จากขยะอุตสาหกรรมสู่แร่ธาตุเชิงกลยุทธ์

กากตะกอนสีแดง ซึ่งเป็นของเสียที่เป็นพิษจากอุตสาหกรรมถลุงอะลูมิเนียม กำลังถูกประเมินใหม่โดยสหรัฐอเมริกาในฐานะทรัพยากรแร่เชิงยุทธศาสตร์ ในการแข่งขันเพื่อควบคุมห่วงโซ่อุปทานทั่วโลก สหรัฐฯ กำลังทดลองความเป็นไปได้ในการกู้คืนโลหะหายากหลายชนิดที่ซ่อนอยู่ภายใน "เศษโลหะ" เหล่านี้

อุตสาหกรรมอะลูมิเนียมทั่วโลกก่อให้เกิดกากตะกอนสีแดงมากกว่า 150 ล้านตันต่อปี (ที่มา: Discovery Alert)

ในการแข่งขันทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน ความได้เปรียบของประเทศไม่ได้อยู่ที่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เช่น ชิป ดาวเทียม เรดาร์ หรืออุปกรณ์ป้องกันประเทศเท่านั้น เบื้องหลังผลิตภัณฑ์เหล่านี้คือรากฐานที่สำคัญแต่ไม่ค่อยมีคนสังเกตเห็น นั่นคือ วัสดุ

หากปราศจากวัสดุที่เหมาะสม แม้แต่การออกแบบที่ล้ำสมัยก็ยากที่จะนำไปผลิตได้ และหากไม่มีแหล่งจัดหาที่มั่นคง สายการผลิตเทคโนโลยีขั้นสูงก็อาจหยุดชะงักได้ ดังนั้น โลหะสำคัญ เช่น แกลเลียม สแกนเดียม และธาตุหายากบางชนิด จึงถูกมองว่าเป็นส่วนสำคัญของความมั่นคง ทางเศรษฐกิจ และอุตสาหกรรมมากขึ้นเรื่อยๆ

เหตุใดแกลเลียมและสแกนเดียมจึงมีความสำคัญ?

แกลเลียมและสแกนเดียมเป็นโลหะที่ไม่เป็นที่รู้จักมากนักในหมู่ประชาชนทั่วไป แต่พวกมันมีบทบาทพิเศษในห่วงโซ่การผลิตเทคโนโลยีขั้นสูง

แกลเลียมถูกนำมาใช้ในสารประกอบเซมิคอนดักเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแกลเลียมอาร์เซไนด์และแกลเลียมไนไตรด์ ซึ่งเป็นวัสดุที่มีการใช้งานในด้านอิเล็กทรอนิกส์ โทรคมนาคม LED เซลล์แสงอาทิตย์ และระบบไฮเทคอื่นๆ อีกมากมาย ในบางการใช้งาน สารประกอบแกลเลียมมีประสิทธิภาพเหนือกว่าซิลิคอนแบบดั้งเดิม เนื่องจากความสามารถในการทำงานที่ความถี่สูง กำลังสูง หรือสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

สแกนเดียมกำลังกลับมาได้รับความสนใจอีกครั้งในวงการโลหะผสม เมื่อรวมกับอะลูมิเนียม สแกนเดียมจะสร้างโลหะผสมที่มีน้ำหนักเบาและแข็งแรง ซึ่งมีศักยภาพสูงในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการใช้งานที่ต้องการอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง ที่น่าสนใจคือ เว็บไซต์ Discovery Alert ระบุว่า ปัจจุบันการผลิตสแกนเดียมออกไซด์ทั่วโลกอยู่ที่เพียง 10-15 ตันต่อปี ซึ่งเป็นตัวเลขที่น้อยมากเมื่อเทียบกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดปัญหาการขาดแคลนอุปทาน ดังนั้น คุณค่าของสแกนเดียมจึงไม่ได้อยู่ที่ปริมาณการบริโภคจำนวนมาก แต่在于ความสามารถในการปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุและความหายากที่ไม่สามารถทดแทนได้

นี่เป็นลักษณะทั่วไปของแร่ธาตุเชิงกลยุทธ์หลายชนิด: แม้ว่าจะไม่ได้ใช้ในปริมาณมหาศาล แต่ก็ยากที่จะหาอะไรมาทดแทนได้ วัสดุเพียงเล็กน้อยก็สามารถกำหนดประสิทธิภาพของระบบทั้งหมดได้ สำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เซมิคอนดักเตอร์ โทรคมนาคม พลังงานสะอาด และการป้องกันประเทศ ความมั่นคงของอุปทานวัสดุเป็นเงื่อนไขพื้นฐานที่สำคัญ

