Borba za sirovine budućnosti: Ima li alternative?
25. travnja 2021
U proteklim stoljećima su države često bojnim brodovima - ili kasnije nuklearnim raketama pokazivale svoju moć i osiguravale svoje interese. Ali danas države sve češće koriste ekonomske sankcije kao oružje kako bi nametnule svoje političke želje.
Osobito podesno oružje takvog ekonomskog rata su rijetke sirovine, skupina od 30 materijala - većinom metala, koje je i EU proglasila nezamjenjivim za razvijenu industrijsku ekonomiju.
Naravno, njih traže svi pa tako i njihova cijena raste, a države su postale bolno svjesne koliko su od njih ovisne. Po analizi Europske komisije, sektori zračnog i svemirskog prometa, obrane, elektronike, automobila i energetski zahtjevne industrijenužno trebaju nesmetan pristup najmanje 21 od tih 30 materijala.
Sektor obnovljivih izvora energije treba nešto manji broj sirovina, ali i on je posve ovisan o uvozu. Bez njih je nemoguće proizvoditi solarne ćelije, vjetroelektrane i električna vozila koja ovise o litijevim baterijama. Ali rijetke sirovine su potrebne i za 3D-printere, dronove, robote i drugu digitalnu tehnologiju.
Kad nečeg nema, treba naći alternativu
"Budućnost uvelike ovisi kako će se razvijati tehnologija", objašnjava Hans Günter Hilpert, pročelnik odjela za Aziju Zaklade za znanost i politiku u Berlinu. "Industrija će vjerojatno naći načina da nekima nađe lakše dostupan nadomjestak ili će razviti alternativnu tehnologiju."
Na primjer baterije za električne automobile će povećati potražnju litija iz Čilea, ali zapravo još bolji i praktično neiscrpni način pohrane električne energije je i vodik. No još uvijek se traži način kako bi se mogla stvoriti takva alternativna tehnologija koja bi bila i komercijalno dostupna.
No kad je riječ o skupini od tih 30 materijala, oni će ostati važni, podjednako važni kao što su bili željezo, bakar, nikal i aluminij u prošlosti. "U budućnosti će se ratovi voditi oko rijetkih materijala", nagovještava.
Ratovi se zapravo već vode - ali gospodarski. Industrijske zemlje uključujući SAD i EU su pokušale predvidjeti njihove buduće potrebe. Analiza Europske komisije dolazi do zaključka kako bi se potražnja za litijem mogla povećati 44 puta do godine 2050. - ako električni automobili neće imati drugi način pohrane energije. Ali i potražnja za grafitom ili kobaltom bi mogla biti 11 puta veća nego što je danas.
Eksploatacija rudnih bogatstava u prvom redu je ovisna o cijeni: kod nekih rijetkih sirovina su već otkrivena nalazišta gdje bi se vađenje moglo isplatiti u skorijoj budućnosti, poput rijetkih metala u Brazilu i Vijetnamu, kobalta u Kubi i Rusiji ili titana u Brazilu i Keniji.
Tu je, ali je više nemoguće do njega doći
Druga opcija je reciklaža. Stara je teza kako su rudnici budućnosti naša smetlišta današnjice, ali u ovom slučaju je to tek teorija. Kako stvari stoje, za mnoge te materijale je proces reciklaže izuzetno složen i skup, a povrh toga proizvođači naprava moderne tehnologije uopće ne žele govoriti koje materijale su koristili i koliko ih ima u uređaju. To znači da ih samo one mogu i reciklirati.
No dok se neki materijali poput volframa ili kobalta mogu reciklirati u spomena vrijednim količinama, studija Europske komisije upozorava na to kako se neki materijali - poput galija ili indija - uopće ne mogu odvojiti kad jednom budu upotrebljeni. U tim slučajevima je jedina mogućnost naći im neku alternativu, objašnjava Melanie Müller iz berlinske Zaklade za znanost i politiku koja se posebno bavi sirovinama. "Mnogo se istražuje na području nadomjestaka. Za neke važne i rijetke sirovine je to moguće, ali za druge jednostavno nije."
Opet: svaka takva izjava je povezana s trenutnim stanjem tehnološkog istraživanja. Što će biti sutra - to nitko još ne zna, a zapravo se uvelike traži alternativa i materijalima kojih zapravo ima mnogo poput silicija. Stefan Weber je fizičar koji se bavi polimerima na institutu Max Planck i objašnjava nam kako pokušavaju naći neki drugi materijal koji bi se koristio u solarnim ćelijama.
Još uvijek ljepljiva i nepouzdana alternativa
"Silicij zapravo nije idealan materijal za fotoelektrične ćelije jer on loše apsorbira svjetlost. Da bi to postigli trebate zapravo razmjerno veliku količinu silicija." On istražuje s mineralom perovskitom - njemački geolog Gustav Rose je taj razmjerno rašireni kalcij-titan oksid otkrio u svom istraživanju na Uralu i nazvao ga po ruskom političaru i geologu Levu Aleksejeviču Perovskom.
Weber nam tumači kako je stvaranje solarnih ćelija tim materijalom "kao peći palačinke": on ga u tekućem obliku prelijeva preko površine i pušta ga da se opet kristalizira. No i dodaje kako se u čitavom postupku s tom tekućinom stvara "prilična svinjarija". Povrh toga, u svom sadašnjem obliku ovaj mineral nije dovoljno energetski učinkovit da bi se sve isplatilo, ali njegova ekipa radi na stvaranju nanostrukture bez da nešto gube kod učinkovitosti. Na primjer ako se ta tehnologija spoji s već poznatim silicijevim ćelijama, njihova učinkovitost se povećava za oko 50%.
Ali istraživanje perovskita je obećavajuće: solarni paneli imaju sloj silikona debeo od 100 do 200 mikrometra - debljine otprilike ljuske kose. No Weber nam tumači kako je dovoljan sloj od samo pola, najviše jedan mikrometar perovskita za takav učinak - dakle niti jedan posto materijala koji se danas koristi.
Tko uporno traži...
No kao što je u svakom istraživanju, tako i u ovom ima još mnogo problema: ne samo da "stvara svinjac", nego je znatno manje trajnosti nego silicijska ćelija. Današnje ćelije lako izdrže i po dvadesetak godina, ćelije od perovskita svoja svojstva imaju najviše dvije godine. Povrh toga u njima ima i olova, otrovnog za čovjeka. "Tu su veoma oštra zakonska ograničenja, a ona su oštra iz dobrih razloga", konstatira fizičar instituta Max Planck.
No Weber je optimističan: misli da bi prvi modul mogao biti spreman za tri do pet godina, ali realno procjenjuje kako će proći još najmanje jedno desetljeće dok se ta tehnologija ne pokaže dovoljno zrelom i pouzdanom. "Ima toliko toga što mi danas još jednostavno ne znamo", konstatira fizičar.
Serija "Borba za sirovine budućnosti"
Ima li alternative?