מפסולת תעשייתית ועד מינרלים אסטרטגיים

10.22. Bùn đỏ: Từ chất thải công nghiệp đến khoáng sản chiến lược

תעשיית האלומיניום העולמית מייצרת מעל 150 מיליון טון של בוץ אדום מדי שנה. (מקור: Discovery Alert)

בתחרות הטכנולוגית של ימינו, יתרונה של מדינה אינו טמון רק במוצר הסופי כגון שבבים, לוויינים, מכ"ם או ציוד הגנה. מאחורי מוצרים אלה עומד יסוד פחות מורגש אך חיוני: חומרים.

ללא חומרים מתאימים, אפילו עיצובים מתקדמים קשים לייצור. ללא אספקה יציבה, קו ייצור טכנולוגי מתקדם עלול להיפגע. לכן, מתכות קריטיות כמו גליום, סקנדיום ויסודות אדמה נדירים מסוימים נתפסות יותר ויותר כחלק מהביטחון הכלכלי והתעשייתי.

למה גליום וסקנדיום חשובים?

גליום וסקנדיום אינם מתכות מוכרות לציבור הרחב, אך הם ממלאים תפקיד מיוחד בשרשראות ייצור היי-טק.

גליום משמש בתרכובות מוליכים למחצה, ובמיוחד גליום ארסניד וגליום ניטריד, חומרים עם יישומים באלקטרוניקה, טלקומוניקציה, נוריות LED, תאים סולאריים ומערכות היי-טק רבות אחרות. ביישומים מסוימים, תרכובות גליום עולות על סיליקון מסורתי בשל יכולתן לפעול בתדרים גבוהים, בהספק גבוה או בסביבות קשות.

סקנדיום זוכה שוב לתשומת לב בתחום הסגסוגות. בשילוב עם אלומיניום, סקנדיום יוצר סגסוגת קלת משקל וחזקה בעלת פוטנציאל גדול בתחום התעופה ויישומים הדורשים יחס חוזק-משקל גבוה. ראוי לציין, שלפי אתר האינטרנט Discovery Alert , ייצור תחמוצת הסקנדיום העולמי עומד כיום על 10-15 טון בלבד בשנה, נתון קטן מאוד בהשוואה לביקוש הגובר במהירות, מה שיוצר מחסור מבני באספקה. לכן, ערכו של הסקנדיום אינו טמון בנפח הצריכה הגדול שלו, אלא ביכולתו לשפר את תכונות החומר ובמחסורו שאין לו תחליף.

זהו מאפיין נפוץ של מינרלים אסטרטגיים רבים: ייתכן שלא נעשה בהם שימוש בכמויות עצומות, אך קשה להחליף אותם. כמות קטנה של חומר יכולה לקבוע את ביצועי מערכת שלמה. עבור תעשיות כמו מוליכים למחצה, טלקומוניקציה, אנרגיה נקייה וביטחון, יציבות אספקת החומרים היא תנאי בסיסי.

צווארי בקבוק בשרשרת האספקה

עבור ארה"ב, הבעיה העיקרית היא שלחלק מהחומרים הקריטיים אין אספקה מקומית חזקה מספיק. עבור גליום, האספקה העולמית מרוכזת במידה רבה בסין. עבור סקנדיום, לארה"ב גם חסרה יכולת כרייה מקומית משמעותית או יכולת הפקה מסחרית.

תלות זו אינה רק סוגיה כלכלית. בהקשר של תחרות טכנולוגית ומסחרית בין מעצמות גדולות, אספקת מינרלים יכולה להפוך לכלי להפעלת לחץ. כאשר חומר קריטי נתון לפיקוח על יצוא, עסקים התלויים בו ניצבים בפני הסיכון לעליות מחירים, מחסור או הצורך למצוא מקורות חלופיים בטווח הקצר.

במשך שנים רבות, הגלובליזציה הובילה לשרשראות אספקה אופטימליות מבחינת עלויות. אך ככל שגברה התחרות הגיאופוליטית , גישה זו הפכה ללא מספקת. מקור אספקה זול אך מרוכז יתר על המידה עלול להפוך למסוכן. שרשרת אספקה יעילה התלויה במדינה אחת עלולה להיות פגיעה כאשר המדיניות משתנה.

