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一个池塘中提取锂盐在阿塔卡马沙漠,智利北部。信贷:迭戈Giudice除股票的照片。BNKX1X
一个池塘中提取锂盐在阿塔卡马沙漠,智利北部。 信贷:迭戈Giudice除股票的照片。
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2018年4月12日一点

讲解员:这六个金属是低碳未来的关键

乔斯林Timperley

12.04.2018 | 1:45pm
betway365必威体育 讲解员:这六个金属是低碳未来的关键

部署可再生能源和电动汽车预期飙升,成为全球努力减少温室气体排放。

这些低碳技术目前依赖于少数关键金属,其中一些已很少使用。这引发了问题这些材料是否足够可以开采,确保大规模推广。其他人则担心,瓶颈可能会出现,因为金属的产量以满足需求上升,或者环境影响开采可能会破坏碳储蓄。

必威手机官网碳短暂需要看一些金属吸引了最多的关注和检查他们是从哪里来的,可用的数量,是否可以对会议的气候目标构成风险巴黎协定

需要哪些金属低碳技术吗?

清洁能源技术必威体育在线注册往往依赖于某些关键金属的需要如果他们继续扩大。特别是两种金属,近年来,供应链的恐惧,尽管许多其他金属。

软,银白色金属中最轻的元素周期表锂离子电池的重要原料。这些都是用于从智能手机到电动车(电动车),现在他们最大的消费者。锂离子电池是电池的选择对于大多数汽车制造商,包括特斯拉,宝马,福特日产

雪佛兰Volt电动汽车的锂离子电池处理。信贷:吉姆西除股票BXH4EN照片

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银灰色的金属主要是铜和镍矿的副产品,是另一个重要组成部分的锂离子电池的阴极。它也有不同的用途其他工业和军事应用。

是另一个电池,预计所需成分形成一个吗越来越大未来电池的比例。镍已经广泛应用在其他地方,尤其是在不锈钢生产和矿分布式在许多不同的国家,这意味着有更少的供应担忧。

还用于电池,以及炼钢的重要原料,广泛应用在其他地方,例如动物饲料

被用作导体风力发电,以及通用连接,马达和硬币。铜和锰是世界上最广泛的提取金属。

稀土金属,也被称为稀土元素(REEs),是一组17种相似的化学元素。每个具有独特的属性,使其重要组件从低能耗照明和一系列的技术必威体育在线注册催化转换器磁铁用于风力涡轮机,电动汽车和电脑硬盘。一起被称为“NdPr”,这是用于电动机的磁铁,尤其如此在新闻中最近,由于日益增长的需求和价格。

报告的美国能源部必威体育在线注册欧盟贴上REEs,钴和其他几个关键材料,根据其重要性清洁能源、高供应风险和缺乏替代品。必威体育在线注册

许多其他金属用于较大或较小的程度上清洁能源生产和低碳技术。必威体育在线注册例如,使用光伏薄膜和涂层的也已被欧盟报告关键材料。

世界银行报告去年发布数几十个金属可以看到一个不断增长的市场上升的使用风能、太阳能和电池。下面的网格,来自世界银行的,显示了金属探索的场景和他们的使用在不同的低碳技术。

太阳能光伏 集中式太阳能 碳捕获和存储 核能 发光二极管 电动汽车 必威体育在线注册能量储存 电动马达
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铁(cast) X X X X
铁(磁铁) X X
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稀土钕(代理) X X
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(工程)
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矩阵的金属和能源技术探索世界银行碳未来场景必威体育在线注册中学习。世界银行2017年。

当然,这些金属不仅会被用于低碳技术,但是从智能手机武器

在他2016年的书力量的元素大卫·S亚伯拉罕说,他所谓的“稀有金属”——这些,如钴和里斯,在成百上千吨每年生产而不是数百万吨,如铜,现在世界现代工业的基础,包括清洁能源产业。必威体育在线注册世界正迅速成为依赖这些金属对石油,他说。他写道:

“今天公司使用元素,科学家认为仅仅几十年前杂质…我们正在见证一个根本性转变我们的资源需求。在人类历史上没有意义,我们使用更多的元素,在更多的组合,在日益复杂的数量。我们的聪明才智将很快超过材料的供应。”

这些金属需要多少钱?

