Spis treści
W 1972 roku Klub Rzymski wydał książkę „Granice Wzrostu”, która pokazywała, że w ciągu 20 lat światowa gospodarka się załamie. Rezerwy ropy naftowej (czyli odkryte zasoby tego surowca, które opłaca się wydobyć przy aktualnych cenach) przy prognozowanym wówczas wzroście konsumpcji, wystarczą na niespełna 20 lat i skończą się w 1990 roku – obliczyli autorzy. Mamy rok 2023, a dzisiejsze zasoby ropy naftowej, przy aktualnym zużyciu (dwukrotnie wyższym, niż pół wieku temu) wystarczą na… kolejne 50 lat.
To efekt rozwoju technologii wydobycia, spadku konsumpcji paliwa na 100 km i odkrycia nowych złóż oraz zaliczenia do rezerw czegoś, co pół wieku temu było tylko zasobem, a więc nie opłacało się tego wówczas wydobywać.
Oczywiście ma to swoją cenę – wydobywamy ropę z trudniej dostępnych miejsc, takich jak skały łupkowe czy głębokie dno oceanów i gdy spojrzymy na stosunek wydobycia do rezerw, to już od lat 80. jednak się on kurczy. Za ten wzrost płacimy też jeszcze jedną, znacznie wyższą cenę – ocieplaniem klimatu do poziomu, w jakim cywilizacja ludzka nigdy nie funkcjonowała. Już wydajemy na adaptację do tych zmian biliony dolarów rocznie, a to dopiero początek kosztów. Jednak cywilizacja się nie załamała. Sięgnęliśmy po nowe technologie i zasoby, gdy tylko ceny ropy wzrosły do takiego poziomu, że opłacało się to robić.
Nie inaczej jest z innymi surowcami, choćby takimi jak lit i kobalt. Ostatnio możemy przeczytać, że za moment skończy nam się na świecie kobalt, bo przecież jego zużycie drastycznie rośnie. Nie jest to pierwszy raz, gdy kobalt ma się skończyć. Podobne obawy ludzkość miała już… pod koniec XIX wieku, następnie w latach 30. i w latach 70. XX wieku, choć ówczesne wydobycie było oczywiście odpowiednio o tysiące, setki i dziesiątki razy mniejsze niż obecne. Za każdym razem te obawy rodziły się, gdy kobalt znajdował nowe zastosowanie – najpierw w przemyśle szklarskim i ceramicznych, później w metalurgii, następnie w elektrotechnice, a teraz w elektrochemii (jako składnik niektórych akumulatorów litowo-jonowych).
Gdy z powodu znalezienia nowego zastosowania popyt na dany minerał rośnie, jego ceny skaczą, bo o ile popyt może wzrosną z roku na rok, to wydobycie zwykle rozwija się latami. Jednak wskutek wzrostu cen, przemysł wydobywczy zwiększa produkcję, a klienci kupujący dany minerał, szukają dla niego substytutu, czyli alternatywnego, tańszego, rozwiązania. Identycznie sprawa ma się dziś z litem i kobaltem.
Gdy rośnie popyt, podąża za nim podaż
Rzadko który autor takiego raportu, artykułu naukowego czy tekstu prasowego o końcu kobaltu czy innego surowca zadawał sobie jednak trud sprawdzenia, czy poza wzrostem zapotrzebowania, rośnie też lub może wzrosnąć, wydobycie, oraz czy wzrost cen tego minerału nie będzie przypadkiem skutkować zmianą technologii, w której tego surowca zużywa się mniej lub wcale.
Po pierwsze, warto sobie uświadomić, że kobaltem czy litem oddychamy, jemy go, pijemy i po nim chodzimy. Oba minerały są nam potrzebne w organizmie do funkcjonowania. Ich niedobory mogą prowadzić do chorób (podobnie jak ich nadmiar). Zarówno kobalt jak i lit są po prostu obecne praktycznie wszędzie na Ziemi. Tyle, że jego pozyskanie z gleby czy powietrza byłoby jak szukanie igły w stogu siana. Jeżeli wydamy na to odpowiednio dużo pieniędzy, to na pewno tę igłę wyłuskamy.
