυκτών λιθίου, νικελίου, κοβαλτίου και γραφίτη, στην τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου».
Οι μπαταρίες λιθίου αποτελούν βασική τεχνολογία στην πράσινη Ευρώπη. Η ευρωπαϊκή αλυσίδα αξίας ηλεκτρικών οχημάτων είναι στρατηγικής σημασίας για την ΕΕ και το βιομηχανικό οικοσύστημα ηλεκτροκίνησης (Σχ. 2). Οι μπαταρίες λιθίου μαζί με τους μαγνήτες νεοδυμίου συμβάλλουν, περισσότερο ίσως από κάθε τεχνολογική καινοτομία, στην ενεργειακή μετάβαση και στην κατεύθυνση προς μια ουδέτερη από το κλίμα οικονομία. Έτσι λοιπόν, βρίσκονται σήμερα στο στάδιο κατασκευής, περίπου 143 μεγάλα εργοστάσια μπαταριών ιόντων λιθίου σε όλο τον κόσμο, από τα οποία 107 θα γίνουν στην Κίνα, 14 στην ΕΕ και 9 στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ήδη στην Ευρώπη η παρουσία τους αναμένεται να αποτελέσει σημαντικό παράγοντα ανταγωνιστικής δυναμικής της ευρωπαϊκής βιομηχανίας, μέσα από την δημιουργία θέσεων εργασίας και την στήριξη της οικονομικής ανάπτυξης. Στην κατεύθυνση αυτή προωθείται μια διευρωπαϊκή προσέγγιση που μπορεί να ανταποκρίνεται σε ολοκληρωμένη και συνολική παραγωγική λειτουργία των τεχνολογικών αλυσίδων αξίας μαγνητών και μπαταριών, ξεκινώντας από την κοιτασματολογική εξόρυξη και επεξεργασία μέχρι την παραγωγή και την χρήση των ορυκτών πρώτων υλών που χρειάζονται για την κατασκευή τους. Συγκεκριμένα οι μπαταρίες χρειάζονται γραφίτη, κοβάλτιο, λίθιο και νικέλιο για την αποθηκεύση της ενέργειας, ενώ οι μόνιμοι μαγνήτες θέλουν νεοδύμιο, δυσπρόσιο, καθώς και περισσότερο χαλκό και ψευδάργυρο (Πίν. 2) για την ηλεκτροδότηση του κινητήρα αυτοκινήτου.
Πιν.2: Αλυσίδα αξίας ηλεκτρικών οχημάτων
Σύμφωνα με την ανακοίνωση της νέας ευρωπαϊκής λίστας κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών για το 2020, για τις μπαταρίες που θα απαιτήσει η προβλεπόμενη ανάγκη αποθήκευσης ενέργειας, η ΕΕ θα χρειαστεί μέχρι και 18 φορές περισσότερο λίθιο και πέντε φορές περισσότερο κοβάλτιο μέχρι το 2030 και σχεδόν 60 φορές περισσότερο λίθιο και 15 φορές περισσότερο κοβάλτιο το 2050, σε σύγκριση με τις σημερινές ανάγκες για ολόκληρη την οικονομία της ΕΕ (Σχ. 3). Νέες προβλέψεις αναφέρουν ότι η ζήτηση για μέταλλα σπάνιων γαιών μόνιμων μαγνητών θα αυξάνεται με 9,7% τον χρόνο. Το νεοδύμιο, το τέρβιο, το δυσπρόσιο και το πρασεοδύμιο θα πρέπει να εξορυχθούν και να ανακυκλωθούν σε μεγαλύτερες ποσότητες, και η παραγωγή θα πρέπει να αυξηθεί μέχρι και δώδεκα φορές το 2050, σε σύγκριση με την σημερινή.
