Šta je zajedničko srebru, silicijumu i galijumu? Ove skupe sirovine su suštinske komponente naših različitih tehnologija solarne energije. Šta je sa neodimijumom, prazeodimijumom i disprozijumom? Ovi retki zemni metali se koriste za izgradnju moćnih magneta u vetroturbinama.
Održavanje naše planete prikladne za život zahteva ubrzane promene na čistu energiju od strane vlada — globalne emisije ugljenika moraju se prepoloviti do 2030. i dostići neto nulu do 2050. godine.
Ali ambicioznija tranzicija čiste energije zahteva više metala i minerala koji se koriste za izgradnju tehnologija čiste energije. Kako globalni energetski sektor prelazi sa fosilnih goriva na čistu energiju, potražnja za plemenitim metalima — poznatim kao kritični minerali — raste.
Upečatljiv primer je litijum, metal koji se koristi u baterijama električnih vozila. Između 2018. i 2022. godine potražnja za litijumom je porasla za 25% godišnje. Prema scenariju neto nula, potražnja za litijumom do 2040. mogla bi biti više od 40 puta veća od 2020. godine.
Trenutni izazov leži u neusklađenosti ponude i potražnje. Predviđena potražnja za kritičnim mineralima premašuje raspoloživu ponudu. Osnovni principi ekonomije diktiraju veće cene ovih minerala.
Pored toga, kritični minerali imaju geografski koncentrisanu ponudu. Ovi metali se dobijaju samo iz nekoliko zemalja i u velikoj meri se prerađuju u Kini.
Kina, na primer, izdvaja 60% i prerađuje 90% svih retkozemnih elemenata. Poređenja radi, zemlja koja najviše proizvodi naftu — Sjedinjene Države — čini samo 18% eksploatacije i 20% prerade u celoj industriji.
Geografska koncentracija može dovesti do dodatnih ograničenja ponude. Indonezija, prvi proizvođač nikla u svetu, postepeno je zabranila izvoz rude nikla u inostranstvo u pokušaju da ojača domaću preradu.
Nedostatak geografske raznolikosti ponude može povećati volatilnost cena. Cene litijuma su porasle za više od 400% u 2022. godini, pre nego što su ponovo pale za 65% 2023. godine. Cijene bakra su porasle u Peruu nakon socijalnih nemira i blokada rudnika.
Kina, koja kontroliše 98% isporuke galijuma, stvorila je skok cena galijuma od 40% u 2023. godini tako što je postavila ozbiljna ograničenja na izvoz iz „razloga nacionalne bezbednosti“.
Ako se ograničenja ponude nastave, cene kritičnih minerala mogle bi postati previsoke. Instalacija čiste energije mogla bi postati preskupa, a vladama bi moglo biti teško da ostvare svoje ciljeve za čistu energiju.
Ravnoteža potražnje i ponude mora se uspostaviti na jedan od dva načina: ili smanjenjem potražnje za kritičnim materijalima ili povećanjem njihove ponude.
Najočigledniji način da se uspostavi ravnoteža između ponude i potražnje — više rudarenja — je težak. Rudarstvo je destruktivno po životnu sredinu i oštećuje ekosisteme i zajednice. Planovi za otvaranje novih rudnika u Francuskoj, Srbiji i Portugalu naišli su na masovno društveno protivljenje, ostavljajući njihovu budućnost neizvesnom.
Otvaranje novog rudnika u proseku može potrajati više od 15 godina, tako da projekti započeti danas mogu stići prekasno. Iako se neki kapaciteti mogu brže izgraditi ponovnim otvaranjem starih rudnika, a neki projekti su već u toku, očekuje se da će neravnoteže u snabdevanju biti neizbežne do 2030. godine.
Osim rudarstva, postoje dva alternativna praktična pristupa. Prvi je smanjenje potražnje za kritičnim mineralima tehnologijama čiste energije. Uz inovacije i istraživanje i razvoj, proizvodi čiste energije mogu se redizajnirati da koriste manje materijala u svakoj generaciji.
Sadržaj srebra u solarnim ćelijama opao je za 80% u jednoj deceniji. Isto tako, katode u novim baterijama električnih vozila sadrže do šest puta manje kobalta od starijih modela.
Druga alternativa je povećanje ponude kritičnih minerala tako što će se oni dobiti iz starijih i korišćenih proizvoda čiste tehnologije putem napredne reciklaže. Otpušteni solarni paneli možda više ne proizvode energiju, ali mogu biti vredan izvor srebra ili silicijuma.
Naše prethodno istraživanje je pokazalo da bi odbačeni solarni paneli mogli nadmašiti nove instalacije do sledeće decenije, jer instalateri žele da zamene starije panele novijim, efikasnijim.
Oporavljanjem kritičnih minerala iz ovog otpada u procesu poznatom kao urbano rudarstvo, mogli bismo pokriti potražnju za materijalima potrebnim za buduće energetske instalacije.
Naše nedavno istraživanje sa našim kolegom Lukom Van Vassenhoveom upoređuje ekonomske posledice ova dva alternativna pristupa. Ako oskudica kritičnih minerala nije ekstremna, smanjenje sadržaja kritičnog materijala u čistim energetskim proizvodima bio bi pravi način.
Međutim, mogu se očekivati neželjene posledice slične povratnom efektu ili Dževonovom paradoksu: poboljšanjem efikasnosti korišćenja kritičnih minerala, proizvođači mogu na kraju da ih troše više.
Pošto proizvodi čiste energije koriste manje kritičnih materijala, njihova poboljšana profitabilnost bi mogla još više povećati proizvodnju. Kao rezultat toga, smanjenje upotrebe materijala po proizvodu neće nužno dovesti do smanjenja ukupne potražnje za kritičnim materijalom.
Nasuprot tome, naše istraživanje sugeriše da recikliranje rashodovanih proizvoda nije podložno takvom povratnom efektu. Stalan tok recikliranih materijala iz proizvoda na kraju životnog veka štiti proizvođače od promenljivih cena robe i bolje olakšava kritičnu energetsku tranziciju.
Uspostavljanje ekosistema za reciklažu zahteva veći napor od marginalne promene dizajna proizvoda. Firmama je potreban isplativ sistem obrnute logistike, postrojenja za reciklažu i infrastruktura kako bi vratili dovoljno proizvoda na kraju upotrebe i preradili ih. Značajnim početnim kapitalnim investicijama biće potrebno vreme da se oporave i zahtevaju od firmi i kreatora politike da usvoje dugoročan način razmišljanja.
Ali ima prostora za optimizam. Početni ROSI Solar otvorio je svoju prvu fabriku za reciklažu 2023. godine, čime je Francuska postala pionir u obnavljanju silicijuma visoke čistoće, srebra i bakra iz solarnih panela koji se koriste na kraju upotrebe.
Isto tako, SOLARCICLE sa sedištem u SAD može da reciklira 95% vrednih materijala u solarnim panelima. Mnogi proizvođači električnih vozila, poput Tesle, Renoa i Nisana, započeli su projekte za reciklažu baterija i obezbeđivanje nerizičnog snabdevanja kobaltom, niklom i litijumom. Reciklaža bi zaista mogla biti put ka pristupačnoj čistoj energiji.