ปัญหาคอขวดในห่วงโซ่อุปทาน

สำหรับสหรัฐอเมริกา ปัญหาหลักคือวัสดุสำคัญบางชนิดขาดแหล่งผลิตภายในประเทศที่แข็งแกร่งเพียงพอ เช่น แกลเลียม ซึ่งแหล่งผลิตทั่วโลกกระจุกตัวอยู่ในประเทศจีนเป็นส่วนใหญ่ ส่วนสแกนเดียม สหรัฐอเมริกาก็ขาดกำลังการผลิตจากการทำเหมืองหรือการแปรรูปเชิงพาณิชย์ภายในประเทศอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน

การพึ่งพาเช่นนี้ไม่ใช่แค่ปัญหาทางเศรษฐกิจเท่านั้น ในบริบทของการแข่งขันทางเทคโนโลยีและการค้าขายระหว่างมหาอำนาจ การจัดหาแร่ธาตุอาจกลายเป็นเครื่องมือในการกดดัน เมื่อวัสดุที่สำคัญถูกควบคุมการส่งออก ธุรกิจที่พึ่งพาวัสดุเหล่านั้นก็ต้องเผชิญกับความเสี่ยงจากราคาที่สูงขึ้น การขาดแคลน หรือต้องหาแหล่งจัดหาอื่นในระยะสั้น

เป็นเวลาหลายปีที่โลกาภิวัตน์นำไปสู่ห่วงโซ่อุปทานที่ลดต้นทุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่เมื่อการแข่งขัน ทางภูมิรัฐศาสตร์ เพิ่มสูงขึ้น แนวทางดังกล่าวก็ไม่เพียงพออีกต่อไป แหล่งจัดหาที่ราคาถูกแต่กระจุกตัวมากเกินไปอาจกลายเป็นความเสี่ยงได้ ห่วงโซ่อุปทานที่มีประสิทธิภาพซึ่งพึ่งพาประเทศเดียวอาจเปราะบางเมื่อนโยบายเปลี่ยนแปลงไป

สำหรับสหรัฐอเมริกา ความท้าทายไม่ได้อยู่ที่การหาแร่เพิ่มเท่านั้น ส่วนที่ยากกว่าคือการสร้างห่วงโซ่ทั้งหมด ตั้งแต่การกู้คืน การกลั่น การแปรรูป การกำหนดมาตรฐาน และการบูรณาการวัสดุเข้ากับระบบอุตสาหกรรม หากปราศจากทรัพยากรและศักยภาพในการแปรรูป ประเทศก็จะยังคงต้องพึ่งพาแหล่งจากภายนอก

ในบริบทนี้ กากตะกอนสีแดง ซึ่งเป็นของเสียที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการกลั่นอะลูมินาจากแร่บอกไซต์ กำลังได้รับการประเมินใหม่โดยสหรัฐอเมริกา เนื่องจากอาจกลายเป็นแหล่งสำรองของโลหะเชิงกลยุทธ์หลายชนิด เช่น แกลเลียมและสแกนเดียม

จากของเสียสู่แหล่งวัตถุดิบที่มีศักยภาพ

กากตะกอนสีแดงเป็นผลพลอยได้จากการผลิตอะลูมินา ซึ่งเป็นวัตถุดิบขั้นกลางในการผลิตอะลูมิเนียม เนื่องจากมีองค์ประกอบที่ซับซ้อนและมีความเป็นด่างสูง กากตะกอนสีแดงจึงมักถูกเก็บไว้ในแหล่งกักเก็บเฉพาะหรือสถานที่กำจัดทิ้ง

เป็นเวลานานหลายทศวรรษแล้วที่กากตะกอนสีแดงถูกมองว่าเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก: ต้องมีการจัดการอย่างปลอดภัย ป้องกันการรั่วไหล และหลีกเลี่ยงมลพิษทางดินและน้ำ อุตสาหกรรมอะลูมิเนียม ทั่วโลก ปล่อยกากตะกอนสีแดงประมาณ 150 ล้านตันต่อปี แต่อัตราการนำกลับมาใช้ใหม่ในปัจจุบันอยู่ที่เพียงประมาณ 2% เท่านั้น

แต่กากตะกอนสีแดงไม่ใช่แค่ของเสียธรรมดา ภายในอาจมีโลหะสำคัญที่สหรัฐฯ ขาดแคลนอยู่ด้วย ในการสัมภาษณ์กับเครือข่ายข้อมูลข่าวสาร AL Circle ... ในเดือนพฤษภาคม ศาสตราจารย์กรีชมา กาดิโกตา จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียระบุว่า โดยทั่วไปแล้วแกลเลียมในกากตะกอนสีแดงจะมีปริมาณอยู่ที่ 50–80 ppm (หมายความว่าในกากตะกอนสีแดง 1 ตัน...) โดยจะมีโลหะ (แกลเลียม) ประมาณ 50 ถึง 80 กรัม สแกนเดียม 70–120 ppm และธาตุหายากตั้งแต่ 400 ถึง 2,000 ppm ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของแร่บอกไซต์