Κοιτασματολογικό δυναμικό κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών εντός της Ευρώπης
Πρωτογενείς κοιτασματολογικές πηγές
Η Ευρώπη διαθέτει αξιοποιήσιμο δυναμικό πρωτογενών κοιτασμάτων κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών (Σχ. 4). Το γεωλογικό της υπόβαθρο και περιβάλλον ευνοούν και συμβάλλουν στον σχηματισμό μεταλλοφόρων συστημάτων και την παρουσία μεταλλογενετικών περιοχών με έντονο ενδιαφέρον κοιτασματολογικής έρευνας για κρίσιμες και άλλες ορυκτές πρώτες ύλες. Το πρόβλημα λοιπόν παραγωγικής υστέρησης δεν είναι γεωλογικό, ούτε μεταλλογενετικό. Οι νέες τεχνολογίες γεωλογικής και κοιτασματολογικής έρευνας, με έμφαση στις κρίσιμες και άλλες στρατηγικές ορυκτές πρώτες ύλες, εφαρμόζονται και λειτουργούν πλέον αποτελεσματικά, κυρίως σε ότι αφορά στην υπεύθυνη εξόρυξη, καθώς και στην βιώσιμη εκμετάλλευση τους. Φυσικά, η όποια προοπτική αξιοποίησης τους οφείλει να επιταχυνθεί με δεδομένη την χρονική περιόδο των περίπου 10 χρόνων που απαιτούνται, από την κοιτασματολογική έρευνα μέχρι την εξόρυξη, για να μπορέσει να υπάρξει η παραγωγή κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών από ευρωπαϊκά κοτάσματα.
Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί λιθίου στον κόσμο είναι η Αυστραλία, η Χιλή, η Αργεντινή και η Κίνα. Η ΕΕ, αν και δεύτερη στην κατανάλωση λιθίου στον κόσμο, δεν έχει στο εσωτερικό της κάποιες δραστηριότητες εξόρυξης λιθίου, εκτός από μια πολύ περιορισμένη παραγωγή στην Ιβηρική χερσόνησο. Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικές κοιτασματολογικές δυνατότητες σε σχέση με την παρουσία ορυκτών λιθίου σε πηγματιτικά πετρώματα (Σχ. 5) που θα μπορούσαν να καλύψουν σε μεγάλο βαθμό τις ανάγκες της ευρωπαϊκής βιομηχανίας μπαταριών. Προηγμένα έργα κοιτασματολογικής έρευνας και παραγωγικής αξιοποίησης λιθίου βρίσκονται σε εξέλιξη στην Αυστρία, την Τσεχική Δημοκρατία, την Πορτογαλία, την Γερμανία, τη Φινλανδία, την Ισπανία και τη Σουηδία.
Το κοβάλτιο εξάγεται κυρίως σαν παραπροϊόν της εξόρυξης νικελίου ή χαλκού. Περίπου το 50% της παγκόσμιας παραγωγής κοβαλτίου προέρχεται από τη βιομηχανία εξόρυξης νικελίου, ενώ το 44% προέρχεται από την εξόρυξη χαλκού και μόνο το 6% από την εξόρυξη όπου το κοβάλτιο είναι ο κύριος κοιτασματολογικός στόχος εξόρυξης. Σε παγκόσμιο επίπεδο, το κοβάλτιο εξορύσσεται σε 19 χώρες, με τους μεγαλύτερους παραγωγούς να είναι η Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό (με περισσότερο από 60% της συνολικής παγκόσμιας παραγωγής), η Κίνα (6%) και ο Καναδάς (5%). Στην περίπτωση της ΕΕ, το 2% της παγκόσμιας παραγωγής καλύπτεται από τη Νέα Καληδονία (λόγω της εδαφικής σχέσης με την Γαλλία) και 1% από τη Φινλανδία, όπου συνπαράγεται μαζί με την εξόρυξη νικελίου ή χαλκού σε τέσσερα ορυχεία (Sotkamo, Kevitsa, Hitura και Kylylahti) (Σχ. 5). Τα λατεριτικά κοιτάσματα νικελίου αποτελούν σημαντική πηγή δυνητικής παραγωγής κοβαλτίου, γεγονός που ενδεχομένως να ενδιαφέρει και την Ελλάδα, κυρίως ως προς την διενέργεια περαιτέρω έρευνας προς την ίδια κατεύθνση τόσο στο πλαίσιο των μεταλλείων της ΛΑΡΚΟ (Σχ. 5), όσο και των νικελιούχων μεταλλοφοριών στο ανατολικό και δυτικό Βέρμιο (Σχ. 6).
