Переход на низкоуглеродную версию

Европа испытывает дефицит важнейших минералов: Могут ли инновации преодолеть разрыв в поставках?

11 декабря 2024 года
Доминик Шейлз

За 40 лет доля Европы в мировом производстве минерального сырья сократилась с 25% до менее чем 7%, что усиливает необходимость увеличения внутренних поставок для достижения климатических целей. В разгар Недели сырьевых материалов ЕС 2024 выходит новый доклад, Дорожная карта инноваций в сфере поставок важнейших видов сырья для энергетического перехода в ЕСВ результате этого в Европе все сильнее ощущается зависимость от импорта минерального сырья, необходимого для технологий чистой энергии.

Стратегический переломный момент

Отчет, подготовленный Комиссией по энергетическим переходам (ETC), компанией Systemiq, специализирующейся на системных изменениях, и организацией Breakthrough Energy, основанной Биллом Гейтсом, подчеркивает, что ЕС переживает критический момент. 

Лорд Адэр Тернер, председатель ETC, сказал: "В долгосрочной перспективе переход на экологически чистую энергетику приведет к созданию циркулярной системы с ограниченной потребностью в дальнейшей добыче ресурсов. Однако в ближайшем будущем мы должны активизировать наши усилия по обеспечению критически важного сырья, необходимого для энергетического перехода. Одновременно мы должны стремиться к смягчению экологических и социальных последствий добычи, добиваясь тонкого баланса между прогрессом и сохранением".

Срочная необходимость обусловлена растущим спросом на шесть важнейших сырьевых материалов - медь, никель, кобальт, литий, графит и редкоземельные элементы, которые используются в технологиях от электромобилей до ветряных турбин. Если не принять срочных мер, ЕС рискует не достичь целевых показателей чистого нуля из-за нехватки поставок.

Политический ответ ЕС: Амбициозные цели CRMA

Вступивший в силу в начале этого года Закон ЕС о важнейших сырьевых ресурсах (CRMA) ставит смелые цели: к 2030 году не менее 10% годового потребления минералов в ЕС должно приходиться на внутреннюю добычу, 40% - на переработку и 25% - на вторичное использование. Кроме того, закон ограничивает зависимость от какой-либо одной внешней страны на уровне 65%.

Однако прогресс идет медленно. Противодействие местных жителей и длительные процессы получения разрешений помешали реализации нескольких ключевых проектов. 

Сегодня медь остается единственным полезным ископаемым, способным достичь целевых показателей CRMA на 2030 год, в то время как литий и графит сталкиваются с самыми серьезными препятствиями.

Эвелин Спилман, партнер компании Systemiq, сказала: "ЕС переживает критический момент в обеспечении устойчивых поставок сырья, необходимого для перехода к чистой энергетике. В нашем анализе подробно описаны технологии, которые могут сыграть ключевую роль в достижении тройной цели ЕС - стимулировании инноваций, обеспечении конкурентоспособности в низкоуглеродном будущем и сокращении зависимостей. При правильном подходе Европа сможет удовлетворить свои критические потребности в сырье и установить новый мировой стандарт ответственного управления ресурсами, укрепив свои позиции в глобальной гонке инноваций".

Морена

Добыча лития, как, например, на этом руднике в Икике (Чили), требует больших затрат воды и часто ведется в регионах, подверженных засухе.

Грязное дело

Такие энергоемкие процессы, как выплавка меди и производство синтетического графита, в значительной степени зависят от электроэнергии, вырабатываемой на угле, что делает их углеродоемкими. Снижение выбросов потребует электрификации производства и использования возобновляемых источников энергии в процессах рафинирования.

Еще одной серьезной проблемой является использование воды. Добыча лития и меди требует большого количества воды и часто ведется в регионах, подверженных засухам, таких как Чили и Внутренняя Монголия. Улучшение рециркуляции воды и замкнутый цикл добычи могут снизить нагрузку на окружающую среду. Химическое загрязнение также вызывает озабоченность, особенно при добыче никеля и кобальта, где используются вредные реагенты, способные подкислять местные экосистемы.

При добыче полезных ископаемых также образуется огромное количество отходов. Хвосты, образующиеся при добыче меди, создают долгосрочные риски загрязнения, если не обеспечивать их безопасную утилизацию. Кроме того, воздействие на землепользование включает в себя обезлесение и утрату среды обитания в результате добычи полезных ископаемых открытым способом. Социальные проблемы, включая небезопасные условия труда и детский труд при добыче кобальта, еще больше осложняют работу сектора.

Технологии, которые могут изменить ресурсное будущее Европы

В отчете освещаются семь новых технологий, которые могут произвести революцию в производстве сырья, снизив при этом воздействие на окружающую среду, такое как выбросы парниковых газов (ПГ), использование воды и образование отходов. 

Ключевыми инновациями, способными изменить цепочку поставок, являются:

  1. Геотермальная прямая экстракция лития (DLE):

Этот передовой метод позволяет добывать литий из геотермального рассола с минимальным воздействием на окружающую среду. Он позволяет избежать водоемких прудов-испарителей, используемых при традиционной добыче лития, и практически полностью исключает выбросы. В случае коммерциализации только два предложенных проекта смогут удовлетворить 7% прогнозируемого спроса на литий в ЕС к 2035 году.  

