Daripada sisa industri kepada mineral strategik

Lumpur merah, produk sisa toksik industri peleburan aluminium, sedang dinilai semula oleh AS sebagai sumber mineral strategik. Dalam perlumbaan untuk mengawal rantaian bekalan global, AS sedang bereksperimen dengan kemungkinan mendapatkan semula banyak logam nadir yang tersembunyi di dalam "sisa" ini.

Industri aluminium global menghasilkan lebih 150 juta tan lumpur merah setiap tahun. (Sumber: Discovery Alert)

Dalam persaingan teknologi masa kini, kelebihan sesebuah negara bukan sahaja terletak pada produk akhir seperti cip, satelit, radar atau peralatan pertahanan. Di sebalik produk ini terdapat asas yang kurang disedari tetapi penting: bahan.

Tanpa bahan yang sesuai, reka bentuk canggih pun sukar untuk dihasilkan. Tanpa bekalan yang stabil, barisan pengeluaran berteknologi tinggi boleh terganggu. Oleh itu, logam kritikal seperti galium, skandium dan unsur nadir bumi tertentu semakin dilihat sebagai sebahagian daripada keselamatan ekonomi dan perindustrian.

Mengapakah galium dan skandium penting?

Galium dan skandium bukanlah logam yang biasa kepada orang awam, tetapi ia memainkan peranan khas dalam rantaian pembuatan berteknologi tinggi.

Galium digunakan dalam sebatian semikonduktor, terutamanya galium arsenida dan galium nitrida, bahan yang digunakan dalam elektronik, telekomunikasi, LED, sel suria dan banyak lagi sistem berteknologi tinggi. Dalam sesetengah aplikasi, sebatian galium mengatasi silikon tradisional kerana keupayaannya beroperasi pada frekuensi tinggi, kuasa tinggi atau persekitaran yang keras.

Skandium sekali lagi mendapat perhatian dalam bidang pengaloian. Apabila digabungkan dengan aluminium, skandium menghasilkan aloi yang ringan dan kuat dengan potensi besar dalam aeroangkasa dan aplikasi yang memerlukan nisbah kekuatan-berat yang tinggi. Terutamanya, menurut laman web Discovery Alert , pengeluaran skandium oksida global kini hanya berjumlah 10-15 tan setahun, angka yang sangat kecil berbanding permintaan yang meningkat pesat, mewujudkan kekurangan bekalan struktur. Oleh itu, nilai skandium bukanlah terletak pada jumlah penggunaannya yang besar, tetapi pada keupayaannya untuk meningkatkan sifat bahan dan kekurangannya yang tidak dapat digantikan.

Ini merupakan ciri umum bagi kebanyakan mineral strategik: ia mungkin tidak digunakan dalam kuantiti yang banyak, tetapi sukar untuk digantikan. Sebilangan kecil bahan boleh menentukan prestasi keseluruhan sistem. Bagi industri seperti semikonduktor, telekomunikasi, tenaga bersih dan pertahanan, kestabilan bekalan bahan merupakan syarat asas.

Kesesakan rantaian bekalan

Bagi A.S., masalah utamanya ialah sesetengah bahan kritikal kekurangan bekalan domestik yang cukup kukuh. Dengan galium, bekalan global tertumpu di China. Dengan skandium, A.S. juga kekurangan kapasiti perlombongan domestik atau pemulihan komersial yang ketara.

Kebergantungan ini bukan sekadar isu ekonomi. Dalam konteks persaingan teknologi dan perdagangan antara kuasa besar, bekalan mineral boleh menjadi alat untuk mengenakan tekanan. Apabila bahan kritikal tertakluk kepada kawalan eksport, perniagaan yang bergantung kepadanya menghadapi risiko kenaikan harga, kekurangan, atau terpaksa mencari sumber alternatif dalam jangka pendek.

Selama bertahun-tahun, globalisasi telah membawa kepada rantaian bekalan yang dioptimumkan kos. Tetapi apabila persaingan geopolitik meningkat, pendekatan itu menjadi tidak mencukupi. Sumber bekalan yang murah tetapi terlalu tertumpu boleh menjadi berisiko. Rantaian bekalan yang cekap yang bergantung pada satu negara boleh menjadi terdedah apabila dasar berubah.