Σχ. 6: Στην βόρεια Ελλάδα η δυναμικότητα των μεταλλοφόρων συστημάτων περιλαμβάνει και την προοπτική περαιτέρω κοιτασματολογικής έρευνας με στόχο την παρουσία κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών όπως είναι το κοβάλτιο και το αντιμόνιο
Σημαντικά ορυχεία εξόρυξης μεταλλεύματος με θειούχο νικέλιο βρίσκονται στη Βόρεια Αμερική, την Αυστραλία, την Κίνα, τη Ρωσία και τη Γροιλανδία. Στην ΕΕ, κοιτάσματα νικελίου εξορύσσονται στη Φινλανδία, την Ελλάδα και σε μικρότερη κλίμακα στην Ισπανία. Όπως στην περίπτωση του κοβαλτίου, η Νέα Καληδονία (Γαλλία) είναι ένας σχετικά μεγάλος παραγωγός και νικελίου. Από το συνολικό παραγόμενο νικέλιο, περίπου το 60% προέρχεται από λατερίτες, όπως είναι τα κοιτάσματα στην Ελλάδα, και το 40% από θειούχα μεταλλεύματα, όπως στη Φινλανδία.
Η Κίνα είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός γραφίτη στον κόσμο με σχεδόν το 70% της παγκόσμιας ετήσιας παραγωγής, ακολουθούμενη από την Ινδία και τη Βραζιλία. Υπάρχει πολύ μικρή παραγωγή στην ΕΕ, στην Αυστρία και τη Γερμανία, η οποία αντιπροσωπεύει το 0,05% της παγκόσμιας παραγωγής. Στη Σουηδία, πραγματοποιείται προχωρημένη κοιτασματολογική έρευνα γραφίτη με τις πρώτες αποθεματικές εκτιμήσεις να ανέρχονται περίπου στα τρία εκατομμύρια τόνους. Στην Ελλάδα το ΙΓΜΕ έχει στο παρελθόν πραγματοποιήσει γεωτρητική έρευνα στις Θέρμες της Ξάνθης, καθώς και σε άλλες περιοχές της δυτικής κυρίως Ροδόπης.
Οι σπάνιες γαίες, που ήταν πολύ κρίσιμες ορυκτές πρώτες ύλες πριν από μια δεκαετία, βρίσκονται για άλλη μια φορά στο γεωπολιτικό επίκεντρο και διεμπορική αντιπαράθεση. Αυτό μπορεί να έχει αντίκτυπο στις βιομηχανικές αλυσίδες αξίας της ΕΕ, ιδίως σε αυτές που έχουν σχέση με την ηλεκτροκίνηση και τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Είναι συνεπώς ανάγκη, περισσότερο από κάθε άλλη φορά, η διασφάλιση βιώσιμης και ολοκληρωμένης λειτουργίας της αλυσίδας αξίας τεχνολογίας μόνιμων μαγνητών νεοδυμίου, από την εξόρυξη, το μεταλλείο και τη μονάδα επεξεργασίας μέχρι τα προϊόντα τελικής χρήσης.
Οι σπάνιες γαίες είναι μια ομάδα από 17 χημικά παρόμοια στοιχεία, που διαχωρίζονται σε μέταλλα της υπο-ομάδας ελαφρών σπάνιων γαιών και σε μέταλλα της υπο-ομάδας βαριών σπάνιων γαιών. Στον περιοδικό πίνακα στοιχείων ελαφριές είναι αυτές, από το λανθάνιο μέχρι το σαμάριο, και βαριές αυτές, από το ευρώπιο μέχρι το λουτίσιο, συν το ύττριο. Ορισμένα μέταλλα στην υπο-ομάδα των βαριών είναι σημαντικές ορυκτές πρώτες ύλες σε εφαρμογές τεχνολογίας αιχμής, όπως το νεοδύμιο, το δυσπρόσιο και το πρασεοδύμιο για μόνιμους μαγνήτες υψηλής αντοχής που χρησιμοποιούνται σε ανεμογεννήτριες, σκληρούς δίσκους και κινητήρες σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Η ζήτηση για αυτά τα μέταλλα αναμένεται να αυξηθεί με ρυθμό περίπου 10% τον χρόνο, αν