Minerály a kovy. To je další překážka v rozvoji energetiky


10:05 • 10. května 2019

Tagy: ČR, Polsko, PKN Orlen, Unipetrol, komodity, Drahé kovy, energetika, USA

Energie je základní hybnou silou ekonomického růstu. Výroba energie z fosilních paliv byla vždy provázena obavami ohledně zásob nerostných surovin.  Tyto obavy nutily lidstvo hledat řešení, která by pomohla tuto překážku růstu překonat. Jako nejslibnější se jevily obnovitelné zdroje a jaderná energie, a současně se začalo investovat do zlepšování energetické účinnosti.

Inovační technologie, které se ukázaly jako stěžejní (tzv. frakování neboli hydraulické štěpení), umožnily dosáhnout přímo matečných hornin a tím paradoxně přispěly k výraznému zvýšení využitelných zásob zemního plynu a ropy. Potenciál technologie hydraulického štěpení, kterému vděčíme za dramatický pokles cen ropy a plynu, byl odhalen v době, kdy však již byla na obzoru další překážka, a to nadměrné emise oxidu uhličitého a metanu. Přechod k podpoře nízkouhlíkových technologií znovu obrátil pozornost k obnovitelným zdrojům energie, zejména k nevyčerpatelným zdrojům, jako jsou větrná a sluneční energie. Tyto dva zdroje činily více než polovinu nových výrobních kapacit zavedených během posledních let. Podle konzultační společnosti McKinsey se očekává, že mezi léty 2015 až 2050 se výroba větrné energie zvýší třináctkrát a sluneční šedesátkrát.

Mohlo by se zdát, že máme-li nízkouhlíkové technologie, které produkují energii přímo z nevyčerpatelných zdrojů, budou dalším rozvojem těchto technologií překážky zelené energii jednou provždy překonány. Tak tomu však není, protože kromě nevyčerpatelných zdrojů energie využíváme i další přírodní zdroje. Rychlost, s jakou spotřebováváme vzduch, vodu, minerály a prvky vzácných zemin se stala reálnou ekonomickou výzvou. V průběhu posledního století rostla spotřeba kovů překvapivě rychle. Lidstvo nyní používá šestkrát více železa na hlavu, než tomu bylo před sto lety, což vedlo k 26násobnému zvýšení těžby železné rudy. Kritické kovy, jako je lithium, měď, uran, zlato a prvky vzácných zemin se používají ve výrobě moderní elektroniky, od smartphonů a baterií po pokročilé zbraňové systémy. Vzácné kovy jsou důležité i pro technologie určené k výrobě energie z obnovitelných zdrojů, jako jsou solární panely a elektromobily. Například, k výrobě solárních panelů je potřeba telur, jeden z nejvzácnějších prvků na Zemi, a jeden automobil Tesla potřebuje asi 7 kg lithia (tj. hmotnost bowlingové koule). S rostoucí poptávkou po energii z obnovitelných zdrojů se objevila další překážka, kterou je dostupnost kritických minerálů a prvků vzácných zemin. Odborníci poukazují na to, že technologie změnily způsob využívání zdrojů. Takové ohromné stavby jako Eiffelova věž nebo most Golden Gate spotřebovaly především velké množství železa a oceli. V dnešním moderním smartphonu je použita většina prvků z periodické tabulky, avšak moderní elektronika vyžaduje pouze velmi malá množství kritických prvků a nehrozí tedy riziko, že by se jejich zásoby zcela vyčerpaly. Existuje však riziko přerušení řetězce jejich dodávek.

V prosinci 2018 hostila Stanfordská univerzita  zajímavou konferenci o rostoucí důležitosti minerálů pro ekonomickou bezpečnost. Kromě vědců prezentovali své názory na tuto otázku také experti z průmyslu a z vládní agentury. Z jejich pohledu se riziko přerušení dodavatelského řetězce výrazně zvyšuje, přičemž k jeho narušení může dojít z různých důvodů, včetně ekonomických a politických. Kritické a vzácné minerály se často získávají jako vedlejší produkty při mnohem rozsáhlejších činnostech, například při těžbě mědi, což znamená, že klesne-li cena mědi, bude ohrožena rovněž produkce těchto kritických prvků. Výroba mnoha důležitých prvků je kromě toho koncentrována pouze v několika zemích, zejména v Číně, která těží 93 % prvků vzácných zemin na světě. Kdyby došlo ke zničení čínských přístavů v důsledku přírodní katastrofy, například tsunami, mělo by to vážný dopad na globální obchod s těmito prvky a tím i na hlavní světové ekonomiky. To je důvodem, proč v zemích, jako jsou Spojené státy, roste důležitost mapování výskytu minerálů za pomoci nejmodernějších geofyzikálních zobrazovacích nástrojů, jako je LIDAR a hyperspektrální zobrazení. Práce v tomto směru by měly být zahájeny rychle, neboť příprava nově objevených nalezišť minerálů k těžbě může trvat až 12 let.

Účastníci konference na Stanfordské univerzitě poukázali na to, že ke snížení rizika narušení dodavatelského řetězce mohou přispět tři druhy inovací:

Inovace podporující zvýšení objemu těžby. Vědci ukázali, že vrstvy jílu ve velkých super-vulkanických kráterech na celém světě (vzniklých mohutnými výbuchy, které vedly k vnitřnímu zhroucení sopečného kužele) obsahují velká ložiska lithia. Lithium se v současné době získává hlavně v Chile a v Austrálii, a to ze zdrojů jiných než jíl. Kdyby byla vyvinuta technologie levné separace lithia z jílu, globální zásobování lithiem by se diverzifikovalo a budoucí trh s lithiem by se významně proměnil;

Inovace podporující snižování odpadu. Technologické inovace mohou rovněž přispět ke snižování odpadu kritických minerálů při výrobě. Například, okolo poloviny neodymu používaného v magnetických materiálech končí na podlaze továrny, protože tímto způsobem se magnety vyrábějí;

Inovace podporující snižování spotřeby. Vědci a inženýři zkoumají možnosti další minimalizace množství kritických a vzácných minerálů potřebných pro elektroniku.