人们普遍承认,需要迅速加大低碳技术为了满足巴黎协议的目标将变暖限制在低于2摄氏度和争取1.5摄氏度

这个低碳未来会看到强劲需求广泛的基础和贵重金属,世界银行报告说。与通常的嫌疑人钴、锂和稀土元素,这包括铝、银、钢、镍、铅和锌。报告称:

“是合理的期望,所有的低碳能源系统更有可能比不能比高碳金属密集型系统。必威体育在线注册事实上,所有文学研究材料和金属的影响提供清洁技术强烈同意建立这些技术将导致更密集的需求比传统化石燃料的机制。”

一个单独的2017报告联合国环境规划署(UNEP)也有类似的发现。计算低碳技术将需要超过6亿吨(Mt)更多的金属资源2050在2摄氏度的情况下,而6 c场景,化石燃料使用继续当前的路径。然而,它还表示2 c场景将每年节省超过2000亿立方米的水和使用低近150000平方公里的土地。

术语表
储备和资源:材料的数量被认为是潜在的可恢复从地下被称为资源。资源被认为是商业的一部分,使用当前技术,…阅读更多

确定技术的平衡是不可能的,因此,金属——这将在未来30年使用。但一些分析人士警告称,可能会有短缺作为锂离子电池储能和电动汽车的使用增加。必威体育在线注册也有担忧“繁荣与萧条”里斯循环发展,如钕。

为了评估短缺的可能性,它有助于查看可用性估计由美国地质学会(美国地质调查局)超过100的矿产和金属,包括许多金属低碳技术的关键。

美国地质调查局钴生产(kt)在2017年11万吨,储量为7100 kt。这意味着目前的提取使用目前的储量可以持续65年。钴电池行业在2016年的消费周围48 kt,超过总数的一半94 kt消耗所有的产品。

这个消费预计将增长在未来几年。金属供应商Darton大宗商品需求,预计到2020年将达到每年74 kt电池。咨询公司Wood Mackenzie预测到2022年每年增长98 kt。同样的,卡斯帕罗里斯市场分析师基准矿物质Intelligence,他的公司认为它将增加一倍以上,到2025年,每年127 kt。这将意味着钴电池单独的需求将超过目前的生产。

研究从大宗商品分析师CRU世界上最大的钴生产商,嘉能可发现,会议清洁能源部长必威体育在线注册目标30米的电动汽车销售在2030年到2030年每年将需要314 kt的钴-三倍2017对所有使用的需求。按照这个速度,目前的储备将持续23年之久。

值得记住的是,储备只是库存的多少矿物工作被认为是经济上可榨出的当前时间。这是非常不同的总潜在可榨出的“资源”。新矿物将来自资源的供应成为可榨出的技术和价格变化,以及目前未发现的供应和回收。

例如,美国地质调查局指出,铜矿储量估计约280000 kt在1970年代,但现在估计790000 kt,即使520000 kt的铜以来一直生产。

世界有25000 kt的陆地钴资源,当前外汇储备三倍以上。其中的一些可能成为经济开采如果需求增加。他们也迅速扩大,几乎两倍在过去五年里从15000 kt次方2012年。的前景深海采矿据说钴可以打开超过120000 kt(见下文)。

锂,约43 kt生产在2017年,据美国地质调查局,16000 kt的储备。这意味着提取现行汇率与当前储量可以持续372年。

锂的需求也将迅速增长,然而,由于其在电池中使用。德意志银行(Deutsche Bank)认为电动汽车、电动自行车和能源存储将在2025年占锂需求量的58%,高于2015必威体育在线注册年的15%。高盛(Goldman Sachs)预计总需求到2025年的四倍。

对锂的需求是相对较新的,是主要的勘探和生产上升了过去10年的70%。外汇储备也不断上升,从4100年kt增加2007年2017年16000 kt次方。确定资源也从14000 kt上升2007年2017年53000 kt次方。彭博新能源财经必威体育在线注册(BNEF)发现锂电池供应是“不是问题”。

对镍电池的需求预期繁荣在未来几年。美国地质调查局的数据显示2100 kt是去年,有74000 kt的储备。提取当前储量可以持续大约35年以这种速度,和所有已知的土地资源约70年,尽管进一步的镍资源被发现在海底。

虽然不太担忧短缺比锂镍或钴,Wood Mackenzie警告采购镍对电动汽车技术将是一个挑战,大多数新供应即将投产的2025将在电池类型的镍不适合使用。

与此同时,铜已经在大量生产。美国地质调查局说大约20000 kt是去年生产的,分散在几个不同的国家。当前的外汇储备会持续40年在这个萃取率,虽然资源更大。低碳技术不太可能唯一对铜的压力,虽然电动汽车和风力发电使用大量的金属相比,智能手机。最近的一个纸发现总铜需求很可能到2050年大约四倍。