עבור ארה"ב, האתגר אינו רק מציאת עפרות נוספות. החלק הקשה יותר הוא בניית השרשרת כולה: הפקה, זיקוק, עיבוד, סטנדרטיזציה ושילוב החומרים במערכות תעשייתיות. ללא משאבים ויכולות עיבוד, מדינה נשארת תלויה במקורות חיצוניים.

בהקשר זה, בוץ אדום, תוצר פסולת הנוצר במהלך זיקוק אלומינה מעפרת בוקסיט, מוערך מחדש על ידי ארה"ב, מכיוון שהוא עשוי להפוך למקור משני של מספר מתכות אסטרטגיות כמו גליום וסקנדיום.

מפסולת לאספקה פוטנציאלית

בוץ אדום הוא תוצר לוואי של ייצור אלומינה, חומר גלם ביניים לייצור אלומיניום. בשל הרכבו המורכב והאלקליניות הגבוהה שלו, בוץ אדום מאוחסן בדרך כלל במאגרים מיוחדים או באתרי סילוק.

במשך עשרות שנים, בוץ אדום נתפס בעיקר כבעיה סביבתית: יש לנהל אותו בצורה בטוחה, למנוע דליפות ולמנוע זיהום קרקע ומים. תעשיית האלומיניום העולמית פולטת כ-150 מיליון טון של בוץ אדום מדי שנה, אך שיעור השימוש החוזר עומד כיום על כ-2% בלבד.

אבל בוץ אדום אינו סתם פסולת. בתוכו ייתכן שהוא מכיל גם את אותן מתכות שחסרות לארה"ב. בראיון עם מערכת המידע AL Circle ... בחודש מאי, פרופסור גרישה גאדיקוטה מאוניברסיטת קולומביה הצהירה כי גליום בבוץ אדום נמצא בדרך כלל ברמות של 50-80 ppm (כלומר, בטונה אחת של בוץ אדום...). הוא יכיל כ-50 עד 80 גרם של מתכת (גליום), סקנדיום 70-120 ppm, ויסודות אדמה נדירים הנעים בין 400 ל-2,000 ppm, בהתאם למקור הבוקסיט.

בריכת בוץ אדומה 4 בבית הזיקוק של אלומינה אטלקו בגרמרסי, לואיזיאנה, ארה"ב. (מקור: לואיזיאנה אילומינטור)

מחקרים עצמאיים הראו גם כי ריכוזי סקנדיום בבוץ אדום יכולים להגיע ל-100-800 ppm, ועולים על רוב המרבצים הראשוניים הנכרים כיום ברחבי העולם. טיטניום דיאוקסיד נע בין 1% ל-10%, בעוד שסקנדיום זוהה כמי שאחראי על עד 95% מהערך הכלכלי הכולל של יסודות אדמה נדירים בבוץ אדום.

במקום לחפש רק מרבצים חדשים, חוקרים ועסקים אמריקאים מתחילים לבחון מקורות משניים קיימים. לדברי פרופסור גדיקוטה, אתר הפסולת גראמרסי בלואיזיאנה, בית הזיקוק היחיד לאלומינה בארה"ב, מכיל יותר מ-30 מיליון טון של בוץ אדום. אם תכולת הסקנדיום שם תגיע לכ-80 ppm, כמות הסקנדיום הכוללת המאוחסנת עשויה להגיע ל-2,400 טון. תכולת תחמוצת הטיטניום הפוטנציאלית המשוערת היא 0.6 מיליון טון, שווה ערך ל-40-60% מסך הביקוש השנתי לטיטניום דיאוקסיד בארה"ב.

זו גם הסיבה שמשרד ההגנה האמריקאי השקיע 29.9 מיליון דולר בחברת הכרייה ועיבוד המינרלים ElementUSA כדי לבנות מפעל פיילוט בגראמרסי, בעוד שהחברה הודיעה על תוכניות לבנות מתקן מסחרי בשווי 850 מיליון דולר.

בינואר, חברת Atlantic Alumina, יצרנית וזיקוק אלומינה, הודיעה על שותפות אסטרטגית בשווי 450 מיליון דולר עם הממשל הפדרלי לבניית מפעל ייצור גליום בקנה מידה גדול הראשון באמריקה. אלו סימנים ברורים לכך שסיפור הבוץ האדום עבר מעבר למעבדה.

