Европа находит свои скрытые сокровища для построения зеленой, цифровой и климатически нейтральной экономики

Исследователи ищут способы обеспечить достаточные поставки сырья, необходимого для производства всего — от ноутбуков до спутников. Ученые разрабатывают высокотехнологичные геомодели, которые могут привести Европу к более безопасному и независимому будущему. Современная жизнь была бы иной без гарантированного доступа к сырью. Например, платиновые металлы — одни из наименее распространенных элементов на Земле — содержатся в тачпадах мобильных устройств, плоских телевизорах, автомобилях, реактивных двигателях и кардиостимуляторах.

Даже обычный смартфон может требовать более 50 различных металлов, включая кремний, редкоземельные элементы и литий, спрос на которые огромен, а предложение ограничено. Сырье критически важно для восстановления Европы и поддержания качества жизни. Спрос стремительно растет, многие из этих ресурсов необходимы для технологий, обеспечивающих переход к климатической нейтральности. По оценкам Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), глобальный спрос на материалы к 2060 году более чем удвоится, достигнув ошеломляющих 167 миллиардов тонн.

Например, электромобили и системы накопления энергии требуют таких минералов, как графит, литий и кобальт, что может увеличить спрос на них почти на 500% к 2050 году. В то же время зависимость от постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов для космических исследований, систем наведения, связи, выработки электроэнергии и здравоохранения ведет к экспоненциальному росту потребности в редкоземельных элементах (РЗЭ).

Достижение цели Европы по созданию зеленой цифровой экономики и климатической нейтральности к 2050 году требует наращивания мощностей в области экологичной добычи, переработки, производства, повторного использования и рециклинга. Глобальная конкуренция за сырье быстро усиливается, и Европа укрепляет все звенья своей цепочки создания стоимости.

Поиск скрытых сокровищ Земли

Фрэнсис Уолл, профессор прикладной минералогии в Университете Эксетера, возглавляет международную группу, разрабатывающую геомодели, которые помогут Европе и другим странам находить наиболее перспективные источники сырья. Эти источники обладают большим потенциалом не только по содержанию, но и по возможности экономичной, устойчивой и экологически ответственной добычи и переработки.

Разработанные в рамках проекта HiTech AlkCarb, координируемого Уолл, геомодели объединяют минералогию, геологию, геохимию и геофизические методы, включая данные о магнитных и электромагнитных полях в недрах Земли. Их создание поддержано огромным объемом сбора данных и исследований геологических процессов, многие из которых изучают «корни» вулканов возрастом в миллионы лет.

«Мы изучаем корни древних вулканов — действительно важное место для минералообразования, включая РЗЭ, — сказала Уолл. — Всевозможные сложные процессы происходят, когда магма с глубины 50 километров поднимается к поверхности. Мы собираем эту историю воедино».

Ученые также дорабатывают модели на холме Сонгве в Малави — месте активной разведки, богатом карбонатитами, в которых происходит минерализация РЗЭ. Это гарантирует, что модели будут полезны на практике, поскольку наличие месторождения не гарантирует рентабельной или устойчивой добычи.

«Если вы не сможете эффективно отделить ваши минералы от пустой породы, у вас либо не будет экономически выгодного месторождения, либо вы будете генерировать огромное количество отходов, — объяснила Уолл. — Наши модели помогут обеспечить лучшее и более эффективное проектирование переработки минералов, что, в свою очередь, позволит лучше выбирать месторождения, которые будут хорошо себя вести при переработке, одновременно снижая воздействие на окружающую среду».

Укрепление цепочки поставок

Добыча большего количества сырья — это первый шаг в длинной цепочке создания стоимости, а переработка — второй. Европа не только импортирует критически важное сырье (КВС), но часто ввозит его уже в переработанном виде, а также продукты, его содержащие. Например, Китай в настоящее время производит более 90% редкоземельных магнитов, которые используются почти во всех электромобилях.

«Для обеспечения надежной цепочки поставок нам необходимы расширенная разведка и новые месторождения, но также нужны переработка, металлургия и производство магнитов, — сказала Уолл. — Европейский альянс по сырью работает над развитием других звеньев цепи. Нам нужны инвестиции на всех этих этапах и стимулы для их объединения».

По словам Уолл, некоторые материалы, такие как РЗЭ, всегда будут иметь глобальную цепочку поставок из-за особенностей расположения их месторождений в земной коре, но Европа может усилить свое присутствие за пределами своих границ, например, участвуя в разработке и эксплуатации рудников. Однако последующие этапы переработки действительно должны находиться в Европе, чтобы устранить зависимость от Китая.

Для решения проблем и обеспечения надежной цепочки создания стоимости сырья необходим междисциплинарный подход. Экспертная сеть по критически важному сырью, созданная в рамках проектов SCRREEN и SCRREEN2, занимается этой задачей. Команда собирает и анализирует данные по КВС, регулярно обновляет информационные бюллетени, анализирует будущие предложение и спрос, пробелы в политике и технологиях, а также инновационный потенциал вдоль цепочек создания стоимости.

«Подобно погоде в наши дни, "критичность" сырья может меняться относительно быстро по мере изменения спроса и/или предложения из-за чего угодно — от геополитической напряженности до разработки инновационных технологий и приложений, — сказал Стефан Бург из Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии и координатор проекта SCRREEN2. — По этой причине Европейский союз решил включить КВС и не-КВС в более частые обновления информационных бюллетеней по материалам и прогнозных отчетов о будущем целевых отраслевых цепочек создания стоимости».

От цепи к кругу

Хотя работа SCRREEN2 только начинается и рано делать прогнозы и выявлять пробелы в технологиях и политике, касающихся цепочки поставок сырья, Бург уже уверен в одном: «Чтобы обеспечить устойчивый доступ к необходимым материалам, ЕС должен поддерживать ответственные поставки стратегических материалов, продвигая инновации в добыче и рециклинге. Для достижения этой цели нам нужны технологии, конечно, но также надежные данные о первичных и вторичных ресурсах и отслеживаемость материалов и отходов». Экспертная сеть SCRREEN удовлетворяет эту критическую потребность.