稀土元素

稀土元素钕等地壳相对丰富,但很难找到浓度,使他们的经济开采。分离提取,这就需要多个不同的金属从单一存款困难和昂贵的。

大约130 kt的稀土氧化物(REO)是2017年生产的,美国地质调查局说。储备坐在120000 kt,或者923年的供电。美国地质调查局并没有给出一个估计的资源,其他研究表明,这些都是迅速上升。供应的担忧里斯更倾向于与在中国生产的浓度,而不是实际的短缺。然而,资源被认为是普遍的,包括在欧洲,大多数里斯被首次发现。

世界银行报告指出,intra-technology选项,如选择在岸和离岸风或不同类型的太阳能光伏,可能影响金属需求规模的一代。

钕的需求,例如,将高度依赖是否直驱风力发电机齿轮传动模型变得越来越流行,它说。

直接传动技术,一般用于海上风能,使用钕的永久磁铁。齿轮传动技术与此同时,主要用于陆上风力发电机目前占大部分安装风力发电,不使用永久磁铁。因此,风对钕的需求将是高度依赖于这些技术的盛行,到什么程度。

金属对低碳技术是从哪里来的?

低碳技术的推广部署将意味着一些国家发现他们的自然资源越来越高的需求。

下面的地图显示的位置目前生产和储备所需的三个关键金属过渡:钴、锂和稀土元素。为每一个大大大资源,如上所述。

对三个关键金属的生产和储备在低碳技术:钴、锂和稀土(REEs)。*锂生产数据为美国保留了美国地质调查局以来只有一个公司生产的金属在2017年的美国。* *数据不能用于泰国的稀土储备。来源:美国地质调查局矿产商品总结2018年

两大地图显示,刚果民主共和国(DRC)主导当前钴的生产。提供超过一半(58%)的总产量在2017年,也有世界已知陆地储量的一半。俄罗斯、澳大利亚和加拿大也产生钴,尽管每个代表不到10%的全球供应。澳大利亚也有重要的储备。

与此同时,世界上有部分国家的25000 kt的陆地钴资源包括刚果民主共和国、赞比亚、澳大利亚、古巴、加拿大、俄罗斯和美国。我们资源估计为1000 kt,九次世界2017年生产,尽管大多数目前不可以在经济上提取的。

露天铜矿,圣丽塔,新墨西哥。信贷:吉姆西除股票的照片。F58W64

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此外,大型钴资源等于1000年的当前生产的floorbeds已确定深海,主要以外海域。公海也被认为是丰富的其他基本金属用于电子产品,如锰和黄金。一些公司希望这些海底探索材料,认为这是一个很好的替代陆地矿业和它的相关的影响当地居民和风景。但其他人恐惧深海采矿也可能产生重大环境影响。

锂发生在少量地壳海水,而是由矿业坚硬的岩石矿藏或提取锂盐在足够高的浓度盐水

作为中间上面的地图显示,澳大利亚和智利当前供应商的锂是关键。比钴锂储备更广泛,最大的是智利、中国和澳大利亚。

所谓的“三角”锂智利、阿根廷、和玻利维亚拥有世界上一半的53000 kt确定锂资源,尽管玻利维亚目前小的储备。美国,保留其生产数据从世界银行估计6800 kt的锂资源,但有限的储备。

中国是迄今为止里斯的主导力量,提供80%的130 kt去年,美国地质调查局的数据显示。更有可能产生的书

中国持有大约44000 kt的稀土储量,约三分之一目前已知储量。它还处理和供应链的主导里斯。这使得一些研究者冲动决策者使用新采矿中国以外的多元化供给,这可能需要几十年的时间。

唯一的当前重大中国以外的稀土生产商,Lynas在澳大利亚,运行Mount Weld矿。巴西、越南和俄罗斯都有重要的储备。美国,生产没有REEs以来只有我申请破产在2015年相对较小1400 kt的储备。这仍然是等于10多年的当前全球生产,然而。中国和其他国家能赶上。就在这个星期,研究人员得出的结论大量稀土矿藏发现海岸的2013年日本可以满足全球需求的一些元素在“半无限”的基础上。

这些所谓的“战略”金属的扩散,往往比那些在不同的地方找到化石燃料,打开有趣问题地缘政治将如何影响清洁技术的迅速崛起。一套新的国家将发现他们的自然资源需求越来越多,所有的利弊,伴随这种需求。

一些研究人员等效为可再生能源的石油输出国组织(OPEC)可以为这些新形成突出的材料生产商。其他人认为国际资源治理需要监督负责采购的矿物质。

价格上涨意味着世界的关键金属?