και ο ξέφρενος ρυθμός τεχνολογικής εξέλιξης και ανάπτυξης σημαίνει ότι η ακριβής πρόβλεψη είναι πολλές φορές δύσκολη. Η εξόρυξη πρωτογενών κοιτασμάτων ορυκτών σπάνιων γαιών προβλέπεται ότι θα συνεχίσει να είναι η πιο σημαντική πηγή παραγωγής τους. Το περίπου 60 % (το χαμηλότερο μερίδιο από πλευράς Κίνας μέχρι σήμερα λόγω της αυξανόμενης παραγωγής εξόρυξης στην Αυστραλία που σήμερα ανέρχεται στο 10% της παγκόσμιας παραγωγής) όλων των μετάλλων σπάνιων γαιών που εισέρχονται στην παγκόσμια αγορά παράγεται στην Κίνα. Πολλές χώρες, συμπεριλαμβανομένης της ΕΕ, πρέπει να εισάγουν σχεδόν όλα τα μέταλλα σπάνιων γαιών, είτε σαν ορυκτές πρώτες ύλες είτε σαν τελικά προϊόντα, όπως σε μορφή οξειδίων για τους μαγνήτες. Για το λόγο αυτό, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή έχει προσδιορίσει τα μέταλλα σπάνιων γαιών σαν κρίσιμες ορυκτές πρώτες ύλες με αυξημένο τον κίνδυνο ως προς τον βαθμό δυνατότητας πρόσβασης και προμήθειας τους. Πρόσφατη έρευνα επισημαίνει ότι το νεοδύμιο, το πρασεοδύμιο, το δυσπρόσιο, το ευρώπιο, το τέρβιο και το ύττριο είναι οι πιο κρίσιμες σπανιες γαίες λόγω της χρήσης τους στους μόνιμους μαγνήτες, τις μπαταρίες και άλλες εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας.
Όπως αναφέρθηκε, οι μόνιμοι μαγνήτες, για αποδοτικούς ηλεκτρικούς κινητήρες, είναι η πιο σημαντική εφαρμογή μετάλλων σπάνιων γαιών, ιδίως νεοδυμίου, πρασεοδύμιου και δυσπροσίου. Για παράδειγμα, πάνω από το 90% όλων των νέων ηλεκτρικών οχημάτων θα είναι εξοπλισμένα με ηλεκτροκινητήρα μόνιμου μαγνήτη που περιέχει περίπου 2 κιλά μεταλλικό νεοδύμιο και πρασεοδύμιο. Κάθε γεννήτρια αιολικής ενέργειας απαιτεί περίπου 200 κιλά σπάνιων γαιών ανά 1 MW ενεργειακής δυναμικότητας. Αναφέρεται ότι ένα ετήσιο έλλειμμα 65.000 τόνων μεταλλεύματος σπάνιων γαιών αναμένεται από το 2030 και μετά. Επιπλέον, νέες προβλέψεις αναφέρουν ότι το νεοδύμιο, το τέρβιο, το δυσπρόσιο και το πρασεοδύμιο θα πρέπει να εξαχθούν και να ανακυκλωθούν σε μεγαλύτερες ποσότητες, και ότι η παραγωγή τους θα πρέπει να αυξηθεί μέχρι και δώδεκα φορές έως το 2050 σε σύγκριση με τηνσημερινή. Οι όποιες αναταράξεις στην διαθεσιμότητα τους θα απειλούσε τη μετάβαση της ΕΕ στην πράσινη ενέργεια και σε μια ουδέτερη από το κλίμα βιομηχανία. Η ΕΕ δεν έχει κάποια εξορυκτική δραστηρίότητα σπάνιων γαιών. Η πρωτοβουλία της ΕΕ για τη νέα λίστα κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών αυξάνει το ενδιαφέρον αξιοποίησης σουηδικών κοιτασμάτων, όπως στη περιοχή Norra Kärr, αλλά και παρόμοιων ερευνητικών στόχων στην Φινλανδία, όπως στην περιοχή Sokli (Σχ. 7). Στην Ελλάδα ενδεχόμενο ενδιαφέρον περαιτέρω κοιτασματολογικής έρευνας παρουσιάζουν οι μοναζιτικοί παράκτιοι άμμοι στην Νέα Πέραμο Καβάλας, καθώς και τα λατεριτικά και βωξιτικά μεταλλοφόρα συστήματα στην Στερεά Ελλάδα.