Je třeba zdůraznit, že vláda USA nesedí se založenýma rukama a nečeká, jak se věci vyvinou, nýbrž podniká kroky k řešení tohoto problému. Donald Trump, prezident Spojených států, vydal koncem prosince 2017 vládní nařízení s názvem Federální strategie k zajištění bezpečných a spolehlivých dodávek kritických minerálů. Oddíl 3 (Politika) tohoto nařízení zní: „Politikou Federální vlády musí být snížení národní zranitelnosti v případě přerušení dodávek kritických minerálů, které představuje strategickou zranitelnost z hlediska bezpečnosti a prosperity Spojených států. Spojené státy budou podporovat tuto politiku [...]: (a) identifikací nových zdrojů kritických minerálů; (b) zvýšením aktivity na všech úrovních dodavatelského řetězce, včetně průzkumu ložisek, těžby, úpravy, separace, legování, recyklace a opětovného zpracování kritických minerálů; (c) zajištěním elektronického přístupu našich horníků a výrobců k nejpokročilejším topografickým, geologickým a geofyzikálním údajům z celého území USA [...]; (d) racionalizací leasingových a schvalovacích procesů pro urychlení průzkumu, produkce, zpracování, opětovného zpracování, recyklace a tuzemského zušlechťování kritických minerálů.” Na základě tohoto nařízení Geologický průzkum USA (USGS) sestavil a v květnu 2018 publikoval seznam 35 minerálů považovaných z hlediska národní bezpečnosti a ekonomiky USA za kritické.

Úplný seznam nejdůležitějších minerálů zahrnuje následující prvky:

Hliník (bauxit), používá se téměř ve všech odvětvích ekonomiky;

Antimon, používá se v bateriích a samozhášecích přísadách;

Arsen, používá se v impregnačních prostředcích na dřevo, v pesticidech a v polovodičích;

Baryt, používá se do cementu a v petrochemickém průmyslu;

Beryllium, používá se jako legující činidlo v leteckém a obranném průmyslu;

Vizmut, používá se v lékařském a atomovém výzkumu;

Cesium, používá se ve výzkumu a vývoji;

Chróm, používá se primárně v nerezové oceli a dalších slitinách;

Kobalt, používá se v dobíjecích bateriích a vysoce legovaných slitinách;

Fluorit, používá se při výrobě hliníku, benzínu a uranového paliva;

Galium, používá se v integrovaných obvodech a optických zařízeních, jako LED;

Germanium, používá se v optických vláknech a aplikacích pro noční vidění;

Grafit (přírodní), používá se v mazivech, bateriích a palivových článcích;

Hafnium, používá se v regulačních tyčích jaderných reaktorů, slitinách a vysokoteplotní keramice;

Helium, používá se v zobrazovací technice magnetické rezonance (MRI), pro nafukování balonů apod. a ve výzkumu;

Indium, používá se převážně v LCD monitorech;

Lithium, používá se primárně pro baterie;

Hořčík, používá se ve vyzdívkách pecí pro výrobu oceli a keramiky;

Mangan, používá se v ocelářství;

Niob, používá se hlavně v ocelových slitinách;

Kovy platinové skupiny, používají se jako katalyzátory;

Potaš, používá se především jako hnojivo;

Skupina prvků vzácných zemin, používá se primárně v bateriích a v elektronice;

Rhenium, používá se v bezolovnatém benzínu a ve vysoce legovaných slitinách;

Rubidium, používá se ve výzkumu a vývoji v elektronice;

Skandium, používá se ve slitinách a v palivových článcích;

Stroncium, používá se v pyrotechnice a v keramických magnetech;

Tantal, používá se v elektronických součástkách, většinou kondenzátorech;

Telur, používá se v ocelářství a ve slunečních článcích;

Cín, používá se v ochranných nátěrech a v ocelových slitinách;

Titan, používá se převážně jako bílý pigment nebo v kovových slitinách;

Wolfram, používá se primárně při výrobě kovů odolných proti opotřebení;

Uran, používá se většinou jako jaderné palivo;

Vanad, používá se primárně do titanových slitin;

Zirkon, používá se v průmyslu vysokoteplotní keramiky. 

Účastníci konference na Stanfordské univerzitě jsou přesvědčeni, že vláda USA by měla spustit program podporující inovační technologie pro těžbu těchto minerálů podobný tomu, který vedl k dosažení nezávislosti Spojených států na dovozu plynu a ropy. Bude užitečné sledovat další vývoj a vzít si ponaučení pro Polsko.

RSS

Adam B. Czyżewski je hlavním ekonomem polské skupiny PKN ORLEN od roku 2007. Specializuje se na změny globálního energetického sektoru, na které má vliv hospodářská politika a revoluční inovace. Součástí skupiny PKN Orlen je od roku 2005 petrochemický holding Unipetrol.



Přejít na diskusi

Přihlašte se, nebo zaregistrujte


Přihlásit se


Zapomněli jste heslo?




Pokud nemáte ještě účet, můžete si ho vytvořit zdarma.

Přihlašte se, nebo zaregistrujte

Tato sekce je dostupná zdarma pouze přihlášeným uživatelům.



Přihlásit se

Zapomněli jste heslo?




Pokud nemáte ještě účet, můžete si ho vytvořit zdarma.