Bagi AS, cabarannya bukan sekadar mencari lebih banyak bijih. Bahagian yang lebih sukar ialah membina keseluruhan rantaian: pemulihan, penapisan, pemprosesan, penyeragaman dan penyepaduan bahan ke dalam sistem perindustrian. Tanpa sumber dan keupayaan pemprosesan, sesebuah negara akan terus bergantung kepada sumber luaran.

Dalam konteks ini, lumpur merah, produk sisa yang dihasilkan semasa penapisan alumina daripada bijih bauksit, sedang dinilai semula oleh AS, kerana ia boleh menjadi sumber sekunder bagi beberapa logam strategik seperti galium dan skandium.

Daripada sisa kepada bekalan yang berpotensi

Lumpur merah merupakan hasil sampingan pengeluaran alumina, bahan mentah perantaraan untuk pengeluaran aluminium. Disebabkan komposisinya yang kompleks dan kealkalian yang tinggi, lumpur merah biasanya disimpan di dalam takungan atau tapak pelupusan khusus.

Selama beberapa dekad, lumpur merah telah dilihat terutamanya sebagai masalah alam sekitar: ia mesti diuruskan dengan selamat, mencegah kebocoran dan mengelakkan pencemaran tanah dan air. Industri aluminium global melepaskan kira-kira 150 juta tan lumpur merah setiap tahun, tetapi kadar penggunaan semula kini hanya sekitar 2%.

Tetapi lumpur merah bukan sekadar sisa. Di dalamnya juga mungkin mengandungi logam yang sama yang kekurangan A.S. Dalam satu temu bual dengan ekosistem maklumat AL Circle ... Pada bulan Mei, Profesor Greeshma Gadikota dari Universiti Columbia menyatakan bahawa galium dalam lumpur merah biasanya berada pada tahap 50–80 ppm (bermaksud bahawa dalam 1 tan lumpur merah...). Ia akan mengandungi kira-kira 50 hingga 80 gram logam (Gallium), skandium 70–120 ppm, dan unsur nadir bumi antara 400 hingga 2,000 ppm bergantung pada sumber bauksit.

Kolam Lumpur Merah 4 di kilang penapisan alumina Atalco di Gramercy, Louisiana, Amerika Syarikat. (Sumber: Louisiana Illuminator)

Kajian bebas juga menunjukkan bahawa kepekatan skandium dalam lumpur merah boleh mencapai 100-800 ppm, melebihi kebanyakan deposit utama yang sedang dilombong di seluruh dunia. Titanium dioksida adalah antara 1-10%, manakala skandium telah dikenal pasti menyumbang sehingga 95% daripada jumlah nilai ekonomi unsur nadir bumi dalam lumpur merah.

Daripada hanya mencari deposit baharu, penyelidik dan perniagaan Amerika mula melihat sumber sekunder sedia ada. Menurut Profesor Gadikota, tempat pembuangan sisa Gramercy di Louisiana, satu-satunya kilang penapisan alumina di AS, mengandungi lebih daripada 30 juta tan lumpur merah. Jika kandungan skandium di sana mencapai kira-kira 80 ppm, jumlah keseluruhan skandium yang disimpan boleh mencecah 2,400 tan. Kandungan titanium oksida yang dianggarkan berpotensi ialah 0.6 juta tan, bersamaan dengan 40–60% daripada jumlah permintaan titanium dioksida tahunan AS.

Inilah juga sebabnya Jabatan Pertahanan AS telah melabur $29.9 juta dalam syarikat perlombongan dan pemprosesan mineral ElementUSA untuk membina kilang perintis di Gramercy, sementara syarikat itu telah mengumumkan rancangan untuk membina kemudahan komersial bernilai $850 juta.

Pada bulan Januari, Atlantic Alumina, pengeluar dan penapis alumina, mengumumkan perkongsian strategik bernilai $450 juta dengan kerajaan persekutuan untuk membina loji pengeluaran galium berskala besar pertama di Amerika. Ini adalah isyarat jelas bahawa kisah lumpur merah telah berkembang melangkaui makmal.

Pemulihan logam daripada lumpur merah mempunyai dua implikasi serentak: ia mengurangkan tekanan alam sekitar jika sebahagian daripada sisa boleh diproses dan digunakan semula, dan ia membuka kemungkinan untuk menambah bekalan domestik untuk industri berteknologi tinggi tanpa bergantung sepenuhnya pada perlombongan baharu, yang selalunya mengambil masa bertahun-tahun dan menghadapi keperluan alam sekitar, permit dan tindak balas awam.