Δευτερογενείς κοιτασματολογικές πηγές
Η αυξανόμενη κατανάλωση κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών δημιουργεί την ανάγκη για αποτελεσματική αντιμετώπιση της μεγάλης ζήτησης τους, τόσο από πρωτογενείς όσο και από δευτερογενείς πηγές. Βέβαια, παρά το γεγονός ότι ο βαθμός ανακύκλωσης και επανάχρησης τείνει αυξανόμενος, οι ποσότητες που προκύπτουν δεν είναι, ούτε θα είναι σε θέση ποτέ, από μόνες τους να καλύψουν το μεγάλο κενό που προβλέπεται να υπάρξει μεταξύ ζήτησης και διαθέσιμων ορυκτών πρώτων υλών μέχρι το 2050.
Όσον αφορά στη δευτερογενή εξόρυξη από μεταλλευτικά απόβλητα (π.χ. στείρα εξόρυξης, τέλματα εμπλουτισμού), καθώς και άλλα απόβλητα που παράγονται κατά τη διάρκεια της αλυσίδας αξίας ορυκτών πρώτων υλών, αυτή την περίοδο διεξάγονται έρευνες σχετικά με την γεωλογία, κοιτασματολογία, ορυκτολογία και γεωχημία σωρών μεταλλευτικών αποβλήτων που σχετίζονται κυρίως με ιστορικές κυρίως εξορυκτικές δραστηριότητες σε ολόκληρη την ΕΕ. Υπολογίζεται ότι υπάρχουν περίπου 3.500 ενεργοί χώροι μεταλλευτικών αποβλήτων σε όλο τον κόσμο, ενώ οι πληροφορίες σχετικά με τον αριθμό των αντίστοιχων ιστορικών χώρων δεν είναι είναι επί του παρόντος γνωστός. Για παράδειγμα, σύμφωνα με σχετική έρευνα, η ποσότητα των στείρων εξόρυξης που παράγονται κάθε χρόνο μόνο από τη βιομηχανία χαλκού, ανέρχεται σε 2,9 δις τόνους, ενώ η μεταλλευτική παραγωγή προσθέτει με τη σειρά της επιπλέον 1,6 δις τόνους τελμάτων. Υποθέτοντας, για παράδειγμα, ότι ένα ορυχείο χαλκού παρήγαγε 1 εκ τονους μετάλλου κατά τη δεκαετία του 1990 με ποσοστό ανάκτησης 90%, τότε το υπόλοιπο 10% του χαλκού, περίπου 111 000 τόνοι, κατέληξε και βρίσκεται στους σωρούς των αποβλήτων.
Σε κάθε περίπτωση, η βελτίωση της αποτελεσματικής και ολιστικής εκμετάλλευσης κοιτασμάτων στην κατεύθυνση αξιοποίησης κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών περιλαμβάνεται επίσης στο σχέδιο δράσης για την κυκλική οικονομία, αλλά και στην οδηγία της ΕΕ για τα απόβλητα εξόρυξης. Επιπλέον, η οδηγία ορίζει συγκεκριμένες απαιτήσεις και κανόνες τόσο για την ελαχιστοποίηση όσο και για την ανακύκλωση των εξορυκτικών αποβλήτων. Σε αυτό το πλαίσιο, η Επιτροπή προτείνει την χαρτογράφηση διαθεσιμότητας δευτερογενών κοιτασματολογικών πηγών κρίσιμων και άλλων ορυκτών πρώτων υλών, τόσο σε ιστορικά απόβλητα εγκατελειμμένων μεταλλείων και λατομείων, όσο και σε αποθέσεις ενεργών σήμερα δραστηριοτήτων εξόρυξης, με στόχο να εντοπίσει εφικτά και βιώσιμα έργα ανακύκλωσης και επανάχρησης ορυκτών πρώτων υλών μέχρι το 2022. Η Επιτροπή τονίζει επίσης ότι η εξόρυξη και η επεξεργασία πρέπει να γίνονται με πιο πράσινες διαδικασίες. Η Σουηδία βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της