Ο κόσμος αντιμετωπίζει την επιλογή χαλκού: πράσινη ενέργεια ή ανάπτυξη

Ο κόσμος έχει αρκετό χαλκό για να τροφοδοτήσει είτε την πράσινη επανάσταση ενέργειας είτε να οικοδομήσει κρίσιμη υποδομή σε αναπτυσσόμενα έθνη – αλλά όχι και τα δύο, σύμφωνα με την New University of Michigan Research που ποσοτικοποιεί τις εκπληκτικές ορυκτές απαιτήσεις της παγκόσμιας ηλεκτροδότησης.

Η μελέτη αποκαλύπτει ότι η μετάβαση σε συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα απαιτούσε την εξόρυξη περισσότερου χαλκού τα επόμενα 32 χρόνια από ό, τι η ανθρωπότητα έχει εξαγάγει σε όλη την ιστορία, δημιουργώντας έναν πρωτοφανή ανταγωνισμό μεταξύ των κλιματικών στόχων και των βασικών αναγκών της ανθρώπινης ανάπτυξης. Η έρευνα εκθέτει ένα βαθύτερο δίλημμα: οι ίδιες οι τεχνολογίες που προορίζονται να σώσουν τον πλανήτη θα μπορούσαν να αρνηθούν δισεκατομμύρια ανθρώπους να έχουν πρόσβαση στη σύγχρονη υγειονομική περίθαλψη, καθαρό νερό και οικονομικές ευκαιρίες.

Τα μαθηματικά της έλλειψης ορυκτών

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Adam Simon, καθηγητή γης και περιβαλλοντικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν, μοντελοποίησαν τις απαιτήσεις του χαλκού σε πολλαπλά σενάρια μέχρι το 2050. Τα ευρήματά τους ζωγραφίζουν μια έντονη εικόνα ανταγωνιστικών απαιτήσεων.

Η επιχειρηματική οικονομική ανάπτυξη απαιτεί 1.100 εκατομμύρια μετρικούς τόνους χαλκού μέχρι το 2050. Μια μετάβαση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που βασίζεται σε αιολικές και ηλιακές απαιτεί 2.304 εκατομμύρια μετρικούς τόνους, ενώ τα συστήματα αποθήκευσης πλέγματος βαρέως μπαταριών θα καταναλώνουν ένα συγκλονιστικό 3 δισεκατομμύρια μετρικούς τόνους.

Για το πλαίσιο, η παγκόσμια παραγωγή χαλκού το 2024 ανήλθε σε μόλις 23 εκατομμύρια μετρικούς τόνους. Τα μαθηματικά είναι αδιάφορα.

Τα όνειρα ανάπτυξης αναβάλλουν

Αυτό που πολλοί δεν συνειδητοποιούν είναι πώς αυτή η κρίση του χαλκού θα μπορούσε να διαιωνίσει την παγκόσμια ανισότητα. Η μελέτη αποκαλύπτει ότι η Ινδία χρειάζεται 227 εκατομμύρια μετρικούς τόνους χαλκού για την κατασκευή σύγχρονης υποδομής, ενώ και οι 54 αφρικανικές χώρες απαιτούν περίπου ένα δισεκατομμύριο μετρικούς τόνους.

“Ο κόσμος χρειάζεται όλο και όλο και περισσότερο χαλκό για την οικονομική ανάπτυξη των επιχειρήσεων ως συνηθισμένη και αυτό δημιουργεί ένταση”, εξήγησε ο Simon. “Προτείνουμε ότι η ζήτηση για χαλκό για οικονομική ανάπτυξη, η οποία είναι ουσιαστική παγκόσμια ανθρώπινη ανάπτυξη, θα πρέπει να έχει προτεραιότητα σε σχέση με διάφορα σενάρια ηλεκτρισμού”.

Ο ηθικός λογισμός είναι έντονος. “Αν έρθει σε έναν διαγωνισμό μεταξύ” πρόκειται να οικοδομήσουμε υγειονομική περίθαλψη στην Αφρική ή περισσότεροι άνθρωποι θα οδηγήσουν ένα Tesla; ” Θα ψηφίσω για την υγειονομική περίθαλψη στην Αφρική “, δήλωσε ο Simon.