Jednak, gdy mamy mniej pieniędzy, szukamy zasobów, gdzie zagęszczenie tego pierwiastka na gram gleby czy wody będzie tysiące razy większe niż średnio na Ziemi. Takie zagęszczenie kobaltu występuje przy zagęszczeniu (czyli złożach) miedzi lub niklu. Natomiast w przypadku litu takie zagęszczenie mamy przy odparowanych już zbiornikach wodnych (na dnie wyschniętych mórz, które dziś są pustyniami Ameryki Południowej, USA czy Australii.
Jeśli popyt na surowce rośnie, przemysł wydobywczy zaczyna sięgać po trudniej dostępne miejsca. Gdy w latach 60. ceny ropy wystarczająco wzrosły, zaczęliśmy wydobywać ją z dna mórz. Takie pokłady mamy także w przypadku kobaltu i gdy popyt na niego wraz z cenami drastycznie wzrosły pod koniec lat 70., zaczęto poważnie analizować możliwości jego wydobycia. Kopalnie konwencjonalne zwiększyły jednak pozyskanie na tyle szybko, a popyt na kobalt ostudził się w wyniku kryzysu gospodarczego początku lat 80. oraz zmian technologicznych na tyle mocno, że przestało się to opłacać.
Kobalt i lit mamy też w Polsce
Gdy wybuchła kolejna kobaltowa górka lat 90., bo światowa gospodarka ponownie przyśpieszyła, ceny kobaltu wzrosły tak bardzo, że KGHM zaczął zastanawiać się czy aby nie przestać wyrzucać kobaltu wydobywanego na Dolnym Śląsku na zwałowisko w Żelaznym Moście (to taki górniczy śmietnik, gdzie wywala się tysiące ton skał wydobywany przy okazji wykopywania miedzi i srebra). 20 lat temu państwowy gigant miedziowy szacował, że mógłby odzyskiwać w ten sposób ok. 400 ton kobaltu rocznie (to wystarczyłoby do produkcji 30 tys. samochodów elektrycznych z bateriami zawierającymi kobalt przy dzisiejszych technologiach). Kopalnie w innych krajach, zwłaszcza DR Konga, rozwinęły produkcję jednak wystarczająco szybko, aby KGHM zarzucił te plany, bo ceny metalu znowu spadły. Przy obecnych wysokich cenach państwowa spółka pewnie znowu zaczęła analizować odzyskiwane kobaltu, zamiast jego wyrzucania. Jednak ceny tego metalu znowu spadają (aż o 50% względem górki z początku wojny Rosji przeciwko Ukrainie), więc nie wiadomo, czy polskie wydobycie kobaltu (a raczej odzysk z odpadów z wydobycia miedzi) ruszy.
Podobnie jest z litem, pozyskiwanym dziś głównie w skałach magmowych w Australii (podobne występują także np. w Karkonoszach, gdzie także znajdziemy zagęszczenie litu). Gdy jego ceny wzrosły, zaczęto zwiększać wydobycie ze skał osadowych z wyschniętych zbiorników wodnych na pustyniach obu Ameryk. Lit uzyskuje się tam poprzez odparowywanie wody. Jednak ceny tego metalu utrzymują się dziś na tak wysokim poziomie, że opłacalne staje się już także odzyskiwanie go z miejsc o jeszcze mniejszym zagęszczeniu, czyli z wód mineralnych. Takie wody powszechnie występują choćby w całej Europie, w tym pod ogromnym pasem Polski od południa po Szczecin. We Francji ruszył już pierwszy projekt wydobycia litu z takich wód geotermalnych. Naukowcy z AGH i PAN oszacowali, że z samego odwiertu geotermalnego w Toruniu mogłoby pochodzić ok. 35 ton litu rocznie, a inwestycja w jego pozyskanie miałaby bardzo wysoką stopę zwrotu. Obliczenia robili, gdy ceny litu były czterokrotnie niższe niż dziś.
Wzrost cen przyśpieszają substytucję
Jednak wzrost podaży to tylko jedna odpowiedź na wzrost cen danego surowca. Drugą odpowiedzią jest oszczędniejsze gospodarowanie tym surowcem, szukanie jego substytutów i wzrost jego odzysku. Tak dokładnie dzieje się dziś z kobaltem. Ceny tego metalu wzrosły tak bardzo, że dziś to firmy recyklingowe płacą za pozyskanie zużytych akumulatorów samochodowych czy odpadów z produkcji baterii, aby je przetworzyć, odzyskać drogie minerały i odsprzedać je producentom baterii.