להפקת מתכות מבוץ אדום יש שתי השלכות בו זמנית: היא מפחיתה את הלחץ הסביבתי אם ניתן לעבד ולעשות שימוש חוזר בחלק מהפסולת, והיא פותחת את האפשרות להשלים את האספקה המקומית עבור תעשיות היי-טק מבלי להסתמך לחלוטין על כרייה חדשה, שלעתים קרובות אורכת שנים רבות ומתמודדת עם דרישות סביבתיות, היתרים ותגובות נגד מצד הציבור.

כמובן, מקורות משניים כמו בוץ אדום אינם יכולים להחליף לחלוטין מכרות מסורתיים, אך הם יכולים להפוך לחלק מאסטרטגיית גיוון. עם זאת, לא כל מרבצי הבוץ האדום זהים. ההרכב תלוי במקור הבוקסיט, בטכנולוגיית הזיקוק ובתנאי הסביבה. פרויקטים מחקריים צריכים להתחיל בניתוח דגימות, קביעת תכולה, הערכת פוטנציאל החילוץ וחישוב עלויות לפני התייחסות לשאלה האם המוצר המופק עומד בתקני התעשייה והוא תחרותי מול מקורות מיובאים.

אסור לנפח ציפיות.

חשוב מאוד לא להתייחס לסיפור הבוץ האדום כאל פתרון מוכן מראש. מרעיון ועד לייצור מסחרי הוא מסע ארוך, עם לפחות ארבעה אתגרים עיקריים.

מבחינה טכנולוגית, הפקת מתכות מבוץ אדום דורשת תהליך מורכב. אם משתמשים בכימיקלים חזקים, יש צורך בטיפול משני בפסולת; אם צורכים יותר מדי אנרגיה, האפקטיביות הסביבתית עשויה להיות מוטלת בספק.

מבחינה כלכלית, תכולת מתכות נמוכה ועלויות הפקה גבוהות עלולות להפוך את המוצר ליקר יותר בהשוואה למקורות מיובאים, דבר שיפגע במסחור הפרויקט.

מבחינת קנה מידה, ניסוי מוצלח עם כמה קילוגרמים של דגימה אינו מבטיח הצלחה עם מיליוני טונות של בוץ אדום. קנה מידה תעשייתי דורש ציוד, הון ותקני בטיחות שונים לחלוטין.

מבחינת השוק, גם אם המתכת תופק, עסקים עדיין זקוקים ללקוחות תעשייתיים, תקני איכות וחוזים ארוכי טווח.

לכן, נקודת המבט המתאימה היא לראות בבוץ אדום משאב פוטנציאלי, ולא "אוצר מובטח". הוא יכול לתרום להפחתת סיכוני שרשרת האספקה, אך עדיין אינו יכול להחליף את כל מערכת המינרלים הנוכחית.

סיפורה של תחרות חומרית

מבוץ אדום, נוכל להסתכל באופן רחב יותר על התחרות על חומרים בין כלכלות גדולות. בעידן ההייטק, חומרים לא רק משרתים תעשייה אחת, אלא נמצאים בצומת של תחומים רבים: אנרגיה נקייה, אלקטרוניקה, טלקומוניקציה, תעופה, הגנה ובינה מלאכותית.

זה משנה את ההבנה של משאבים. בעבר, נפט וגז היו מרכזיים לביטחון האנרגיה. כיום, ליתיום, קובלט, יסודות אדמה נדירים, גליום, סקנדיום וחומרים רבים אחרים הפכו לחלק מהביטחון הטכנולוגי, לא מחליפים את מקורות האנרגיה המסורתיים, אלא מוסיפים שכבה חדשה של תחרות.

ארה"ב, אירופה, יפן ודרום קוריאה כולן מבקשות להפחית את תלותן במקורות אספקה מרוכזים מאוד באמצעות מיחזור, שחזור, אגירת חומרים, פיתוח חומרים חלופיים ויצירת שותפויות עם מדינות בעלות משאבים אמינים. בהקשר זה, בוץ אדום הוא דוגמה מצוינת לחשיבה חדשה זו: אל תתעלמו ממשאבים משניים.

סיפור הבוץ האדום ממחיש פרדוקס של עידן ההייטק: התעשיות המתקדמות ביותר יכולות להסתמך על חומרים שנחשבו בעבר לפסולת. ככל שגליום, סקנדיום ומתכות קריטיות אחרות הופכות לצווארי בקבוק בשרשרת האספקה, בוץ אדום כבר אינו רק בעיה סביבתית, אלא יכול להפוך לחלק מאסטרטגיית חומרים. עם זאת, כיוון זה נותר לראות.

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