Одним из значимых проектов является литиевый проект Vulcan Energy Resources с нулевым углеродным следом в долине Верхнего Рейна, Германия. Vulcan намерена производить гидроксид лития с нулевым углеродным следом, используя геотермальную энергию для питания процесса добычи.

Еще одна важная инициатива - проект AGeLi (Alsace Géothermie Lithium) в Эльзасе (Франция), реализуемый в сотрудничестве между компаниями Eramet и Electricité de Strasbourg. Этот проект направлен на извлечение лития из геотермальных вод в недрах Эльзаса с целью разработки одного из самых ответственных методов производства лития в мире. 

  1. Производство нового синтетического графита:

В настоящее время производство синтетического графита требует большого количества углерода, используется нефтяной кокс и энергоемкие процессы. Предлагаемый новый метод, работающий на возобновляемой электроэнергии, может сократить выбросы более чем на 90%. Такой подход может удовлетворить до 40% потребностей ЕС в графите к 2035 году, снизив зависимость от китайского импорта.

  1. Первичное выщелачивание сульфидов меди:

Революционный процесс биовыщелачивания позволяет извлекать медь из низкосортных руд, которые в настоящее время выбрасываются в отходы. Внедрив этот метод, ЕС сможет обеспечить 12% мирового спроса на медь к 2035 году, при этом выбросы в атмосферу будут значительно ниже, чем при традиционной выплавке.

  1. Применение искусственного интеллекта в анализе геологических данных:

Искусственный интеллект (ИИ) способен повысить эффективность разведки полезных ископаемых за счет анализа сложных геологических данных. Это может снизить затраты на разведочное бурение на 25% и повысить коэффициент успешности открытий с 5% до 75%.

  1. Передовое измельчение горных пород:

Традиционные процессы добычи включают в себя дробление и измельчение горных пород, на что расходуется огромное количество энергии. Новая технология импульсной энергии может сократить общее потребление энергии в горнодобывающей промышленности на 30%, повышая эффективность и снижая эксплуатационные расходы.

  1. Электрохимическое извлечение металлов:

Этот процесс может переосмыслить способы извлечения таких металлов, как медь и литий, с помощью электрохимических реакций, минуя энергоемкую плавку. Результат: снижение выбросов, уменьшение количества химических отходов и сокращение потребления воды.

  1. Переработка хвостов:

Ежегодно в ЕС образуются миллионы тонн отходов горнодобывающей промышленности, большая часть которых содержит ценные минералы. Передовая переработка хвостов может превратить этот пассив в актив, снизив экологическую опасность и увеличив поставки сырья.

Морена

Производители электромобилей являются крупными потребителями полезных ископаемых. Снижение воздействия добычи полезных ископаемых на окружающую среду принесет огромную пользу отрасли.

Озеленение цепочки поставок экологически чистой энергии

Эти технологические прорывы могут изменить влияние добычи полезных ископаемых на окружающую среду. Масштабирование производства низкоуглеродного лития и синтетического графита может сократить выбросы от батарей электромобилей (EV) на 90% при увеличении стоимости всего на 1%. Это позволит сделать производство электромобилей более экологичным, не обделяя при этом потребителей.

Кроме того, инновационные технологии рафинирования могут сократить выбросы таких материалов, как никель и кобальт, которые в настоящее время имеют одни из самых высоких экологических издержек из-за углеродоемкой добычи и переработки.

Ликвидация разрыва в финансировании инноваций

Несмотря на перспективные технологии, Европа сталкивается с серьезным дефицитом финансирования по сравнению с США и Китаем. 

Джулия Рейно, старший директор Breakthrough Energy, подчеркнула: "Ускорение инвестиций в НИОКР и внедрение технологий, а также создание благоприятной нормативно-правовой и торговой среды, способствующей формированию надежных внутренних цепочек поставок критически важного сырья, является необходимым условием для обеспечения лидирующей роли ЕС в секторе чистой энергетики. Используя инновационные технологии, ЕС сможет восстановить конкурентоспособность, укрепить свою стратегическую автономию и минимизировать экологический след от процессов добычи и переработки".

В отчете рекомендуется объединить механизмы поддержки капитальных и операционных затрат (CAPEX и OPEX) для обеспечения масштабного развертывания. Такой подход в сочетании с упрощением процедуры выдачи разрешений может ускорить реализацию инновационных проектов.

Дорога вперед

Компас конкурентоспособности Европейского союза, о котором недавно объявила президент Урсула фон дер Ляйен, призван сократить отставание ЕС от США и Китая в области инноваций. Это невозможно сделать без критически важного сырья. Примет ли ЕС этот вызов?

Поскольку ставки столь высоки, путь ЕС вперед зависит от решительных действий. Сочетание политической поддержки, технологических инноваций и совместных инвестиций теоретически может обеспечить Европе позицию лидера в области чистой энергии и одновременно снизить зависимость от импорта минерального сырья.