Κρίσιμες απαιτήσεις υποδομής:

• Ηνωμένες Πολιτείες: 400+ λίβρες χαλκού ανά άτομο ενσωματωμένο σε υποδομή
• Ινδία: Μόνο 40 λίβρες χαλκού ανά άτομο που διατίθενται σήμερα
• Η επιχειρηματική ανάπτυξη απαιτεί 78 νέα μεγάλα ορυχεία χαλκού μέχρι το 2050
• Κάθε νέο ορυχείο πρέπει να παράγει 500.000 μετρικούς τόνους ετησίως
• Οι τιμές του χαλκού πρέπει να διπλασιαστούν σε 20.000 $ ανά μετρικό τόνο για να ενθαρρύνουν την εξόρυξη

Η συμφόρηση της μπαταρίας

Ένα κρίσιμο εύρημα αποκαλύπτει ότι τα συστήματα αποθήκευσης μπαταριών οδηγούν τις πιο ακραίες απαιτήσεις χαλκού. Η μελέτη δείχνει ότι η διαχείριση της μεταβλητότητας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μέσω των μπαταριών απαιτεί τεράστιες ποσότητες χαλκού – περισσότερο από τον πραγματικό εξοπλισμό παραγωγής.

Αυτή η διορατικότητα αλλάζει θεμελιωδώς τον λογισμό πολιτικής. Η έρευνα καταδεικνύει ότι “η διαχείριση της μεταβλητότητας της ενέργειας του ανέμου και της ηλιακής ενέργειας είναι η πρωταρχική ζήτηση για χαλκό και αυτή η συνειδητοποίηση πρέπει να ληφθεί υπόψη σε οποιοδήποτε σενάριο ανάπτυξης”.

Οι συνέπειες είναι βαθιές. Οι τρέχουσες πολιτικές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας επικεντρώνονται στην παραγωγική παραγωγή, ενώ αγνοούν το κόστος υλικού της σταθερότητας του δικτύου. Χωρίς επαρκή αποθήκευση, τα ανανεώσιμα συστήματα απαιτούν εφεδρική ισχύ, νικώντας τον περιβαλλοντικό τους σκοπό.

Εναλλακτικά μονοπάτια

Η μελέτη εντοπίζει διάφορες στρατηγικές για τη μείωση της ζήτησης χαλκού διατηρώντας παράλληλα τους στόχους ηλεκτρισμού. Η πυρηνική ενέργεια αναδύεται ως συστήματα αλλαγής παιχνιδιού με 90% πυρηνική παραγωγή και ελάχιστη αποθήκευση μπαταριών απαιτούν επίπεδα χαλκού κοντά σε σενάρια επιχειρήσεων ως συνηθισμένα.

Ομοίως, τα υβριδικά οχήματα αντί για πλήρως ηλεκτρικά αυτοκίνητα μειώνουν δραματικά τις ανάγκες του χαλκού. Η έρευνα δείχνει ότι οι επιλογές στρατηγικής τεχνολογίας θα μπορούσαν να κάνουν τη διαφορά μεταξύ των εφικτών και των αδύνατων στόχων εξόρυξης.

Τα συστήματα δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας φυσικού αερίου προσφέρουν επίσης μια αποδοτική λύση από χαλκό για τη διαχείριση της μεταβλητότητας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αν και αυτή η προσέγγιση περιλαμβάνει συνεχή χρήση ορυκτών καυσίμων.

Ο έλεγχος της εξόρυξης πραγματικότητας

Πέρα από τους αριθμούς βρίσκεται μια σκληρή υλικοτεχνική πραγματικότητα. Η μελέτη λεπτομερώς ότι η ανάπτυξη νέων ορυχείων χαλκού διαρκεί πάνω από 20 χρόνια από την ανακάλυψη στην παραγωγή. Η συνάντηση ακόμη και η ζήτηση για τις επιχειρήσεις θα απαιτούσε κάθε χρόνο ένα νέο σημαντικό ορυχείο σε απευθείας σύνδεση-ένας ρυθμός που ήδη στρέφει τη βιομηχανία.

