Jak zaspokoić apetyt na surowce krytyczne dla zielonej  transformacji 

Zielone złoto transformacji 

Surowce krytyczne są niezbędnym elementem funkcjonowania współczesnej gospodarki i rozwoju kluczowych technologii, również tych, które umożliwiają transformację energetyczną. Jak zaznacza Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE), system energetyczny bazujący na czystych, zielonych technologiach, znacząco różni się od dotychczasowego modelu opartego na węglowodorach – szczególnie pod względem ilości zużywanych minerałów krytycznych.

Przykładowo, do produkcji standardowego samochodu elektrycznego (EV) zużywa się do sześciu razy więcej surowców krytycznych niż przy aucie spalinowym. Konwencjonalny pojazd najczęściej wymaga zastosowania jedynie miedzi oraz manganu, natomiast EV wykorzystuje dodatkowo lit, nikiel, kobalt czy grafit. Z kolei lądowa elektrownia wiatrowa wymaga wykorzystania do dziewięciu razy więcej surowców krytycznych niż elektrownia gazowa.  

Rodzaje surowców mineralnych różnią się w zależności od technologii, w której są wykorzystywane. Lit, nikiel, kobalt, mangan i grafit mają kluczowe znaczenie dla wydajności i żywotności baterii. Z kolei metale ziem rzadkich (ang. rare earth elements, REE) stanowią niezbędny element produkcji magnesów trwałych – kluczowego składnika turbin wiatrowych oraz silników EV. Miedź i aluminium są wykorzystywane w ogromnych ilościach w sieciach energetycznych.  

Warto zaznaczyć, że miedź pozostaje kluczowym składnikiem, niezbędnym we wszystkich sektorach związanych z energetyką – od elektrowni węglowych, przez nuklearne po fotowoltaiczne. Niemniej jednak największe ogólne zapotrzebowanie na surowce krytyczne cechuje odnawialne źródła energii: elektrownie słoneczne oraz wiatrowe.  

Biorąc pod uwagę przyspieszającą zieloną transformację w Unii Europejskiej, zapotrzebowanie na surowce krytyczne znacząco wzrośnie. W marcu 2023 roku Rada Unii Europejskiej, Parlament Europejski oraz Komisja Europejska ustaliły, że do końca 2030 roku udział energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii w Unii wyniesie 42,5 procent, z perspektywą docelową na poziomie 45 procent. Jest to znaczący wzrost w porównaniu z planowanymi 32 procentami w 2018 roku. Według danych udostępnianych przez Eurostat, w 2021 roku energia ze źródeł odnawialnych stanowiła 21,8 procent całości energii zużywanej w UE, natomiast pod względem produkcji energii elektrycznej w UE, OZE stanowią już 40 procent. Tak intensywny rozwój oznacza również zwiększone zapotrzebowanie na surowce jak aluminium, miedź, chrom czy cynk.

Działania mające na celu zwiększenie udziału zeroemisyjnych źródeł energii przyspieszyły również w wyniku pełnoskalowej wojny w Ukrainie, rozpoczętej w lutym 2022 roku. W ramach unijnego planu REPowerEU, Komisja Europejska zaproponowała zwiększenie mocy systemów fotowoltaicznych (poprzez stopniowe wprowadzanie obowiązku instalowania paneli słonecznych na nowych budynkach) oraz import odnawialnego wodoru. Jak możemy przeczytać na stronie Parlamentu Europejskiego „elektrownie wykorzystujące odnawialne źródła energii będą uznawane za leżące w nadrzędnym interesie publicznym”, dzięki czemu przyspieszone zostanie wydawanie pozwoleń na ich budowę. Dodatkowo, od 2035 roku wszystkie nowe samochody pojawiające się na rynku UE nie mogą emitować CO2, przez co zapotrzebowanie na pojazdy elektryczne (oraz niezbędne przy ich produkcji akumulatory) znacząco wzrośnie już w perspektywie kolejnej dekady.

Zapotrzebowanie rośnie i będzie rosnąć

Jak zaznacza najnowszy raport MAE “Critical Minerals Market Review 2023”, podaż minerałów krytycznych może zbliżyć się do poziomów niezbędnych do wsparcia zobowiązań klimatycznych do 2030 roku – inwestycje w kluczowe surowce, przede wszystkim lit, nikiel oraz miedź wzrosły o 20 procent w 2021 roku i o 30 procent w 2022 roku.  