บ่อโคลนแดงหมายเลข 4 ที่โรงกลั่นอะลูมินา Atalco ในเมืองแกรมเมอร์ซี รัฐลุยเซียนา สหรัฐอเมริกา (ที่มา: Louisiana Illuminator)

จากการศึกษาอิสระพบว่า ความเข้มข้นของสแกนเดียมในโคลนแดงอาจสูงถึง 100-800 ppm ซึ่งสูงกว่าแหล่งแร่หลักส่วนใหญ่ที่ขุดได้ทั่วโลกในปัจจุบัน ส่วนไทเทเนียมไดออกไซด์มีปริมาณตั้งแต่ 1-10% ขณะที่สแกนเดียมมีสัดส่วนสูงถึง 95% ของมูลค่าทางเศรษฐกิจรวมของธาตุหายากในโคลนแดง

แทนที่จะค้นหาแหล่งแร่ใหม่ๆ นักวิจัยและธุรกิจชาวอเมริกันเริ่มหันมาพิจารณาแหล่งแร่รองที่มีอยู่แล้ว ศาสตราจารย์กาดิโกตา กล่าวว่า บ่อทิ้งขยะแกรมเมอร์ซีในรัฐลุยเซียนา ซึ่งเป็นโรงกลั่นอะลูมินาแห่งเดียวในสหรัฐฯ มีกากตะกอนสีแดงอยู่มากกว่า 30 ล้านตัน หากปริมาณสแกนเดียมในนั้นสูงถึงประมาณ 80 ppm ปริมาณสแกนเดียมทั้งหมดที่เก็บไว้จะสูงถึง 2,400 ตัน ส่วนปริมาณไทเทเนียมออกไซด์ที่คาดการณ์ไว้คือ 0.6 ล้านตัน ซึ่งเทียบเท่ากับ 40-60% ของความต้องการไทเทเนียมไดออกไซด์ทั้งหมดต่อปีของสหรัฐฯ

ด้วยเหตุนี้ กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ จึงลงทุน 29.9 ล้านดอลลาร์ในบริษัททำเหมืองและแปรรูปแร่ ElementUSA เพื่อสร้างโรงงานนำร่องในเมืองแกรมเมอร์ซี ขณะที่บริษัทดังกล่าวได้ประกาศแผนการสร้างโรงงานเชิงพาณิชย์มูลค่า 850 ล้านดอลลาร์

ในเดือนมกราคม บริษัท Atlantic Alumina ผู้ผลิตและกลั่นอะลูมินา ประกาศความร่วมมือเชิงกลยุทธ์มูลค่า 450 ล้านดอลลาร์สหรัฐกับรัฐบาลกลาง เพื่อสร้างโรงงานผลิตแกลเลียมขนาดใหญ่แห่งแรกของอเมริกา นี่เป็นสัญญาณที่ชัดเจนว่าเรื่องราวของกากตะกอนสีแดงได้ก้าวข้ามพ้นห้องปฏิบัติการไปแล้ว

การกู้คืนโลหะจากกากตะกอนสีแดงมีผลกระทบสองประการพร้อมกัน คือ ช่วยลดแรงกดดันต่อสิ่งแวดล้อมหากสามารถแปรรูปและนำของเสียบางส่วนกลับมาใช้ใหม่ได้ และเปิดโอกาสในการเสริมอุปทานภายในประเทศสำหรับอุตสาหกรรมไฮเทคโดยไม่ต้องพึ่งพาการทำเหมืองใหม่ทั้งหมด ซึ่งมักใช้เวลาหลายปีและต้องเผชิญกับข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม ใบอนุญาต และการต่อต้านจากสาธารณชน

แน่นอนว่า แหล่งวัตถุดิบรองอย่างเช่นกากตะกอนสีแดงนั้น ไม่สามารถทดแทนเหมืองแร่แบบดั้งเดิมได้อย่างสมบูรณ์ แต่สามารถเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์การกระจายความเสี่ยงได้ อย่างไรก็ตาม แหล่งกากตะกอนสีแดงแต่ละแห่งก็ไม่เหมือนกัน องค์ประกอบขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของแร่บอกไซต์ เทคโนโลยีการกลั่น และสภาพแวดล้อม โครงการวิจัยจำเป็นต้องเริ่มต้นด้วยการวิเคราะห์ตัวอย่าง การกำหนดปริมาณ การประเมินศักยภาพในการสกัด และการคำนวณต้นทุน ก่อนที่จะพิจารณาว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นตรงตามมาตรฐานอุตสาหกรรมและสามารถแข่งขันกับแหล่งนำเข้าได้หรือไม่

