Александр Круглов – Редкие металлы и элементы, которые всем так нужны (страница 7)

Стратегические запасы и альянсы: Опасения по поводу надёжности поставок из геополитически чувствительных регионов заставляют другие страны искать пути диверсификации, создавать стратегические запасы критических металлов и формировать «ресурсные альянсы» с «надёжными» партнёрами.

Новая «Большая игра»: Вопросы доступа к месторождениям в Африке, Арктике или даже на дне океана и в космосе становятся частью новой «Большой игры» за ресурсы, где переплетаются экономические интересы, вопросы национальной безопасности и борьба за технологическое лидерство. Национальная безопасность теперь напрямую зависит от стабильности поставок не только нефти, но и десятков других, менее заметных, но не менее важных металлов.

В итоге, истинная «редкость» металла в современном мире – это сложное переплетение всех четырёх факторов. Геология даёт исходные карты, технология определяет возможность игры, экономика диктует ставки, а геополитика устанавливает правила, которые могут внезапно измениться. Понимание этой многомерной редкости необходимо для навигации в сложной и полной вызовов эпохе войн за редкие металлы.

Глава 2. «Неутолимая жажда»: Гаджеты, «зелёные» мегаватты, «умное» оружие и глобальный спрос на редкие металлы

Цифровая вселенная в кармане: Гаджетомания, сети и материальный аппетит нематериального мира

Революция, начавшаяся с неповоротливых мэйнфреймов 1960-х и персональных компьютеров 1980-х, достигла своего апогея в XXI веке с появлением смартфона. Это уже не просто телефон, а мощнейший компьютер, камера высокого разрешения, навигатор, музыкальный плеер, игровая консоль и окно в безграничную вселенную интернета – и всё это умещается на ладони. Стив Джобс, представляя первый iPhone в 2007 году, обещал «магию», и мир поверил. Последующее десятилетие стало эпохой экспоненциального роста рынка смартфонов, планшетов, ноутбуков, носимой электроники и других гаджетов, которые проникли во все аспекты нашей жизни, коренным образом изменив способы общения, работы, развлечения и потребления информации. Но за элегантным дизайном и безграничными возможностями этих устройств скрывается ненасытный аппетит к редким и минорным металлам, ставшим подлинными строительными блоками цифровой эры.

Феномен миниатюризации – стремление сделать устройства меньше, тоньше, легче и при этом мощнее – был бы невозможен без уникальных свойств этих элементов. Тончайший слой оксида индия-олова (ITO) на стекле дисплея обеспечивает его прозрачность и сенсорную функциональность; мировое производство индия, извлекаемого почти исключительно из цинковых руд, выросло в разы за последние 20 лет, и львиная его доля идёт именно на производство дисплеев. Яркие, насыщенные цвета экранов смартфонов и телевизоров оживают благодаря люминофорам на основе редкоземельных европия, тербия, церия и гадолиния; как сообщал The Wall Street Journal в разгар РЗМ-кризиса, перебои с поставками этих элементов ставили под угрозу производство новейших моделей телевизоров ведущих мировых брендов. Компактные и мощные динамики и вибромоторы приводятся в действие крошечными, но сверхсильными неодимовыми магнитами; аналитическое агентство Adamas Intelligence оценивает ежегодную потребность только аккумуляторной индустрии (включая и мобильные устройства) в сотнях тонн этих магнитов.

Энергию для всей этой цифровой магии запасают литий-ионные аккумуляторы, чей вес и объём удалось радикально сократить благодаря высокой плотности энергии лития и использованию кобальта и никеля в катодных материалах. Как отмечало агентство Bloomberg, спрос на эти три металла взлетел до небес вместе с рынком смартфонов и электромобилей, создав ажиотаж вокруг месторождений в Чили, Австралии и скандально известной ДРК. Надёжную работу процессоров и управление энергопотреблением обеспечивают танталовые конденсаторы; потребность в тантале настолько велика, что, по данным Геологической службы США, производство смартфонов и другой потребительской электроники поглощает значительную часть мирового предложения этого тугоплавкого металла, добываемого в основном в Центральной Африке и Австралии. Скорость передачи данных в сетях 4G и 5G, а также работа Wi-Fi-модулей зависит от полупроводников на основе арсенида галлия (GaAs) и нитрида галлия (GaN); компания Strategy Analytics прогнозирует многомиллиардный рост рынка GaN-устройств, подстёгиваемый развитием 5G и электромобилей. Даже менее «экзотические» редкие металлы, вроде бериллия (в контактах) или ниобия (в акустических фильтрах), находят своё место в сложном механизме современного смартфона. Исследования, цитируемые в научных журналах вроде Nature Sustainability, показывают, что производство одного смартфона требует добычи и переработки десятков килограммов руды, воды и энергии, а его «материальный след» включает до 70 различных элементов.

