Definiția tranziției energetice pare simplă în comparație cu modul de realizare a acesteia. Astfel, tranziție energetică înseamnă înlocuirea combustibililor fosili cu alte surse de energie mai puțin poluante, cu emisii reduse de carbon. Altfel spus, înlocuirea dependenței de petrol, gaze naturale și cărbune de către minerale indispensabile în tehnologiile promovate de tranziția energetică, adică litiu, cupru, cobalt, grafit, nichel, aluminiu, siliciu, mangan, zinc, platina, pământuri rare….
Auzim, deseori, susținători ai ideii conform căreia energiile din surse regenerabile, fotovoltaice și eoliene, sunt gratuite! Dar nu este cazul materialelor utilizate pentru producerea energiei electrice din aceste surse, regenerabile și intermitente, sau pentru transportul sau stocarea acestei energii. Trebuie să fim conștienți de amploarea acestei nevoi pentru atingerea țintelor de energie din surse regenerabile. Pentru a înlocui hidrocarburile și a ajunge la neutralitatea carbonului în 2050, UE va avea nevoie, la acel moment, de 35 de ori mai mult litiu decât în prezent (800.000 tone/an), și de până la 26 de ori mai multe pământuri rare (3000 tone/an de neodim, disproziu, praseodim…). Ar fi necesar de 2 ori mai mult nichel și de 3 ori mail mult cobalt. Ar trebui cu 33% mai mult aluminiu (4,5 milioane de tone anual), cu 35% mai mult cupru, cu 45% mai mult siliciu și cu 10-15% mai mult zinc.
Aceste calcule se bazează pe planurile deja anunțate în Europa pentru sectoarele automobilelor, surselor regenerabile de energie, bateriilor, hidrogenului, rețelelor electrice inteligente. Ceea ce înseamnă că, fără investiții miniere semnificative, sunt inevitabile penuria și creșterile de preț. Cifrele de afaceri anuale ale grupurilor miniere care exploatează și produc aceste minerale ar trebui să crescă de cel puțin 5 ori până în 2050 și să depășească 400 miliarde de dolari.
Mare parte din minereurile extrase sunt absolut indispensabile pentru bateriile autovehiculelor electrice, rotoarele turbinelor eoliene, panourile solare, rețelele electrice. De exemplu, pentru bateria litiu-ion de 400 kg a unei mașini electrice de tehnologie clasică este nevoie de 15 kg litiu, 30 kg cobalt, 60 kg nichel, 90 kg grafit și 40 kg cupru. Dar, pentru a extrage cele 15 kg de litiu trebuie tratarea a 10 tone de saramură de litiu, pentru a obține cele 30 kg de cobalt, sunt necesare 30 tone de minereu, iar pentru cele 60 kg de nichel – sunt necesare 5 tone de minereu. De asemenea, 6 tone de minereu pentru 40 kg de cupru și o tonă pentru cele 90 kg de grafit.
Problema devine cu atât mai spinoasă când vedem că decizia politică nu ia în considerare timpul necesar pentru începerea efectivă a extracției miniere. Poate dura până la 10 ani de la luarea deciziei de invesții și debutul extracției dintr-o mină nouă. Problemele sunt amplificate de localizarea concentrată a majorității resurselor minerale și de capacitățile de rafinare disponibile.
Astfel, majoritatea proiectelor anunțate pentru tratatarea și rafinarea principalelor minerale critice se găsește în China. Această țară domină, deja, capacitățile de rafinare ale metalelor – cheie utilizate în baterii (90% cobalt și cca. 60% pentru litiu și nichel).
O listă non-exhaustivă a principalelor 10 minereuri și materiale considerate strategic indispensabile pentru tranziția energetică a fost publicată de presa franceză, în nr.16 al publicației ”Transitions & Energies”, sub titlul ”Les dix mineraux strategiques indispensables a la transition”, după cum urmează:
1 – Cuprul
Cu siguranță, este metalul cel mai ”critic” pentru că este indispensabil sub formă de fire, cabluri sau foi pentru realizarea și conectarea bateriilor, motoarelor electrice și rețelelor. O mașină electrică utilizează de 3 ori mai mult cupru decât o mașină echivalentă cu motor cu combustie. Parcurile eoliene și solare au nevoie de 5 ori mai mult cupru pentru aceeași capacitate instalată într-o capacitate pe gaz, cărbune sau nucleară.