κυκλικής οικονομίας και έχει ήδη αυξήσει τη χρήση δευτερογενών πηγών, βάση της οποίας μετατρέπει τα απόβλητα σε εκμεταλλεύσιμες ορυκτές πρώτες ύλες. Για παράδειγμα, η μεταλλευτική εταιρεία LKAB προβλέπει ήδη το 2027, μέσα από την ανακλυκλωση αποβλήτων/παραπροϊόντων απατίτη που προκύπτουν από την εξόρυξη και επεξεργασία σιδηρομεταλλεύματος, να παράγει το 30% σπάνιων γαιών που χρειάζεται η ευρωπαϊκή βιομηχανία και 5 φορές περισσότερο φώσφορο από την ποσότητα που καταναλώνει σήμερα η Σουηδία (Σχ. 7). Επίσης, η σουηδική κυβέρνηση, στο πλαίσιο της μεταλλευτικής στρατηγικής της χώρας, ανέθεσε στον εθνικό φορέα Γεωλογικής Έρευνας Σουηδίας να χαρτογραφήσει το δυναμικό των μεταλλευτικών και εξορυκτικών αποβλήτων της χώρας σε σχέση κυρίως με την κοιτασματολογική παρουσία κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών, και πιο συγκεκριμένα αυτών που υποστηρίζουν τις τεχνολογίες μπαταριών λιθίου και μαγνητών νεοδυμίου (Σχ. 2). Στην Ελλάδα έχουν καταγραφεί και περιγραφεί, σε σχετική βάση δεδομένων, 127 θέσεις σωρών μεταλλευτικών αποβλήτων που ενδεχόμενα χρήζουν περαιτέρω κοιτασματολογικής έρευνας (Σχ. 8).
Η ΕΕ, στο πλαίσιο εφαρμογής πρακτικών κυκλικής οικονομίας εξετάζει επίσης το δυναμικό δευτερογενών πηγών κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών που συνδέονται με την ανακύκλωση ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών αποβλήτων «ξοφλημένων» προϊόντων μετά το τέλος του κύκλου ζωής τους. Σε αυτήν την περίπτωση, η δυνατότητα εφαρμογής τεχνολογικά, οικονομικά και περιβαλλοντικά δόκιμων μεθόδων ανακύκλωσης είναι ζωτικής σημασίας. Για παράδειγμα, πάνω από το 50% ορισμένων μετάλλων, όπως ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος ή η πλατίνα, είναι ανακυλώσιμα και μπορούν να συμβάλλουν στην κάλυψη του 25% της κατανάλωσης τους στην ΕΕ. Για άλλες ορυκτές πρώτες ύλες, ειδικά εκείνες που απαιτούνται και είναι κρίσιμες σε τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ή εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας, όπως μέταλλα σπάνιων γαιών, το γάλλιο και το ίνδιο, η δευτερογενής παραγωγή τους συμβάλλει οριακά στην διαρκώς αυξανόμενη ζήτηση τους και πολύ λίγο στην μείωση εξάρτησης της ΕΕ από εισαγωγές (Σχ. 9). Σύμφωνα με τα διαθέσιμα δεδομένα, λιγότερο από το ένα τρίτο των περίπου 60 μετάλλων ανακυκλώνονται σε ποσοστό πάνω από 50% από δευτερογενείς πηγές, ενώ 34 στοιχεία πολύ χαμηλό βαθμό ανακύκλωσης, με ποσοστό λιγότερο από 1%. Γενικά, η πολυπλοκότητα και η περιβαλλοντικά επικίνδυνη διαδικασία διαχωρισμού και ανακύκλωσης παραμένουν οι μεγαλύτερες προκλήσεις σε ότι αφορά στην δευτερογενή αξιοποίηση ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών αποβλήτων.
