Από τα βιομηχανικά απόβλητα έως τα στρατηγικά ορυκτά

Η κόκκινη λάσπη, ένα τοξικό απόβλητο της βιομηχανίας τήξης αλουμινίου, επαναξιολογείται από τις ΗΠΑ ως στρατηγικός ορυκτός πόρος. Στον αγώνα για τον έλεγχο της παγκόσμιας αλυσίδας εφοδιασμού, οι ΗΠΑ πειραματίζονται με τη δυνατότητα ανάκτησης πολλών σπάνιων μετάλλων που κρύβονται μέσα σε αυτά τα «σκραπ».

Η παγκόσμια βιομηχανία αλουμινίου παράγει πάνω από 150 εκατομμύρια τόνους κόκκινης λάσπης ετησίως. (Πηγή: Discovery Alert)

Στον σημερινό τεχνολογικό ανταγωνισμό, το πλεονέκτημα ενός έθνους δεν έγκειται μόνο στο τελικό προϊόν, όπως τα τσιπ, οι δορυφόροι, τα ραντάρ ή ο αμυντικός εξοπλισμός. Πίσω από αυτά τα προϊόντα κρύβεται ένα λιγότερο παρατηρήσιμο αλλά κρίσιμο θεμέλιο: τα υλικά.

Χωρίς κατάλληλα υλικά, ακόμη και προηγμένα σχέδια είναι δύσκολο να τεθούν σε παραγωγή. Χωρίς σταθερή προμήθεια, μια γραμμή παραγωγής υψηλής τεχνολογίας μπορεί να διαταραχθεί. Επομένως, κρίσιμα μέταλλα όπως το γάλλιο, το σκάνδιο και ορισμένα στοιχεία σπάνιων γαιών θεωρούνται ολοένα και περισσότερο μέρος της οικονομικής και βιομηχανικής ασφάλειας.

Γιατί είναι σημαντικά το γάλλιο και το σκάνδιο;

Το γάλλιο και το σκάνδιο δεν είναι μέταλλα γνωστά στο ευρύ κοινό, αλλά παίζουν ιδιαίτερο ρόλο στις αλυσίδες κατασκευής υψηλής τεχνολογίας.

Το γάλλιο χρησιμοποιείται σε ημιαγωγικές ενώσεις, ιδιαίτερα σε αρσενικούχο γάλλιο και νιτρίδιο του γαλλίου, υλικά με εφαρμογές στην ηλεκτρονική, τις τηλεπικοινωνίες, τα LED, τα ηλιακά κύτταρα και πολλά άλλα συστήματα υψηλής τεχνολογίας. Σε ορισμένες εφαρμογές, οι ενώσεις γαλλίου υπερτερούν σε απόδοση από το παραδοσιακό πυρίτιο λόγω της ικανότητάς τους να λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες, υψηλή ισχύ ή αντίξοα περιβάλλοντα.

Το σκάνδιο κερδίζει για άλλη μια φορά την προσοχή στον τομέα της κραματοποίησης. Όταν συνδυάζεται με αλουμίνιο, το σκάνδιο δημιουργεί ένα ελαφρύ, ισχυρό κράμα με μεγάλο δυναμικό στην αεροδιαστημική και σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος. Αξίζει να σημειωθεί ότι, σύμφωνα με τον ιστότοπο Discovery Alert , η παγκόσμια παραγωγή οξειδίου του σκανδίου ανέρχεται σήμερα σε μόλις 10-15 τόνους ετησίως, ένα πολύ μικρό ποσό σε σύγκριση με την ταχέως αυξανόμενη ζήτηση, δημιουργώντας μια διαρθρωτική έλλειψη εφοδιασμού. Η αξία του σκανδίου επομένως δεν έγκειται στον μεγάλο όγκο κατανάλωσής του, αλλά στην ικανότητά του να βελτιώνει τις ιδιότητες των υλικών και στην αναντικατάστατη σπανιότητά του.

Αυτό είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό πολλών στρατηγικών ορυκτών: μπορεί να μην χρησιμοποιούνται σε τεράστιες ποσότητες, αλλά είναι δύσκολο να αντικατασταθούν. Μια μικρή ποσότητα υλικού μπορεί να καθορίσει την απόδοση ενός ολόκληρου συστήματος. Για βιομηχανίες όπως οι ημιαγωγοί, οι τηλεπικοινωνίες, η καθαρή ενέργεια και η άμυνα, η σταθερότητα της προμήθειας υλικών αποτελεί θεμελιώδη προϋπόθεση.