Având în vedere proiectele și investițiile care ar trebui să fie demarate, în următorii 10 ani, cel puțin 9,7 milioane de tone din extracții miniere noi sunt necesare ceea ce echivalează cu o treime din consumul actual de cupru. Se estimează că, cel puțin pentru următorii 30 de ani, ar trebui ca industria cupriferă să investească minimum 23 miliarde USD anual în mine noi, ceea ce înseamnă cu 64% mai mult decât a facut în ultimii 30 de ani, având în vedere și o accelerare a procesului de reciclare a cuprului.
Creșterea cererii de cupru va fi determinată, în primul rând, de dezvoltarea mașinilor electrice, care va reprezenta 55%. Dar cererea va fi și dinspre eolienele offshore a căror creștere de șapte ori mai mare până în 2040 va necesita peste un million de tone suplimentar în fiecare an. Solarul va avea o traiectorie similară cu un consum suplimentar de 1,1 milioane de tone anual pentru următorii 20 de ani.
2 – Nichelul
Nichelul nu este un metal rar. Problema este că s-au făcut puține investiții în ultimii ani iar zonele de extracție sunt limitate în Indonezia, care este principalul producător la nivel mondial, în Filipine, în Noua Caledonie, în Rusia, Autralia și Canada.
Chiar dacă acum sulfatul de nichel necesar pentru baterii nu reprezintă decât o mică parte din vânzările mondiale de nichel, 70% dintre acestea sunt utilizate pentru fabricarea oțelului inoxidabil. Cererea este însă în creștere. Estimările arată o creștere de 12% a cererii de nichel pentru bateriiile mașinilor electice, ajungând la 30% în 2030 față de 3% în 2021. În condițiile actuale, oferta de nichel va fi insuficientă pentru a face față cererii.
3 – Platina și paladiul
După 2 ani excedentari, oferta de platină a devenit deficitară în 2023 din cauza creșterii cererii dinspre industria auto și reducerii ofertei sud-africane de platină și plaladiu. Dificultățile companiilor sud-africane, deținute de stat, ar putea conduce la o reducere și mai drastică a producției. În afară de aceasta, sancțiunile împotriva exporuturilor din Rusia, care reprezintă 40% din producția minieră de paladiu, ar putea avea un impact semnificativ. Paladiu este foarte utilizat în industria auto, iar platina este un metal indispensabil pentru pilele de combustibil care funcționează cu hidrogen.
4 – Litiul
Litiu, metalul cel mai ușor, nu este rar, dar exploatarea sa este dificilă. Pentru că acest metal este foarte reactiv în contact cu aerul, acesta se găsește doar în minereuri, înconjurat de alte minerale și la mare adâncime în crusta terestră. Aceasta înseamnă că, pentru a-l extrage, e nevoie de mine în care exploatarea este costitisitoare și care necesită investiții pe termen lung care nu și-au dovedit rentabilitatea în ultimii ani.
Miza strategică majoră a devenit deținerea de mine și rezerve de litiu dar și a uzinelor de rafinare a acestui metal alb în contextul în care consumul mondial de litiu a crescut, între 2010 – 2021, cu 283%, iar prețul tonei – de la 4450 USD în 2012 la peste 80.000USD în 2022, scăzând la (doar) 62.000 USD în februarie 2023.
Cert este că există un interes real de a produce din ce în ce mai mult litiu știind că, până în 2040, când se preconizează că mașinile electrice vor reprezenta 80% din piața mondială a mașinilor noi, cererea de litiu ar putea să fie de 30 de ori mai mare decât în 2020.
În consecință, proiectele de dezvoltare minieră s-au înmulțit. Marile grupuri miniere au anunțat investiții importante. De ex, grupul american Albemarle intenționează să își crească de 5 ori capacitatea sa de producție de litiu pentru a ajunge la 500.000 tone anual până în 2030.
5 – Grafitul
Estimările specialiștilor în domeniu sunt că este inevitabilă o criză cauzată de penuria de grafit care ar putea fi cauzată de o producție insuficientă a grafitului natural, încă din 2023 și a grafitului sintetic, începând cu 2026. În prezent, mai mult de 70% din producția de grafit este asigurată de China.
Grafitul este utilizat pentru fabricarea anodului bateriilor. În 2020, 30% din cele 770.000 de tone de grafit consumate anual a fost utilizat pentru fabricarea bateriilor iar restul de 70% este destinat, în principal, în metalurgie, pentru fabricarea lubrifianților și unele aplicații pentru componente electrice. Creșterea rapidă a vânzărilor de mașini electrice schimbă aceste proporții. Astfel, în 2022, cererea de grafit pentru fabricarea anozilor bateriilor a crescut cu 45% în timp ce capacitățile de producție a grafitului natural cu dor 14%. Deja prețul grafitului natural a crescut cu 25% iar cel al grafitului sintetic cu 30% și este doar începutul.