Συνοψίζοντας με χρονικό ορίζοντα το 2030
H εφαρμογή της Ευρωπαϊκής Πράσινης Συμφωνίας σημαίνει αντιμετώπιση του διττού στόχου της ανθεκτικότητας της Ευρώπης σε ότι αφορά στην βιώσιμη αυτάρκεια της σε ορυκτές πρώτες ύλες, καθώς και την επίτευξη των προβλεπόμενων στόχων για την μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα προς μια κλιματικά ουδέτερη οικονομία. Η εφαρμογή της Ευρωπαϊκής Πράσινης Συμφωνίας απαιτεί τεράστιες ποσότητες ορυκτών πρώτων υλών. Σε αυτό το πλαίσιο, είναι απαραίτητη η στενή συνεργασία των κρατών μελών, όσον αφορά την πλήρη διερεύνηση και, κατά συνέπεια, εκμετάλλευση του ενδοευρωπαϊκού δυναμικού πρωτογενών και δευτερογενών κοιτασμάτων. Οι απαιτούμενες δράσεις πρέπει να στοχεύουν στην ολοκληρωμένη και βιώσιμη υλοποίηση αλυσίδων αξίας που θεωρούνται στρατηγικής σημασίας.
Η ένταση σχετικά με την διαθεσιμότητα και επάρκεια των απαραίτητων ορυκτών πρώτων υλών είναι ιδιαίτερα υψηλή αφού πολλοί από τους στόχους της Πράσινης Συμφωνίας πρέπει να επιτευχθούν μέχρι το 2030. Η ΕΕ εκτιμά ότι 7-8 εκ νέα ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα κυκλοφορούν κάθε χρόνο στους δρόμους. Αυτό σημαίνει, ότι έως το 2030, θα χρειαστούμε πολύ περισσότερο μαγγάνιο, λίθιο, κοβάλτιο, σπάνιες γαίες, νικέλιο και χαλκό, για να μπορέσουν οι βιομηχανίες αυτοκινήτων να πετύχουν αυτούς τους πολύ φιλόδοξους στόχους παραγωγής. Για παράδειγμα, η ζήτηση του λιθίου έχει αυξηθεί πολύ τους τελευταίους μήνες και αναμένεται να αυξηθεί ακόμη περισσότερο, αφού είναι σίγουρο ότι πολλά από τα νέα εργοστάσια μπαταριών θα βρεθούν στο στάδιο παραγωγής στους επόμενους 12 μέχρι 36 μήνες. Στην πραγματικότητα, το 2030 απέχει μόνο εννέα χρόνια. Εννέα χρόνια είναι περίπου και ο χρόνος που απαιτείται για να ξεκινήσει την παραγωγική του λειτουργία ένα μεταλλείο, από την στιγμή που έχει εντοπιστεί και αξιολογηθεί οικονομοτεχνικά το κοίτασμα. Έτσι, το βασικό ερώτημα και η σχετική πρόκληση που προκύπτουν είναι από πού και πως θα βρεθούν οι ορυκτές πρώτες ύλες μπαταρίας που χρειάζονται. Ή κατά πόσο οι συχνά μη βιώσιμες εισαγωγές, μπορεί να είναι από μόνες τους αρκετές για να τροφοδοτήσουν και να καλύψουν τις αυξημένες ανάγκες της βιομηχανίας ηλεκτρικών αυτοκινήτων.
Επίσης, στόχος είναι η παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας από ανεμογεννήτριες ,να αυξηθεί από ένα δυναμικό της τάξης των 210 γιγαβατώρων στο αντίστοιχο των 350 γιγαβατώρων το 2030, καλύπτοντας από το 14% σήμερα, το 24% της ζήτησης και κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπη. Και μόνο αυτό προξενεί «σεισμικές δονήσεις» σχετικά με την δυνατότητα να υπάρξει πρόσβαση και επαρκείς ποσότητες των σπάνιων γαιών που θα είναι απαραίτητες, και μάλιστα σε μορφές κατάλληλες για χρήση στους μόνιμους μαγνήτες.
Επισημαίνοντας λοιπόν τα παραπάνω, προτείνονται τα παρακάτω:
- Οι μπαταρίες, φωτοβολταϊκά και οι ανεμογεννήτριες χρειάζονται πυρίτιο, γερμάνιο, κοβάλτιο, λίθιο και νικέλιο για την αξιοποίηση και την αποθήκευση της κάθε ανανεώσιμης πηγής ενέργειας
- Η πρόσβαση στα τεχνολογικά μέταλλα είναι αποφασιστικής σημασίας για την ενεργειακή μετάβαση. Οι μπαταρίες λιθίου είναι βασική τεχνολογία στην πράσινη Ευρώπη!