Drugą reakcją jest wzrost nakładów na badania i rozwój oraz produkcję substytutów. Dlatego produkcja baterii samochodowych typu LFP, w których nie ma nawet grama kobaltu, wręcz eksplodowała. Ich udział, na stale rosnącym rynku akumulatorów, tylko w ciągu 2022 roku podwoił się i – według wstępnych analiz – waha się już między 30% a 40% całego rynku. Bardzo możliwe, że w tym roku większość baterii samochodowych będzie wykorzystywać już baterie z tlenkami żelaza i fosforu zamiast niklu, manganu i kobaltu. Mają one nieco mniejszą gęstość energetyczną, ale są za to o niemal 20% tańsze w przeliczeniu na gromadzoną energię. Powszechnie wykorzystują je dziś głównie chińscy producenci, ale w coraz większym stopniu sięgają po nie także Zachodni automakerzy, z Teslą na czele.
Dziś wspólnym mianownikiem obu technologii akumulatorowych jest nadal lit. Jednak, im dłużej jego ceny będą wysokie, tym szybciej rozwiną się technologie bez tego pierwiastka jak np. żelazowo-powietrzne czy sodowo-jonowe. Nawet jeżeli nie zastąpią one w najbliższych latach akumulatorów samochodowych, to mogą to zrobić w przypadku zapotrzebowania na akumulatory stacjonarne. Co więcej, sam postęp choćby w nanostrukturach akumulatorów litowo-jonowyh sprawia, że z jednego kilograma litu jesteśmy w stanie wyciągać dziś znacznie więcej pojemności energetycznej niż jeszcze kilka lat temu. Także akumulatory LFP potrzebują mniej litu, co także hamuje wzrost zapotrzebowania na ten lekki metal.
Wolny rynek z mądrymi regulacjami
Generalnie w gospodarce wolnorynkowej zjawisko „niedoboru” jakiegoś towaru czy surowca niemal nie występuje. Po prostu jego ceny rosną na tyle, że popyt na niego spada lub produkcja rośnie, a najczęściej dzieje się jedno i drugie równolegle.
Ważne jednak, aby ta gospodarka wolnorynkowa nie była wolną amerykanką. Nawet gdy ceny surowców wykorzystywanych w bateriach ponownie spadną, musimy – poprzez regulacje – zadbać o utrzymanie wysokiego poziomu ich recyklingu. Mamy jedną planetę, którą powinniśmy pozostawić we w miarę niezmienionym kształcie kolejnym pokoleniom. Jeżeli wydaje Wam się, że kopalnie litu i kobaltu znacznie przekształcają naszą Ziemie, to powinniście uświadomić sobie, że do baterii przez najbliższe 100 lat będziemy potrzebować mniej surowców, niż spalamy każdego roku benzyny, węgla i gazu ziemnego.
Zużywamy tysiące razy więcej paliw kopalnych
Międzynarodowa Agencja Energii zakłada, że do 2040 roku łączne zapotrzebowanie na lit, nikiel kobalt, mangan, miedź, grafit, minerały ziem rzadkich i krzem do produkcji aut elektrycznych może wzrosnąć do 12 mln ton rocznie. Znaczną część z tego będą już wówczas stanowić minerały odzyskiwane z wykorzystanych baterii.
Czytaj także: USA mogą wyssać z Unii zielony przemysł
Dla porównania roczne zużycie samej ropy naftowej przekracza obecnie 4 miliardy ton (333 razy więcej od przyszłego zapotrzebowania na metale do akumulatorów) i 80% z tego jest bezpowrotnie spalana w silnikach. Spalanie ropy oznacza emisję 8 mld ton CO2 rocznie, a do tego trujące i rakotwórcze tlenki siarki, azotu, ołowiu (benzyna „bezołowiowa” wciąż zawiera ten metal), aldehydy, czad, sadzę i inne. Do tego trzeba też doliczyć smary i oleje silnikowe, z których część można oczyścić i ponownie wykorzystać, ale np. w Polsce blisko 100 tys. ton zużytych olejów silnikowych, zamiast do recyklingu, trafia do pieców i jest nielegalnie spalana, emitując do powietrza rakotwórcze kadm, ołów, arsen czy chrom.