Σημεία συμφόρησης στην εφοδιαστική αλυσίδα

Για τις ΗΠΑ, το κύριο πρόβλημα είναι ότι ορισμένα κρίσιμα υλικά δεν διαθέτουν επαρκώς ισχυρή εγχώρια προσφορά. Με το γάλλιο, η παγκόσμια προσφορά συγκεντρώνεται σε μεγάλο βαθμό στην Κίνα. Με το σκάνδιο, οι ΗΠΑ δεν διαθέτουν επίσης σημαντική εγχώρια ικανότητα εξόρυξης ή εμπορικής ανάκτησης.

Αυτή η εξάρτηση δεν είναι απλώς ένα οικονομικό ζήτημα. Στο πλαίσιο του τεχνολογικού και εμπορικού ανταγωνισμού μεταξύ των μεγάλων δυνάμεων, η προσφορά ορυκτών μπορεί να γίνει εργαλείο άσκησης πίεσης. Όταν ένα κρίσιμο υλικό υπόκειται σε ελέγχους εξαγωγών, οι επιχειρήσεις που εξαρτώνται από αυτό αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο αυξήσεων τιμών, ελλείψεων ή την ανάγκη εύρεσης εναλλακτικών πηγών βραχυπρόθεσμα.

Για πολλά χρόνια, η παγκοσμιοποίηση οδήγησε σε αλυσίδες εφοδιασμού βελτιστοποιημένες ως προς το κόστος. Αλλά καθώς ο γεωπολιτικός ανταγωνισμός αυξήθηκε, αυτή η προσέγγιση κατέστη ανεπαρκής. Μια φθηνή αλλά υπερβολικά συγκεντρωμένη πηγή εφοδιασμού θα μπορούσε να καταστεί επικίνδυνη. Μια αποτελεσματική αλυσίδα εφοδιασμού που εξαρτάται από μία μόνο χώρα θα μπορούσε να είναι ευάλωτη όταν αλλάζουν οι πολιτικές.

Για τις ΗΠΑ, η πρόκληση δεν είναι απλώς η εύρεση περισσότερου μεταλλεύματος. Το πιο δύσκολο κομμάτι είναι η κατασκευή ολόκληρης της αλυσίδας: ανάκτηση, διύλιση, επεξεργασία, τυποποίηση και ενσωμάτωση των υλικών σε βιομηχανικά συστήματα. Χωρίς πόρους και δυνατότητες επεξεργασίας, ένα έθνος παραμένει εξαρτημένο από εξωτερικές πηγές.

Σε αυτό το πλαίσιο, η κόκκινη λάσπη, ένα απόβλητο που παράγεται κατά τον καθαρισμό της αλουμίνας από το μετάλλευμα βωξίτη, επαναξιολογείται από τις ΗΠΑ, καθώς θα μπορούσε να γίνει δευτερογενής πηγή αρκετών στρατηγικών μετάλλων όπως το γάλλιο και το σκάνδιο.

Από τα απόβλητα σε πιθανή προμήθεια

Η κόκκινη λάσπη είναι ένα υποπροϊόν της παραγωγής αλουμίνας, μιας ενδιάμεσης πρώτης ύλης για την παραγωγή αλουμινίου. Λόγω της σύνθετης σύνθεσής της και της υψηλής αλκαλικότητάς της, η κόκκινη λάσπη συνήθως αποθηκεύεται σε εξειδικευμένες δεξαμενές ή χώρους διάθεσης απορριμμάτων.

Για δεκαετίες, η κόκκινη λάσπη θεωρείται κυρίως ως περιβαλλοντικό πρόβλημα: πρέπει να διαχειρίζεται με ασφάλεια, αποτρέποντας τις διαρροές και αποφεύγοντας τη ρύπανση του εδάφους και των υδάτων. Η παγκόσμια βιομηχανία αλουμινίου απορρίπτει περίπου 150 εκατομμύρια τόνους κόκκινης λάσπης ετησίως, αλλά το ποσοστό επαναχρησιμοποίησης ανέρχεται σήμερα σε μόνο περίπου 2%.

Αλλά η κόκκινη λάσπη δεν είναι απλώς απόβλητα. Στο εσωτερικό της μπορεί επίσης να περιέχει τα ίδια μέταλλα που λείπουν στις ΗΠΑ. Σε μια συνέντευξη με το οικοσύστημα πληροφοριών AL Circle ... Τον Μάιο, η καθηγήτρια Greeshma Gadikota του Πανεπιστημίου Κολούμπια δήλωσε ότι το γάλλιο στην κόκκινη λάσπη βρίσκεται συνήθως σε επίπεδα 50-80 ppm (που σημαίνει ότι σε 1 τόνο κόκκινης λάσπης...). Θα περιέχει περίπου 50 έως 80 γραμμάρια μετάλλου (γάλλιο), σκάνδιο 70-120 ppm και στοιχεία σπάνιων γαιών που κυμαίνονται από 400 έως 2.000 ppm ανάλογα με την πηγή βωξίτη.