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ: Критические сырьевые материалы в ЕС

1. Что такое критические сырьевые материалы (КСМ) и почему они важны для ЕС?

Критические сырьевые материалы (КСМ) - это сырье, которое необходимо для ключевых отраслей промышленности ЕС, включая возобновляемую энергетику, электромобили и цифровые технологии, но при этом сталкивается с рисками поставок. Они жизненно важны для "зеленого" и цифрового перехода ЕС, его стратегической автономии и глобальной конкурентоспособности. В настоящее время ЕС сильно зависит от импорта большинства СО, особенно новых материалов для аккумуляторов.

2. Что делает ЕС для решения проблемы поставок СО?

ЕС ввел Закон о критических сырьевых материалах (CRMA) для обеспечения надежных и устойчивых поставок СО. Он направлен на диверсификацию источников, содействие внутреннему производству, переработке и инновациям в цепочке создания стоимости СО. CRMA устанавливает целевые показатели доли ЕС в добыче, переработке и рециклинге СО на внутреннем рынке к 2030 году на уровне 10%, 40% и 25% от годового потребления, соответственно.

3. Каковы основные экологические проблемы, связанные с добычей СО?

Добыча СО может оказывать значительное воздействие на окружающую среду, включая высокое энергопотребление, выбросы парниковых газов, использование воды, подкисление, образование хвостов и потенциальную угрозу биоразнообразию. Это воздействие особенно актуально для некоторых СО, таких как никель и кобальт.

4. Какие существуют инновационные решения для снижения воздействия добычи СО на окружающую среду?

Несколько инновационных технологий направлены на снижение воздействия добычи СО на окружающую среду, например:

  • Прямая экстракция лития (DLE): Извлечение лития из рассола более эффективно и с меньшим воздействием на окружающую среду по сравнению с традиционными прудами-испарителями.
  • Первичное выщелачивание сульфидов: Позволяет извлекать медь из сульфидных руд, которые более распространены, чем оксидные руды, при снижении энергопотребления и выбросов.
  • Измельчение горных пород: Использование таких технологий, как импульсная энергия, позволяет более эффективно разрушать породу, снижая потребление энергии и выбросы в процессе дробления и измельчения.
  • Переработка хвостов: Извлекает ценные минералы из отходов горнодобывающей промышленности, снижая опасность для окружающей среды и обеспечивая дополнительные поставки сырья.

5. Как ЕС может стимулировать инновации в секторе СО?

ЕС может стимулировать инновации с помощью различных механизмов, в том числе:

  • Финансирование исследований и разработок: Такие программы, как Horizon Europe, поддерживают исследования и инновации в области добычи и обработки СО.
  • Предоставление финансовых стимулов: Налоговые льготы и гарантии по кредитам могут стимулировать инвестиции в новые технологии и отечественное производство.
  • Содействие заключению соглашений о поставках: Механизмы, связывающие поставщиков CRM с покупателями, помогут снизить волатильность цен и уменьшить риск инвестиций.
  • Упорядочивание процессов выдачи разрешений: Выделение стратегических проектов для ускоренного получения разрешений может ускорить разработку новых рудников и перерабатывающих предприятий.

6. Каковы основные барьеры на пути распространения инновационных технологий CRM в ЕС?

Масштабирование инновационных технологий CRM сталкивается с рядом проблем, в том числе:

  • Высокие первоначальные затраты: Новые технологии часто требуют значительных инвестиций, что может стать препятствием для их внедрения.
  • Технологические риски: Непроверенные технологии могут столкнуться с эксплуатационными проблемами и потребовать дальнейшей разработки, прежде чем достигнуть коммерческого масштаба.
  • Социальное принятие: Проекты по добыче полезных ископаемых часто сталкиваются с противодействием местных жителей из-за экологических и социальных проблем.
  • Задержки с получением разрешений: Длительный процесс получения разрешений может препятствовать развитию новых шахт и перерабатывающих предприятий.

7. Как ЕС может обеспечить социальное одобрение проектов по добыче СО?

Для достижения социального признания необходимо:

  • Прозрачное и инклюзивное взаимодействие: Заблаговременное и постоянное взаимодействие с местными сообществами, решение их проблем и обеспечение совместного использования выгод.
  • Экологическая и социальная ответственность: Внедрение лучших практик для минимизации воздействия на окружающую среду и обеспечения благополучия сообществ.
  • Подход к устойчивому развитию: Учет экономических, экологических и социальных аспектов при планировании и реализации проектов.

8. Каковы перспективы спроса и предложения СО в ЕС?

  • ЕС потребуются значительные объемы СО для достижения своих целей в области чистой энергетики. Хотя существует потенциал для увеличения внутреннего производства и переработки, прогнозируется существенный дефицит предложения. Успех стратегии ЕС в области СО будет зависеть от своевременной разработки новых рудников и перерабатывающих мощностей, расширения масштабов применения инновационных технологий и обеспечения диверсифицированного и ответственного снабжения со стороны международных партнеров.