Sudah tentu, sumber sekunder seperti lumpur merah tidak dapat menggantikan sepenuhnya lombong tradisional, tetapi ia boleh menjadi sebahagian daripada strategi kepelbagaian. Walau bagaimanapun, tidak semua deposit lumpur merah adalah sama. Komposisi bergantung pada sumber bauksit, teknologi penapisan dan keadaan persekitaran. Projek penyelidikan perlu bermula dengan analisis sampel, menentukan kandungan, menilai potensi pengekstrakan dan mengira kos sebelum menangani persoalan sama ada produk yang diperoleh memenuhi piawaian industri dan bersaing dengan sumber yang diimport.

Jangkaan tidak seharusnya dibesar-besarkan.

Adalah penting untuk tidak menganggap kisah lumpur merah sebagai penyelesaian yang sedia ada. Daripada idea kepada pengeluaran komersial merupakan perjalanan yang panjang, dengan sekurang-kurangnya empat cabaran utama.

Dari sudut teknologi, pemulihan logam daripada lumpur merah memerlukan proses yang kompleks. Jika bahan kimia yang kuat digunakan, rawatan sisa sekunder adalah perlu; jika terlalu banyak tenaga digunakan, keberkesanan alam sekitar mungkin dipersoalkan.

Dari segi ekonomi, kandungan logam yang rendah dan kos pengekstrakan yang tinggi boleh menjadikan produk ini lebih mahal daripada sumber yang diimport, sekali gus menghalang pengkomersialan projek tersebut.

Dari segi skala, eksperimen yang berjaya dengan beberapa kilogram sampel tidak menjamin kejayaan dengan berjuta-juta tan lumpur merah. Skala perindustrian memerlukan peralatan, modal dan piawaian keselamatan yang sama sekali berbeza.

Dari segi pasaran, walaupun logam tersebut dipulihkan, perniagaan masih memerlukan pelanggan perindustrian, piawaian kualiti dan kontrak jangka panjang.

Oleh itu, perspektif yang sesuai adalah melihat lumpur merah sebagai sumber yang berpotensi, bukan "harta karun yang terjamin." Ia boleh menyumbang kepada pengurangan risiko rantaian bekalan, tetapi ia masih belum dapat menggantikan keseluruhan sistem mineral semasa.

Kisah persaingan material

Daripada lumpur merah, kita boleh melihat dengan lebih meluas persaingan untuk bahan antara ekonomi utama. Dalam era berteknologi tinggi, bahan bukan sahaja memenuhi satu industri sahaja, tetapi berada di persimpangan pelbagai bidang: tenaga bersih, elektronik, telekomunikasi, penerbangan, pertahanan dan kecerdasan buatan.

Ini mengubah pemahaman tentang sumber. Sebelum ini, minyak dan gas merupakan faktor penting dalam keselamatan tenaga. Hari ini, litium, kobalt, unsur nadir bumi, galium, skandium dan banyak lagi bahan lain telah menjadi sebahagian daripada keselamatan teknologi, bukan menggantikan sumber tenaga tradisional, tetapi menambah lapisan persaingan baharu.

Amerika Syarikat, Eropah, Jepun dan Korea Selatan semuanya berusaha untuk mengurangkan pergantungan mereka pada sumber bekalan yang sangat tertumpu melalui kitar semula, pemulihan, penimbunan stok, pembangunan bahan alternatif dan mewujudkan kerjasama dengan negara-negara yang mempunyai sumber yang boleh dipercayai. Dalam konteks ini, lumpur merah merupakan contoh utama pemikiran baharu ini: Jangan terlepas pandang sumber sekunder.

Kisah lumpur merah menggambarkan paradoks zaman berteknologi tinggi: industri paling maju boleh bergantung pada bahan yang pernah dianggap sebagai sisa. Memandangkan galium, skandium dan logam kritikal lain menjadi penghalang dalam rantaian bekalan, lumpur merah bukan lagi sekadar isu alam sekitar tetapi boleh menjadi sebahagian daripada strategi bahan. Walau bagaimanapun, hala tuju ini masih belum dapat dilihat.

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