Эта «гаджетомания» имеет и обратную сторону – стремительное устаревание устройств и рост электронного мусора. Средний срок службы смартфона составляет около двух лет, после чего он чаще всего отправляется не на переработку, а на свалку или в ящик стола. По оценкам Statista, к 2025 году в мире будет использоваться более 18 миллиардов устройств, подключённых к Интернету вещей (IoT), – от «умных» часов и фитнес-трекеров до бытовой техники и промышленных датчиков. Каждое из этих устройств будет содержать свой набор редких металлов. Как отмечал отчёт Глобального мониторинга электронных отходов (Global E-waste Monitor), объёмы генерируемого е-мусора растут с угрожающей скоростью, создавая не только экологические проблемы, но и колоссальную потерю ценных ресурсов.

Более того, сам цифровой мир, кажущийся нематериальным, опирается на гигантскую физическую инфраструктуру. Миллионы серверов в центрах обработки данных (ЦОД), потребляющие огромное количество электроэнергии (до 2-3% мирового потребления) и охлаждающей воды, используют неодимовые магниты в жёстких дисках. Глобальная сеть оптоволоконных кабелей, передающая наши данные через океаны, требует германия для световодов и эрбия для оптических усилителей. Бесчисленные базовые станции сотовой связи, обеспечивающие мобильный интернет, насыщены танталом, галлием и другими редкими металлами. Развёртывание сетей 5G, требующих гораздо большей плотности базовых станций, лишь усугубит эту зависимость. Как писали журналисты Wired, облако – это не невесомое хранилище данных, а гигантские, энергоёмкие фабрики, построенные из вполне реальных и часто редких материалов. Наша растущая зависимость от цифровых технологий – от утренней проверки соцсетей до управления «умным» домом – имеет вполне ощутимый и постоянно растущий материальный след, питаемый неутолимой жаждой редких металлов.

Энергия ветра и солнца: Не зелёная изнанка «зелёного» перехода

Климатический кризис и необходимость отказа от ископаемого топлива выдвинули на передний план возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – ветер, солнце, воду, геотермальное тепло. Эти технологии обещают чистое, безопасное и практически неисчерпаемое энергетическое будущее. Однако их масштабное развёртывание, необходимое для достижения целей Парижского соглашения, оказалось неожиданно металлоёмким, создавая новый виток спроса на редкие металлы, порой даже более интенсивный, чем в цифровой индустрии.

Ветроэнергетика, особенно её офшорный сегмент, стала одним из главных потребителей редкоземельных постоянных магнитов. Как уже детально описывалось, современные мультимегаваттные турбины с технологией прямого привода (PMSG) требуют сотен килограммов, а то и нескольких тонн, неодим-железо-борных магнитов с добавками диспрозия или тербия для термостабильности. Издание Windpower Monthly регулярно публикует статьи о технологических тенденциях в отрасли, отмечая как рост популярности PMSG из-за их надёжности и эффективности, так и сопутствующие опасения по поводу волатильности цен и зависимости от поставок РЗМ из Китая. Кризис 2010-2011 годов заставил многих производителей (например, Vestas или Siemens Gamesa) искать пути снижения зависимости от диспрозия или разрабатывать альтернативные конструкции генераторов, но пока РЗМ-магниты остаются доминирующей технологией для самых мощных установок. Прогнозируемый МЭА многократный рост установленной мощности ветропарков к 2050 году означает, что ветроэнергетика останется одним из главных драйверов спроса на неодим и особенно на критически важный диспрозий. Компании вроде датской Ørsted, мирового лидера в офшорной ветроэнергетике, в своих годовых отчётах все чаще уделяют внимание вопросам устойчивости цепочек поставок материалов.

Солнечная фотовольтаика (PV), хотя и в меньшей степени зависит от РЗМ, предъявляет свой специфический спрос на редкие металлы. Кремниевые панели, доминирующие на рынке, требуют кремния сверхвысокой чистоты. Тонкоплёночные технологии второго поколения – теллурид кадмия (CdTe) и диселенид меди-индия-галлия (CIGS) – опираются на редкие рассеянные элементы теллур, индий, галлий, селен, а также токсичный кадмий. Хотя эти плёнки чрезвычайно тонки, производство гигаватт солнечной энергии требует десятков тонн этих дефицитных материалов. Агентство Reuters сообщало о растущих опасениях по поводу долгосрочной доступности теллура для индустрии CdTe, полностью зависящей от его попутной добычи при производстве меди. С другой стороны, прорывы в технологии перовскитных солнечных элементов, обещающие высокую эффективность при потенциально низких затратах, могут создать новый спрос на свинец, олово и йод. Любая солнечная панель, независимо от технологии, также требует серебра для токосъёмных контактов (что уже вызывает озабоченность из-за роста спроса на серебро), алюминия для рам и сложной силовой электроники (инверторов) для подключения к сети, также насыщенной редкими металлами. Журнал PV Magazine постоянно отслеживает эти материальные вызовы для солнечной индустрии.