În 2030, necesarul de grafit doar pentru piața bateriilor este estimat la peste 3 milioane de tone per an, ceea ce înseamnă de 4 ori mai mult decât în prezent. Celelate utilizări ale grafitului nu vor reprezenta mai mult de 20% la orizontul anilor 2030, adică cca. 854.000 tone anual. În aceste condiții, producătorii de grafit, în majoritate firme chinezești, nu vor putea răspunde cererii și, în consecință, China va decide cărui fabricant de baterii și cărui constructor de automobile va livra cantitățile necesare.
6 – Cobaltul
În primul rând, cobaltul reprezintă un risc politic pentru că Republica Democratică Congo a ajuns să controleze aproape 80% din producția mondială. Din acest motiv, producătorii de baterii litiu-ion sunt tentați să înlocuiască, măcar o parte din cobalt, cu nichel.
Cobaltul este utilizat atât pentru vehicule electrice dar și pentru telefoanele mobile pentru care, în 2021, consumul a reprezentat cca o treime din cel total. Cererea de cobalt va crește de 6 până la 21 de ori până în 2040 comparativ cu nivelul anului 2020.
7 – Magneziul
Cererea de magneziu pentru fabricarea bateriilor vehiculelor electrice ar trebui să crească de 5 ori în următorii 10 ani. Chiar dacă este vorba de un metal abundent, producția și rafinarea sa sunt concentrate în câteva țări: Africa de Sud, Gabon și Australia dețin 71% din producția minieră iar China – 95% din capacitatea de rafinare.
Doar compania japoneză Nippon Dekon și cea belgiană Vibrantz Technologies rafinează magneziu în afara Chinei. Există proiecte de construire a unor noi uzine în Australia, în Africa de Sud, Indonezia, Botswana, Mexic și Canada, dar sunt în diverse stadii de punere în funcțiune.
8 – Pământurile rare
Pământurile rare au proprietăți magnetice, electrice, optice și catalitice extraordinare, principala utilizare actuală fiind în domeniul magneților permanenți, compuși parțial din pământuri rare (în special, neodim și praseodim și, într-o mai mica măsură, de disprosiu și terbiu, pentru aplicații mai performante).
Utilizarea acestor magneți este variată: de la miniaturizarea (în electronică, robotică) până la proiectarea echipamentelor (turbine eoliene marine și terestre, motoarele mașinilor electrice etc). O turbină eoliană marină are nevoie de 239 kg de pământuri rare pentru fiecare MW putere instalată.
Cererea de pământuri rare va crește de 3 până la 7 ori până în 2040 față de nivelul anului 2020. Cifrele de afaceri anuale aferente extracției și producției de pământuri rare pentru tranziția energetică angajată azi ar trebui să crească de 8 ori până în 2040, adică de la 400 milioane la 3,2 miliarde USD. De reținut că în China se extrage azi 63% din producția mondială și se rafinează 85%.
9 – Zincul
Zincul este un metal utilizat pentru panouri fotovoltaice, pentru eoliene, motoare electrice… De exemplu, un parc fotovoltaic care produce 100 MWh are nevoie de 240 tone de zinc, o eoliană marină, pentru 10 MWh, are nevoie de 4 tone. Zincul este utilizat inclusiv pentru tratarea oțelului împotriva coroziunii.
Problema majoră este aceea că pentru a produce zinc se consumă multă energie, ceea ce a forțat producătorii europeni să își reducă producția, cel puțin în 2022, odată cu creșterea prețului energiei electrice.
10 – Fibrele de carbon
Fibrele de carbon au un rol din ce în ce mai important în tranziția energetică. În primul rând, pentru că liniile electrice de medie și înaltă tensiune utilizează noduri de fibră de carbon în locul celor de oțel pentru a crește cantitatea de energie electrică transportată. De asemenea, în industria eolienelor, înlocuirea palelor din fibră de sticlă cu pale din fibră de carbon ar îmbunătăți eficiența și ar reduce costurile de fabricație.
Fără a ne descuraja în fața obstacolelor pe care le avem de trecut pentru a continua tranziția energetică, pentru atingerea țintelor de decarbonare și limitarea impactului schimbărilor climatice asupra întregului mapamond, este bine să cunoaștem toate aspectele și să căutăm soluții realiste, fezabile, care să nu genereze alte probleme, insuficient analizate la momentul anunțării unor decizii cu impact global.
