مواد موردنياز براي انرژي پاك آينده از كجا خواهند آمد؟
هيچ‌چيز از نيستي به‌وجود نمي‌آيد. زماني‌كه به مفاهيم به‌ظاهر انتزاعي مانند انرژي مي‌رسيم، اين حقيقت مي‌تواند به‌راحتي فراموش شود. با تشديد بحران تغييرات اقليمي، سياست‌مداران بيشتري بر اهميت حركت به‌سوي انرژي پاك تأكيد مي‌كنند. انرژي پاكِ بيشتر به‌مفهوم صفحات خورشيدي، توربين‌هاي بادي، وسايل نقليه‌ي الكتريكي و باتري‌هاي بيشتر است. درعين‌حال، اين وضعيت به‌معناي تقاضاي بيشتر براي موادي است كه اين فناوري‌ها را امكان‌پذير مي‌كنند.
در برخي مواد، مانند سيليكون براي ساخت صفحات خورشيدي، به‌انديشه متخصصين نمي‌رسد تقاضاي بيشتر مسئله‌ي خاصي باشد. سيليكون فراوان است و ما زيرساخت‌هاي موردنياز براي توليد اين ماده را داريم. بااين‌حال، زنجيره‌هاي عرضه‌ي ما براي مواد ديگر، نظير نئوديميم كه براي ساخت توربين‌هاي بادي استفاده مي‌شود، ليتيوم و كبالت كه براي ساخت باتري‌ها موردنياز هستند و مس كه اساسا براي ساخت هرچيزي به‌كار مي‌رود، ممكن است به تغيير نياز داشته باشند.
اگرچه تقاضاي بيشتر براي اين مواد به‌معناي عمليات معدن‌كاوي بيشتر و افزايش تأثيرات محيطي حاصل از آن است، متخصصان معتقدند مزاياي انرژي تجديدپذير فراتر از هزينه‌هاي آن است. چارلز بارنهارت، استاد مطالعات انرژي در دانشگاه واشنگتن مي‌گويد:
چيزي به‌عنوان ناهار رايگان وجود ندارد؛ اما بايد بدانيد وقتي درباره‌ي تأثيرات محيطي صحبت مي‌كنيم، مشغول تصميم‌گيري بين بد و بدتر نيستيم.
براي بارنهارت تصميم‌گيري بين معدن‌كاوي بيشتر براي انرژي‌هاي تجديدپذير و تداوم تكيه بر سوخت‌هاي فسيلي، تصميم‌گيري بين طرف‌هاي كاملا متفاوت يك طيف است؛ زيرا هزينه‌ي هر تجارت معمول برمبناي سوخت‌هاي فسيلي آسيب بسيار زيادي به‌همراه دارد. اين معامله سودمند خواهد بود؛ ولي بهتر است قبل از آن، درباره‌ي نحوه‌ي فراهم‌شدن مواد ضروري براي انقلاب انرژي‌هاي تجديدپذير و نيز چگونگي تغيير جهان درنتيجه‌ي افزايش تقاضا براي آن فكر كنيم.
توزيع معادن چهار عنصر مهم مورد نياز براي انرژي‌هاي تجديدپذير در جهان
نئوديميم
فرانسيس وال، استاد كاني‌شناسي متخصصدي مي‌گويد:
براي آهن‌رباها چيزي قابل‌رقابت با نئوديميم وجود ندارد. اين عنصر براي اين متخصصد بهترين است.
نئوديميم كه گفته مي‌شود عنصر زميني كميابي است، فلز نقره‌اي‌رنگي است كه نقش بسيار مهمي درزمينه‌ي انرژي‌هاي تجديدپذير دارد. اين عنصر زماني‌كه با آهن و بور تركيب شود، آهن‌رباهاي قوي توليد مي‌كند كه براي ژنراتور توربين‌هاي بادي و موتورهاي وسايل نقليه‌ي الكتريكي كارايي فراواني دارد. البته، وال توضيح مي‌دهد نئوديميم چندان كمياب نيست و نسبتا فراوان است. گاهي در پوسته‌ي زمين با همان غلظتي وجود دارد كه عنصر فراواني چون مس يافت مي‌شود. مسئله اين است كه نئوديميم را چين به‌شدت كنترل مي‌كند. حدود ۸۵ درصد از نئوديميم جهان از چندين معدن در چين مي‌آيد. معدني كه بائوتو ناميده مي‌شود، در شمال چين درياچه‌اي سمي ايجاد كرده است.