Skąd kasa na te zmiany?
Dzisiejsze szacunki wystarczalności zasobów i wzrostu zużycia kobaltu i litu nie będą nam jakoś specjalnie przydatne. Nie oznacza to oczywiście, że zasoby Ziemi są nieskończone, a sprawa sama się rozwiąże. Potrzebne są oczywiście nakłady na badania i rozwój czy zmiany technologii produkcji. Na początkowych etapach te pieniądze generowały rządy, wspierające laboratoria, ale na obecnym etapie te pieniądze dostarczają już klienci kupujący auta na baterie. Po wprowadzeniu w USA, Chinach, Australii czy Europie granicznych dat zakończenia rejestracji czy produkcji samochodów spalinowych (co wprost wynika z globalnego porozumienia klimatycznego podpisanego kilka lat temu w Paryżu i ratyfikowanego już praktycznie przez wszystkie państwa świata), popyt na elektryki i baterie przyśpieszył tak, że dziś w końcu korporacjom opłaca się inwestować w te technologie, zamiast dalszego szlifowania silników spalinowych. Wraz z tymi pieniędzmi, płyną też środki na wydobycie surowców z jednej strony oraz na ich substytuty i bardziej wydajne technologie magazynowania z drugiej strony.
Na ile wystarczy nam kobaltu i litu?
Skoro jednak obiecaliśmy na wstępie podać dane nt. wystarczalności, trzeba to zrobić. W 1995 roku wydobycie kobaltu wynosiło 20 tys. ton rocznie i do 2021 roku wzrosło do 131 tys. ton – wynika z danych BP Statistical Review. Natomiast rezerwy na koniec 2021 roku wynosiły 6813 tys. ton, zaś na koniec 2022 roku amerykańska służba geologiczna (USGS) oszacowała je już na 8300 tys. ton. Wystarczyłoby ich zatem na 52-63 lata. Dla porównania tak samo obliczona dostępność zasobów ropy naftowej wystarczyłaby na 51 lat. Natomiast udokumentowane zasoby lądowe USGS szacuje dziś na 25 mln ton, a morskie na kolejne 120 mln ton. Ich eksploatacja mogłaby wydłużyć wystarczalność wydobycia do setek lat.
W przypadku litu, jego wydobycie wzrosło z 10 tys. ton w 1995 roku do 106 tys. ton w 2021 roku. Rezerwy oszacowano natomiast na 20,255 mln ton, co oznacza, że przy takim wydobyciu zasobów wystarczyłoby na 191 lat. Jednak USGS na koniec 2022 roku oceniła dostępne rezerwy już na 26 mln ton, natomiast zasoby – jak pisze sama USGS – dzięki dalszym poszukiwaniom wzrosły znacząco już w ciągu minionego roku, do 98 mln ton. Tu także wykorzystanie zasobów oznaczałoby setki lat eksploatacji. Najprawdopodobniej do tych zasobów USGS nie wliczyła natomiast jeszcze wód geotermalnych. Gdy to zrobi, wystarczalność zasobów wzrośnie wielokrotnie.
Czytaj także: Jak działa stacja szybkiego ładowania aut elektrycznych?
Oczywiście, jak już to napisaliśmy, zużycie tych minerałów będzie rosnąć, ale już zmiany technologiczne (jak choćby błyskawiczna popularyzacja baterii LFP, które jeszcze 4 lata temu LG Chem spisywało na wymarcie do roku 2020) sprawiają, że szacunki co do ich wystarczalności na zaledwie kilka-kilkanaście lat, już można wyrzucić do kosza. Rynek dostosowuje się do zmieniającego się otoczenia. Warto jednak pamiętać o regulacjach, które będą wymuszały powrót tych minerałów do obiegu, a także przepisach, które będą wymuszać wzrost żywotności ogniw, aby raz wykorzystanie minerały służyły w bateriach przez 15-20 lat.