Λίμνη Red Mud Pond 4 στο διυλιστήριο αλουμίνας Atalco στο Gramercy της Λουιζιάνα, ΗΠΑ. (Πηγή: Louisiana Illuminator)

Ανεξάρτητες μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι οι συγκεντρώσεις σκανδίου στην κόκκινη λάσπη μπορούν να φτάσουν τα 100-800 ppm, υπερβαίνοντας τα περισσότερα πρωτογενή κοιτάσματα που εξορύσσονται σήμερα παγκοσμίως. Το διοξείδιο του τιτανίου κυμαίνεται από 1-10%, ενώ το σκάνδιο έχει αναγνωριστεί ότι αντιπροσωπεύει έως και το 95% της συνολικής οικονομικής αξίας των σπάνιων γαιών στην κόκκινη λάσπη.

Αντί να αναζητούν απλώς νέα κοιτάσματα, Αμερικανοί ερευνητές και επιχειρήσεις αρχίζουν να εξετάζουν τις υπάρχουσες δευτερογενείς πηγές. Σύμφωνα με τον καθηγητή Gadikota, η χωματερή Gramercy στη Λουιζιάνα, το μοναδικό διυλιστήριο αλουμίνας στις ΗΠΑ, περιέχει περισσότερους από 30 εκατομμύρια τόνους κόκκινης λάσπης. Εάν η περιεκτικότητα σε σκάνδιο φτάσει περίπου τα 80 ppm, η συνολική ποσότητα σκανδίου που αποθηκεύεται θα μπορούσε να φτάσει τους 2.400 τόνους. Η εκτιμώμενη πιθανή περιεκτικότητα σε οξείδιο του τιτανίου είναι 0,6 εκατομμύρια τόνοι, που ισοδυναμεί με το 40-60% της συνολικής ετήσιας ζήτησης διοξειδίου του τιτανίου στις ΗΠΑ.

Αυτός είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ έχει επενδύσει 29,9 εκατομμύρια δολάρια στην εταιρεία εξόρυξης και επεξεργασίας ορυκτών ElementUSA για την κατασκευή ενός πιλοτικού εργοστασίου στο Γκράμερσι, ενώ η εταιρεία έχει ανακοινώσει σχέδια για την κατασκευή μιας εμπορικής εγκατάστασης αξίας 850 εκατομμυρίων δολαρίων.

Τον Ιανουάριο, η Atlantic Alumina, παραγωγός και διυλιστήριο αλουμίνας, ανακοίνωσε μια στρατηγική συνεργασία ύψους 450 εκατομμυρίων δολαρίων με την ομοσπονδιακή κυβέρνηση για την κατασκευή του πρώτου μεγάλης κλίμακας εργοστασίου παραγωγής γαλλίου στην Αμερική. Αυτά είναι σαφή σημάδια ότι η ιστορία της κόκκινης λάσπης έχει ξεπεράσει τα όρια του εργαστηρίου.

Η ανάκτηση μετάλλων από την κόκκινη λάσπη έχει δύο ταυτόχρονες επιπτώσεις: μειώνει την περιβαλλοντική πίεση εάν ορισμένα από τα απόβλητα μπορούν να υποστούν επεξεργασία και να επαναχρησιμοποιηθούν, και ανοίγει τη δυνατότητα συμπλήρωσης της εγχώριας προσφοράς για τις βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας χωρίς να βασίζεται αποκλειστικά σε νέα εξόρυξη, η οποία συχνά διαρκεί πολλά χρόνια και αντιμετωπίζει περιβαλλοντικές απαιτήσεις, άδειες και αντιδράσεις από το κοινό.

Φυσικά, οι δευτερογενείς πηγές όπως η κόκκινη λάσπη δεν μπορούν να αντικαταστήσουν πλήρως τα παραδοσιακά ορυχεία, αλλά μπορούν να αποτελέσουν μέρος μιας στρατηγικής διαφοροποίησης. Ωστόσο, δεν είναι όλα τα κοιτάσματα κόκκινης λάσπης ίδια. Η σύνθεση εξαρτάται από την πηγή βωξίτη, την τεχνολογία διύλισης και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Τα ερευνητικά έργα πρέπει να ξεκινούν με την ανάλυση δειγμάτων, τον προσδιορισμό του περιεχομένου, την αξιολόγηση του δυναμικού εξόρυξης και τον υπολογισμό του κόστους, προτού εξεταστεί το ερώτημα εάν το ανακτηθέν προϊόν πληροί τα βιομηχανικά πρότυπα και είναι ανταγωνιστικό με τις εισαγόμενες πηγές.

Οι προσδοκίες δεν πρέπει να είναι υπερβολικές.

Είναι σημαντικό να μην αντιμετωπίζουμε την ιστορία της κόκκινης λάσπης ως μια έτοιμη λύση. Από την ιδέα έως την εμπορική παραγωγή είναι ένα μακρύ ταξίδι, με τουλάχιστον τέσσερις σημαντικές προκλήσεις.