Περισσότερα φιλόδοξα σενάρια ηλεκτροδότησης θα απαιτούσαν 22,5 νέα μεγάλα ορυχεία ετησίως – αξιολογήστε τους ερευνητές να θεωρούν “μη ρεαλιστικά” και “αδύνατα”.

Η έρευνα αποκαλύπτει επίσης ότι τα δύο τρίτα των εκτιμώμενων πόρων χαλκού στον κόσμο παραμένουν ανεξερεύνητα, παρουσιάζοντας τεράστιες προκλήσεις εξερεύνησης. Ακόμη και με τέλεια εκτέλεση, το ήμισυ όλων των συμβατικών αποθεμάτων χαλκού θα εξαντληθεί μέχρι το 2050 υπό επιθετικά σενάρια ηλεκτροκίνησης.

Η τιμή της προόδου

Η οικονομική ανάλυση της μελέτης δείχνει ότι οι τιμές του χαλκού πρέπει να διπλασιαστούν από τα τρέχοντα επίπεδα περίπου $ 9.000 ανά μετρικό τόνο έως $ 20.000 για να ενθαρρύνουν τις απαραίτητες επενδύσεις εξόρυξης. Αυτή η αύξηση των τιμών θα επηρεάσει ιδιαίτερα τα αναπτυσσόμενα έθνη, δημιουργώντας μια σκληρή ειρωνεία, όπου τα υλικά που απαιτούνται για την ανάπτυξη καθίστανται μη προσβάσιμα.

Η ανακύκλωση προσφέρει κάποια ανακούφιση αλλά περιορισμένη σωτηρία. Ακόμη και με τη συνεχιζόμενη ανάπτυξη της ανακύκλωσης χαλκού, θα συνεισέφερε μόνο 13,5 εκατομμύρια μετρικούς τόνους μέχρι το 2050 -χάλκινο αλλά ανεπαρκές για την αύξηση των αυξανόμενων αυξήσεων της ζήτησης.

Ένα πλαίσιο για σκληρές επιλογές

Οι ερευνητές έχουν διαθέσει την ανάλυσή τους μέσω ενός διαδραστικού υπολογιστικού φύλλου Excel, επιτρέποντας στους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να μοντελοποιούν διαφορετικά σενάρια και τις απαιτήσεις του χαλκού.

“Πρώτα απ ‘όλα, οι χρήστες μπορούν να ελέγξουν τη μελέτη, αλλά επίσης μπορούν να αλλάξουν τις παραμέτρους της μελέτης και να αξιολογήσουν πόσα χαλκό απαιτείται αν έχουμε ένα ηλεκτρικό δίκτυο που είναι 20% πυρηνικό, 40% μεθάνιο, 20% άνεμος και 20% υδροηλεκτρικό, για παράδειγμα”, εξηγεί ο Simon. “Μπορούν να κάνουν αυτές τις αλλαγές και να δουν ποια θα είναι η ζήτηση χαλκού.”

Αυτό το εργαλείο αντιπροσωπεύει περισσότερο από την ακαδημαϊκή άσκηση – είναι ένα πλαίσιο για τη λήψη τεκμηριωμένων αποφάσεων σχετικά με το τεχνολογικό μέλλον της ανθρωπότητας. Οι επιλογές δεν είναι μόνο για ενεργειακά συστήματα, αλλά για το ποιος έχει πρόσβαση στη σύγχρονη ζωή και πότε.

Καθώς ο κόσμος αντιμετωπίζει την αλλαγή του κλίματος, αυτή η έρευνα αναγκάζει να υπολογίζει με τα υλικά όρια των τεχνολογικών λύσεων. Ο χαλκός δεν είναι μόνο μια πρόκληση εξόρυξης – είναι ηθική που θα καθορίσει ποιες κοινότητες ευημερούν στον 21ο αιώνα.