担忧在低碳技术所需的金属的价格,与钴的价格,甚至近年来呈上升趋势,如下图所示(注意日期范围在这些图形不同,由于数据可用性)。

现货价格的几个金属用于低碳技术:从2010年开始,钴锂和钕从2009年开始,从2012年开始,锰矿干公吨单位(dmtu),镍和铜从1990年起。资料来源:彭博社

钴的价格已经在过去两年中涨了两倍多,而锂价格已接近翻倍。全球矿商已经“收获更高的利润”锂由于电动汽车需求的上升,据布隆伯格

钴主要开采的铜和镍的副产品,价格会更高不总是刺激新的供应,因为他们可能在其他商品市场。只有周围1%的钴于2016年从初级钴矿开采。

钴的浓度在刚果民主共和国导致使其资源的关键问题近年来电动汽车制造商。以及其高政治不稳定刚果民主共和国,大约五分之一的钴是由手工绘制出矿工用双手工作,记录的情况下孩子们做这项工作。的确,计划跟踪“道德钴”正在崛起,而英国《金融时报》表示报道一些买家支付溢价可持续和可追踪的金属供应。

刚果民主共和国也最近移动增加税收和版税钴和计划指定下一个“战略金属”的新采矿代码,尽管国际矿业公司游说反对这项新法律。根据咨询公司Wood Mackenzie,法律有“可能严重影响采矿项目在全国”。加拿大公司等公司第一个钴移动其他地方增加产量的预期短缺。

钴作为一个单一的商品相比,锂离子电池的价格急剧下降近年来。BNEF分析师有计算翻两番的目标,即使是锂电池的价格将推高成本仅为1.6%,而几乎没有影响电动汽车的价格。

BNEF也指出电池需要少于1%的已知储量的锂,镍,锰和铜2030,4%的钴储量。

然而,BNEF分析家仍然警告关键材料的供应限制可以减缓的延续近年来电池成本下降。

中国在稀土生产的主导地位沟的眉毛在公司董事会。它的移动限制在2010年向日本出口引起的价格上涨,清楚地看到上面的钕现货价格图,以及担忧持续访问这些金属。但是价格下降了下来几年后,新矿被打开了,压力减少和回收REEs,或找到替代品,减少。在一个新项目许多国家的目前在未来十年开始生产。

清洁能源专家必威体育在线注册Amory Lovins认为这是“不放纵稀缺和宝贵的商品的行为”,指向市场如何回应开放新矿和减少或取代里斯。

可以举起脱碳短缺吗?

即使目前的金属储量和资源是充分的在可预见的未来,短缺仍然是可能的。

洛根Goldie-Scot能量储存分析主管BN必威体育在线注册EF告诉碳短暂的重要储备意味着锂的问题不太可能长期需求。必威手机官网但他补充道:

“然而,可能会有一些短期瓶颈作为生产者必须定位和开发新矿。还有一个范围在锂的质量和附加的处理低质量的材料需要时间和金钱。钴的相似点,甚至当我们注意到2030年。有丰富的全球储备对于其他金属,如镍、锰、铝、铜和石墨。”

同样,最近说数据分析师安德鲁·米勒公司基准矿物质表示,虽然有“没有问题,没有足够的(锂)”,问题是如果它会时期大众和宝马需要它。

还有的问题谁控制供应关键的金属,这可能并不总是一样的生产者的国家,可能影响其可用性。

以及中国近乎垄断稀土生产的详细,例如,它也是目前占主导地位精炼过程钴材料,产生超过80%的钴盐所需的电池。在2016年,7的10刚果民主共和国是中国最大的生产商。加拿大的投资工具钴27,储存的最大控股中国以外的,认为集中生产和储备在刚果民主共和国和中国控制大部分钴输出钴供应面临的两个关键问题。

企业正越来越多地做交易,以保证原材料供应充足的电池。只是上个月,嘉能可全球最大的大宗商品交易商,宣布了一项交易,出售钴产量的三分之一一个主要的供应商中国公司CATL,最大电池公司在世界上。

其他公司,如苹果,特斯拉大众汽车,也在寻求购买直接从钴生产商。在最近的一次温柔的五年的钴,大众说,一个安全的和可持续的锂离子电池原材料的供应将会“成为电动车市场领导者”的关键因素。

更矿业不是唯一的方式来满足对金属的需求。日益增长的兴趣欧盟和其他回收几百万吨有价值的材料每年丢弃的高科技产品,例如。一个分析发现回收可以满足全球锂需求到2025年的9%。一些研究人员甚至提倡小说技术,如“城市”biomining从电子废弃物中提取稀土使用微生物。

与此同时,一些公司调查降低电池通过增加镍钴含量的内容。替代是研究,使用锂,钠和镁的或选择电池基于石墨烯、氢燃料电池,甚至水和食盐。BNEF表示新电池化学反应可能会转向不同的2030年之后,源材料。

是由开采引起什么问题?