Από τεχνολογική άποψη, η ανάκτηση μετάλλων από την κόκκινη λάσπη απαιτεί μια πολύπλοκη διαδικασία. Εάν χρησιμοποιούνται ισχυρές χημικές ουσίες, είναι απαραίτητη η δευτερογενής επεξεργασία των αποβλήτων. Εάν καταναλώνεται υπερβολική ενέργεια, η περιβαλλοντική αποτελεσματικότητα μπορεί να αμφισβητηθεί.

Από οικονομικής άποψης, η χαμηλή περιεκτικότητα σε μέταλλα και το υψηλό κόστος εξόρυξης θα μπορούσαν να καταστήσουν το προϊόν ακριβότερο από τις εισαγόμενες πηγές, εμποδίζοντας την εμπορευματοποίηση του έργου.

Όσον αφορά την κλίμακα, ένα επιτυχημένο πείραμα με λίγα κιλά δείγματος δεν εγγυάται την επιτυχία με εκατομμύρια τόνους κόκκινης λάσπης. Η βιομηχανική κλίμακα απαιτεί εντελώς διαφορετικό εξοπλισμό, κεφάλαιο και πρότυπα ασφαλείας.

Όσον αφορά την αγορά, ακόμη και αν το μέταλλο ανακτηθεί, οι επιχειρήσεις εξακολουθούν να χρειάζονται βιομηχανικούς πελάτες, πρότυπα ποιότητας και μακροπρόθεσμα συμβόλαια.

Επομένως, η κατάλληλη προοπτική είναι να θεωρήσουμε την κόκκινη λάσπη ως έναν πιθανό πόρο, όχι ως έναν «εγγυημένο θησαυρό». Μπορεί να συμβάλει στη μείωση των κινδύνων της αλυσίδας εφοδιασμού, αλλά δεν μπορεί ακόμη να αντικαταστήσει ολόκληρο το τρέχον ορυκτό σύστημα.

Η ιστορία του ανταγωνισμού των υλικών

Από την κόκκινη λάσπη, μπορούμε να εξετάσουμε ευρύτερα τον ανταγωνισμό για υλικά μεταξύ των μεγάλων οικονομιών. Στην εποχή της υψηλής τεχνολογίας, τα υλικά δεν εξυπηρετούν μόνο έναν μόνο κλάδο, αλλά βρίσκονται στη διασταύρωση πολλών τομέων: καθαρή ενέργεια, ηλεκτρονική, τηλεπικοινωνίες, αεροπορία, άμυνα και τεχνητή νοημοσύνη.

Αυτό αλλάζει την κατανόηση των πόρων. Προηγουμένως, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο ήταν κεντρικά για την ενεργειακή ασφάλεια. Σήμερα, το λίθιο, το κοβάλτιο, τα στοιχεία σπανίων γαιών, το γάλλιο, το σκάνδιο και πολλά άλλα υλικά έχουν γίνει μέρος της τεχνολογικής ασφάλειας, όχι αντικαθιστώντας τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας, αλλά προσθέτοντας ένα νέο επίπεδο ανταγωνισμού.

Οι ΗΠΑ, η Ευρώπη, η Ιαπωνία και η Νότια Κορέα επιδιώκουν όλες να μειώσουν την εξάρτησή τους από πηγές εφοδιασμού υψηλής συγκέντρωσης μέσω της ανακύκλωσης, της ανάκτησης, της αποθήκευσης, της ανάπτυξης εναλλακτικών υλικών και της σύναψης συνεργασιών με χώρες που διαθέτουν αξιόπιστους πόρους. Σε αυτό το πλαίσιο, η κόκκινη λάσπη είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της νέας σκέψης: Μην παραβλέπετε τους δευτερογενείς πόρους.

Η ιστορία της κόκκινης λάσπης καταδεικνύει ένα παράδοξο της εποχής της υψηλής τεχνολογίας: οι πιο προηγμένες βιομηχανίες μπορούν να εξαρτώνται από υλικά που κάποτε θεωρούνταν απόβλητα. Καθώς το γάλλιο, το σκάνδιο και άλλα κρίσιμα μέταλλα γίνονται σημεία συμφόρησης στην αλυσίδα εφοδιασμού, η κόκκινη λάσπη δεν αποτελεί πλέον απλώς ένα περιβαλλοντικό ζήτημα, αλλά θα μπορούσε να γίνει μέρος μιας στρατηγικής για τα υλικά. Ωστόσο, η κατεύθυνση αυτή μένει να φανεί.

Πηγή: https://baoquocte.vn/tu-chat-thai-cong-nghiep-den-khoang-san-chien-luoc-396981.html