چندين معدن كوچك در مناطق ديگر وجود دارد؛ اما اغلب حتي معدن‌هاي خارج از چين تمايل دارند مواد خود را براي فرايندكردن به چين بفرستند. تنگناي بزرگي براي معدن‌كاوي و فرايندكردن نئوديميم مباحثه هزينه است. وال توضيح مي‌دهد تعداد زيادي پروژه‌ي اكتشاف معدن وجود دارد كه به‌‌دليل نبود تأمين مالي نمي‌توانند به كار ادامه دهند. او پيش‌بيني مي‌كند با افزايش تقاضا، تأمين‌كنندگان ديگري نيز وارد بازار خواهند شد و فضاي بيشتري براي ايجاد معادن به‌وجود خواهد آمد.
مس
مس عنصر كميابي نيست؛ اما به‌مقدار زيادي از آن نياز داريم. اساسا هرچه از كليد روشن‌‌وخاموش برخوردار است، به‌‌دليل توانايي بي‌نظير آن در هدايت الكتريسيته مس دارد و تاكنون جايگزين بهتري براي آن پيدا نكرده‌ايم. مري پولتون، از دانشگاه آريزونا مي‌گويد:
مسئله‌ي مهم درباره‌ي استخراج مس، يافتن مناطقي است كه در آنجا اين فلز با غلظت بالا و مقادير زيادي نزديك سطح زمين وجود داشته باشد.
در وهله‌ي اول، شايد يافتن منطقه‌ي داراي ذخيره‌ي زياد دشوار باشد و فرايند گرفتن مجوز‌ها و آغاز توليد نيز بسيار زمان‌بر است. پولتون مي‌گويد:
عمدتا درحال معدن‌كاوي ذخايري هستيم كه در اواخر دهه‌ي ۱۸۰۰، پيدا كرده‌ايم و در بسياري از مواقع، در طول زمان درحال‌برداشت همان ذخاير بوده‌ايم. نخستين گام براي يافتن ذخاير جديد اين است كه ببينيم كجاها قبلا مس كشف شده است. منظور ما اين است كه اگر به‌دنبال شكار فيل هستيد، بايد اين كار را در كشوري انجام دهيد كه فيل دارد.
در ادامه‌ي اين كار، زمين‌شناسان گزارش‌هاي دولتي و دانشگاهي را مدانديشه متخصصين قرار مي‌دهند و براي پيش‌بيني احتمال وجود اين ذخاير، با متخصصان ژئوفيزيك و ژئوشيمي مشورت مي‌كنند. هنگامي‌كه ذخيره‌ي مس مكان‌يابي شد، گام بعدي استخراج آن از زمين است و تكنولوژي‌هاي جديد دارند جاي خود را در اين صنعت قديمي بازمي‌كنند.
روش استخراج در محل
در دو منطقه از آريزونا، روش استخراج در محل (in Situ Leaching) يا سنگ‌شويي در محل، براي استخراج مس بدون حفاري درحال‌آزمايش است. به‌جاي حفاري و استخراج مواد و فرايندكردن آن‌ها، معدن‌كاران چاه‌هايي ايجاد مي‌كنند و سپس، محلول اسيدي رقيقي به داخل زمين پمپ مي‌كنند. اين محلول موجب حل‌شدن مس مي‌شود. در ادامه، آن محلول به‌سمت خارج پمپ و فرايند مي‌شود. درنهايت، چاه‌ها با آب تميز و فراوان شسته مي‌شوند تا اثر اسيد از بين برود. پولتون مي‌گويد:
ازآن‌جاكه گفته مي‌شود محلول اسيدي موجب تخريب زمين مي‌شود، به‌دقت اين فرايند را مطالعه مي‌كنيم. ظاهرا اين روش درمقايسه‌با روش معدن‌كاوي زيرزميني ازانديشه متخصصين اثرهاي زيست‌محيطي بهتر باشد.