ไม่ควรตั้งความคาดหวังสูงเกินไป

สิ่งสำคัญคืออย่ามองเรื่องราวของโคลนแดงว่าเป็นทางออกสำเร็จรูป จากแนวคิดไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์เป็นกระบวนการที่ยาวไกล และมีอุปสรรคสำคัญอย่างน้อยสี่ประการ

จากมุมมองทางเทคโนโลยี การกู้คืนโลหะจากกากตะกอนสีแดงต้องใช้กระบวนการที่ซับซ้อน หากใช้สารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง จำเป็นต้องมีการบำบัดของเสียเพิ่มเติม และหากใช้พลังงานมากเกินไป ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมอาจเป็นที่น่าสงสัย

ในเชิงเศรษฐกิจ ปริมาณโลหะต่ำและต้นทุนการสกัดสูงอาจทำให้ผลิตภัณฑ์มีราคาสูงกว่าแหล่งนำเข้า ซึ่งจะเป็นอุปสรรคต่อการนำโครงการไปสู่เชิงพาณิชย์

ในแง่ของขนาด การทดลองที่ประสบความสำเร็จกับตัวอย่างเพียงไม่กี่กิโลกรัมไม่ได้รับประกันความสำเร็จกับกากตะกอนสีแดงหลายล้านตัน การทดลองในระดับอุตสาหกรรมต้องการอุปกรณ์ เงินทุน และมาตรฐานความปลอดภัยที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

ในแง่ของตลาด แม้ว่าจะมีการกู้คืนโลหะได้แล้ว ธุรกิจต่างๆ ก็ยังคงต้องการลูกค้าในภาคอุตสาหกรรม มาตรฐานคุณภาพ และสัญญาในระยะยาวอยู่ดี

ดังนั้น มุมมองที่เหมาะสมคือการมองกากตะกอนสีแดงว่าเป็นทรัพยากรที่มีศักยภาพ ไม่ใช่ "สมบัติที่รับประกันได้" มันสามารถช่วยลดความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทานได้ แต่ยังไม่สามารถทดแทนระบบแร่ธาตุในปัจจุบันทั้งหมดได้

เรื่องราวของการแข่งขันด้านวัตถุ

จากการศึกษาเรื่องกากตะกอนสีแดง เราสามารถมองภาพรวมของการแข่งขันด้านวัสดุในกลุ่มประเทศเศรษฐกิจหลักได้กว้างขึ้น ในยุคเทคโนโลยีขั้นสูง วัสดุไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในอุตสาหกรรมเดียว แต่ยังเป็นจุดเชื่อมต่อของหลายสาขา เช่น พลังงานสะอาด อิเล็กทรอนิกส์ โทรคมนาคม การบิน การป้องกันประเทศ และปัญญาประดิษฐ์

สิ่งนี้เปลี่ยนความเข้าใจเกี่ยวกับทรัพยากร ก่อนหน้านี้ น้ำมันและก๊าซเป็นหัวใจสำคัญของความมั่นคงทางพลังงาน ปัจจุบัน ลิเธียม โคบอลต์ ธาตุหายาก แกลเลียม สแกนเดียม และวัสดุอื่นๆ อีกมากมายได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของความมั่นคงทางเทคโนโลยี ไม่ได้เข้ามาแทนที่แหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม แต่เป็นการเพิ่มมิติใหม่ของการแข่งขัน

สหรัฐอเมริกา ยุโรป ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้ ต่างพยายามลดการพึ่งพาแหล่งวัตถุดิบที่มีความเข้มข้นสูง ผ่านการรีไซเคิล การนำกลับมาใช้ใหม่ การสำรอง การพัฒนาวัสดุทางเลือก และการสร้างความร่วมมือกับประเทศที่มีทรัพยากรที่เชื่อถือได้ ในบริบทนี้ กากตะกอนสีแดงเป็นตัวอย่างสำคัญของแนวคิดใหม่นี้: อย่ามองข้ามทรัพยากรทุติยภูมิ

เรื่องราวของกากตะกอนสีแดงแสดงให้เห็นถึงความขัดแย้งในยุคไฮเทค: อุตสาหกรรมที่ก้าวหน้าที่สุดสามารถพึ่งพาวัสดุที่ครั้งหนึ่งเคยถูกมองว่าเป็นของเสียได้ เมื่อแกลเลียม สแกนเดียม และโลหะสำคัญอื่นๆ กลายเป็นปัญหาคอขวดในห่วงโซ่อุปทาน กากตะกอนสีแดงจึงไม่ใช่แค่ปัญหาสิ่งแวดล้อมอีกต่อไป แต่สามารถกลายเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์ด้านวัสดุได้ อย่างไรก็ตาม ทิศทางนี้ยังคงต้องรอดูกันต่อไป

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