温室气体排放和其他环境的影响提取显然是材料中使用低碳技术的重要因素。世界银行的报告警告说:

“简单地说,绿色技术的未来是物质上密集,如果控制不当,可能别雷的努力和政策提供国家满足其目标的气候和相关会议可持续发展目标”。

传统大宗商品面临重大挑战。全球铜矿石质量随着时间的推移下降例如,意义铜矿业需要挖掘矿石是10年前的两倍,收益率相同数量的铜。这意味着更多的我的浪费和温室气体排放量,尽管研究所示转向其他可用技术和更高效率的工艺可以一定程度上解决这个问题的影响。

我Kipushi画廊,加丹加省,刚果民主共和国。来源:环球图像集团北美有限责任公司/ DeAgostini除股票的照片。HM86RD

我Kipushi画廊,加丹加省,刚果民主共和国。来源:环球图像集团北美有限责任公司/ DeAgostini除股票的照片。

亚伯拉罕的书中指出,提取金属的影响,如钴和里斯,远高于传统商品以每吨计算,由于大量的化学物质和能量需要完善。必威体育在线注册

最近的一个研究估计的温室气体(GHG)排放的生产锂离子电池在中国周围发现温室气体排放增加了30%从汽车生产与传统汽车相比,主要是由于生产的阴极材料和锻造铝。但作者也指出重要的潜在的降低这种影响,低排放已经三次美国电池。

同样,一个评估发布的锂离子电池瑞典环境研究院去年从电池生产排放的温室气体量在很大程度上由于制造过程,同时有一个相对较小的开采和冶炼对生命周期的影响。这项研究表示,更高效的生产,增加低碳电力的使用,因此,可能是最好的短期改善。

总体而言,电动汽车运行的低排放量比传统车辆被发现超过平衡高排放的生产,即使今天我们的电力混合。

与此同时,2015年联合国环境规划署报告发现“从摇篮到坟墓“温室气体排放的清洁能源来源通常低于煤电90 - 必威体育在线注册99%。报告发现风能、太阳能光伏、集中太阳能热,水力和地热发电所有生成的不到50克的二氧化碳当量每千瓦小时(gCO2e /千瓦时)。

这与800 - 1000 gco2e /千瓦时燃煤发电和天然气发电厂600 gco2e /千瓦时,都下降到一个潜在的200 gco2e /千瓦时,碳捕获和储存(CCS)。相比之下,生产平均千瓦时的电力在英国电网目前排放约240克的当量二氧化碳。这份报告的结论是:

“铜的使用和功能的重要金属(与低碳技术)可能会造成一些问题从长远来看,根据替代尚未完全理解的机会。总的来说,用可再生能源替代化石燃料提供了一个清晰的机会来减少环境污染从发电。”必威体育在线注册

环境的影响不同的开采方式有所不同。锂的产量硬矿物矿石,例如,使用大量的能源和化学品,涉及重大开荒。必威体育在线注册生产从盐水池塘,水蒸发从high-lithium咸地下水认为通过一些研究人员更好的环境,但它仍然使用大量的水有毒化学物质,它可以带来水供应风险

去年11月在这些问题进行了讨论会议低碳战略材料未来的牛津大学。会议期间,阿尔•琼斯主任全球可持续发展研究所盎格鲁Ruskin大学告诉碳短暂,他认为能源需求矿业可以零碳。必威手机官网必威体育在线注册他说:

“你可以运行每一个我的世界上太阳能、和电动汽车和电动挖掘。必威体育在线注册这不是我们目前做的方式,(但)你可以完全采用无碳矿业,只要你捕获的排放从挖掘。”

采矿事故和泄漏也可以构成威胁当地社区,可能会反对地雷,如果他们相信他们的健康和环境风险。

在牛津材料碳简短的发布会必威手机官网上,去年詹妮弗·布罗德赫斯特金属的矿物倡议副教授开普敦大学说,挖掘社区越来越多地开始将矿业与困难。这使得他们在某些情况下拒绝新的矿业企业和破坏已经存在的操作,她说。一些国家政府开始回应这些问题通过制定更严格的立法措施,她补充道。

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