ربات‌ها نيز وارد عمل مي‌شوند. درحالحاضر، در معدن‌هاي مناطق دورافتاده‌اي، مانند غرب استراليا و كوير آتاكاما در جنوب آمريكا، از ربات‌هاي معدن‌كار استفاده مي‌شود. منابع جديد مس احتمالا در اعماق بيشتر مثلا عمق ۲،۰۰۰ متري از سطح زمين نيز يافت مي‌شوند. بنابراين، آن‌ها جديد‌تر هستند و سنگ‌ها زيرفشار زيادي قرار دارند. اين بدان معنا است كه براي ساخت ربات‌هاي معدن‌كار قوي‌تر، به مهندسي بيشتر نياز داريم تا ربات‌هايي بسازيم كه بتوانند در وضعيت سخت زير زمين كار كنند.
نيروي سادهي كودكان براي استخراج كبالت در جمهوري دموكراتيك كنگو
ليتيوم و كبالت
اگر شما زيرساخت عظيم انرژي تجديدپذيري بسازيد، بايد ظرفيت ذخيره‌سازي را نيز درانديشه متخصصين بگيريد. درواقع مردم فقط زماني‌كه باد مي‌وزد يا خورشيد مي‌تابد، به انرژي الكتريسيته نياز ندارند. راه‌حل بلندپروازانه استفاده از باتري‌هاي عظيم ليتيوم‌يون است؛ مانند آنچه اكنون در جنوب استراليا آزمايش شده است. آندرو ميلر، تحليلگر ليتيوم مي‌گويد:
ليتيوم عنصري مهم براي تمام باتري‌هاي شارژشدني است و درحالحاضر، دو راه براي به‌دست‌آوردن آن وجود دارد. يكي از روش‌هاي رايج در جنوب آمريكا اين است كه آن را از آب شور زير درياچه تبخير كنند. بزرگ‌ترين منبع ليتيوم جهان در درياچه‌ي سالارد آتاكاما در شيلي وجود دارد. ليتيوم را مي‌توان از سنگ اسپودومن نيز استخراج كرد. اسپودومن منبع سنگي است كه عمدتا در استراليا يافت مي‌شود.
با رشد بازار باتري، معادن اسپودومن بيشتري راه‌اندازي خواهد شد. ميلر پيش‌بيني مي‌كند اگرچه آمريكاي‌جنوبي و استرليا همچنان بااهميت باقي خواهند ماند، اين معادن در مناطق ديگري نظير كانادا و كاروليناي‌شمالي و نوادا در آمريكا و انگلستان و جمهوري چك نيز آغاز به‌كار خواهند كرد. او مي‌گويد:
فشار مصرف‌كنندگاني را شاهد خواهيد بود كه نمي‌خواهند براي تأمين ليتيوم فقط روي يك يا دو منطقه از جهان متكي باشند، به‌ويژه در وضعيتي كه آن‌ها مشغول سرمايه‌گذاري‌هاي چندميلياردي در آمريكا يا اروپا يا ديگر مناطقي هستند كه ليتيوم چنداني در آن‌ها توليد نمي‌شود.
كاسپر راولز، تحليلگر كبالت مي‌گويد:
درباره‌ي كبالت كه ديگر مؤلفه‌ي مهم باتري‌هاي شارژشدني است، اين جمهوري دموكراتيك كنگو است كه حرف اول را مي‌زند.
كبالت يكي از مواد گران موجود در باتري است و در وضعيتي استخراج مي‌شود كه حقوق بشر را نقض مي‌كند. سال گذشته، ۷۰ درصد از كل كبالت دنيا از جمهوري دموكراتيك كنگو آمد. كنگو كشوري است كه به‌‌دليل فعاليت‌هاي نيروي سادهي ضد حقوق بشر، مانند به‌نيروي سادهفتن كودكان در معادن ليتيوم، با انتقادهاي گسترده‌اي رو‌به‌رو است. دانشمندان و مبتكران به‌دنبال ايجاد باتري‌هاي بدون كبالت هستند و ايلان ماسك حتي در توييتر اعلام كرده مي‌خواهد كبالت را از باتري‌هايش حذف كند؛ اما چنين چيزي حداقل در زمان فعلي بعيد است.
هم انديشي ها