- Η υπεύθυνη παραγωγική αξιοποίηση ενδοευρωπαϊκών κοιτασμάτων ΟΠΥ αποτελεί βασική προϋπόθεση για την τεχνολογική καινοτομία, τα νέα βιομηχανικά οικοσυστήματα και τη βιώσιμη ανάπτυξη.
- Η περιορισμένη και ανεπαρκής πρόσβαση ορυκτών πρώτων υλών δεν επιτρέπει ή καθυστερεί την ανάπτυξη μιας κλιματικά ουδέτερης οικονομίας. Φτάνει μια πανδημία για να αποσταθεροποιήσει ακόμη περισσοτερο τις αξιακές αλυσίδες κρίσιμων ορυκτών πρώτων υλών.
- Η διττή παραγωγή ορυκτών πρώτων υλών από πρωτογενείς και δευτερογενείς κοιτασματολογικές πηγές, είναι ο αποτελεσματικότερος τρόπος για να καλυφθεί η ζήτηση.
- Απαιτείται ευρωπαϊκή συνεργασία για την διασφάλιση παραγωγής ορυκτών πρώτων υλών μπαταριών, μαγνητών και γενικά τεχνολογικών μετάλλων.
- Βασικός στόχος πρέπει να είναι η παροχή ολοκληρωμένων λύσεων σε μια κυκλική, αποτελεσματική χρήση ορυκτών πρώτων υλών, και προς μια βιώσιμη βιομηχανία έτοιμη να αντιμετωπίσει τις σημερινές κοινωνικές προκλήσεις και απαιτήσεις, όπως η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές.
- Η ανάγκη δημιουργίας μιας γενικότερης κοινωνικής αντίληψης που δέχεται ότι τα ορυκτά και τα μέταλλα είναι απαραίτητα για την επίτευξη των κλιματικών στόχων, με την υπέυθυνη πάντα δέσμευση ότι παράγονται βιώσιμα, και στην βάση πρακτικών κυκλικής οικονομίας.
Λαμβάνοντας υπόψη την ταχύτητα των εξελίξεων και στη βάση των αυστηρών προθεσμιών που προβλέπονται, θα πρέπει όλοι μας να αναλάβουμε την ευθύνη που μας αναλογεί, προκειμένου να δρομολογήσουμε και να πετύχουμε την ενεργειακή μετάβαση και μετασχηματισμό, καθώς επίσης και την βιώσιμη διαθεσιμότητα και επάρκεια των ορυκτών πρώτων που χρειάζονται, ώστε ο στόχος προς μια κλιματικά ουδέτερη οικονομία, να γίνει πράξη, και η πράξη να γίνει εφαρμογή και αποτέλεσμα.
Σχετική βιβιογραφία και πηγές
https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en
https://ec.europa.eu/growth/industry/policy_en
https://ec.europa.eu/environment/strategy/circular-economy-action-plan_en
https://ec.europa.eu/environment/resource_efficiency/about/roadmap/index_en.htm
https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/critical_en
https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/critical_en
https://ec.europa.eu/growth/industry/policy/european-battery-alliance_en
https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_20_1542
https://eitrawmaterials.eu/permanent-magnet-recycling-to-secure-the-critical-raw-materials-supply/
https://www.oecd.org/environment/global-material-resources-outlook-to-2060-9789264307452-en.htm
https://www.oecd.org/environment/waste/highlights-global-material-resources-outlook-to-2060.pdf
https://www.resourcepanel.org/reports
Alves Dias, P., Blagoeva, D., Pavel, C. and Arvanitidis, N., Cobalt: demand-supply balances in the transition to electric mobility, EUR 29381 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2018, ISBN 978-92-79-94311-9 (online), doi:10.2760/97710 (online), JRC112285.
Arvanitidis N. (2020): Review of global potential of REE mineral resources, changing criticality, and related supply and value chains. SGU. Contribution to project MaREE- Seabed mining and Blue growth: Exploring the potential of the marine mineral deposits as a sustainable source of Rare Earth Elements.
*Ο Νικόλαος Αρβανιτίδης είναι Δρ Οικονομικός Γεωλόγος και Συντονιστής Ευρωπαϊκών Θεμάτων Ορυκτών Πρώτων Υλών, Γεωλογική Έρευνα της Σουηδίας
9 Iουνίου 2021
energypress