Zgodnie z danymi podawanymi w raporcie zwiększyły się również wydatki na poszukiwania złóż materiałów krytycznych (o 20 procent w 2022 roku). W przypadku Kanady i Australii wzrost rok do roku wyniósł aż 40 procent, również Brazylia i państwa afrykańskie intensywnie rozwijają swoją działalność poszukiwawczą, a chińskie firmy podwoiły swoje wydatki inwestycyjne w sektorze w 2022 roku. 

Zwiększający się popyt oraz wysokie ceny spowodowały podwojenie się wielkości rynku kluczowych minerałów transformacji energetycznej w ciągu ostatnich pięciu lat. W 2022 roku osiągnął on 320 mld dolarów, zbliżając się swoją wielkością do rynku wydobycia rudy żelaza. 

W latach 2017-2022 popyt ze strony branży energetycznej był głównym motorem wzrostu rynku: blisko trzykrotnego wzrostu globalnego zapotrzebowania na lit, 70-procentowego wzrostu popytu na kobalt i 40-procentowego wzrostu popytu na nikiel. Jak podkreśla raport MAE, w zeszłym roku udział OZE w całkowitym popycie na surowce krytyczne osiągnął 56 procent dla litu, 40 procent dla kobaltu i 16 procent dla niklu, a jeszcze w 2017 roku wartości te wynosiły odpowiednio 30 procent, 17 procent i 6 procent.  

Jak podkreśla MAE, pomimo bezprecedensowego rozwoju sektora, długoterminowe szacunki narastającego popytu nie napawają optymizmem w kontekście obecnej wielkości oraz struktury zarówno wydobycia, jak i przetwarzania surowców krytycznych. Według raportu sektor zdecydowanie musi zrobić więcej aby sprostać przewidywanemu popytowi w 2050 roku, ponieważ wystarczalność przyszłych dostaw pozostaje „daleka od pewności”. MAE zwraca w tym punkcie przede wszystkim uwagę na problemy związane z terminami realizacji projektów, brakiem dywersyfikacji geograficznej oraz kwestiami humanitarnymi i normami środowiskowymi, naruszanymi podczas wydobycia.

UE chce zabezpieczyć dostawy 

Biorąc pod uwagę wymienione powyżej czynniki, nie dziwią coraz intensywniejsze działania państw, mające na celu zabezpieczenie dostaw surowców krytycznych. MAE w raporcie „Critical Minerals Policy Tracker” zidentyfikowała blisko 200 polityk i przepisów na całym świecie, dotyczących interwencji politycznych mających zapewnienie i zróżnicowanie dostaw – ponad połowa z nich została uchwalona w ciągu ostatnich kilku lat. Zaliczyć można do nich m.in. amerykański Inflation Reduction Act, australijski i kanadyjski Critical Minerals Strategy czy unijny projekt Critical Raw Materials (CRM).

Warto w tym miejscu wspomnieć o nasileniu praktyk ograniczających eksport surowców krytycznych – według raportu OECD „Raw materials critical for the green transition. Production, international trade and export restrictions” w porównaniu do 2009 roku, ich ilość wzrosła pięciokrotnie. Przykładowo Indonezja zakazała eksportu niewzbogaconej rudy niklu, wymagając jej uprzedniego przetworzenia w kraju. Podobne rozwiązanie przyjęła Namibia w przypadku litu.

Unijna lista surowców krytycznych i zawarte w dokumencie instrumenty prawne mają zapewnić dostęp krajom europejskim do zróżnicowanych, bezpiecznych i przystępnych cenowo dostaw minerałów krytycznych. Zdaniem przewodniczącej Komisji Europejskiej, Ursuli von der Leyen: „Akt ten zbliży nas do realizacji naszych ambicji klimatycznych. Usprawni on rafinację, przetwarzanie i recykling surowców krytycznych w Europie. (…) Zacieśniamy naszą współpracę z wiarygodnymi partnerami handlowymi na całym świecie, aby zmniejszyć obecne zależności UE od tylko jednego lub kilku krajów. W naszym wspólnym interesie leży zwiększenie produkcji w zrównoważony sposób, a jednocześnie zapewnienie najwyższego poziomu dywersyfikacji łańcuchów dostaw dla naszych europejskich przedsiębiorstw.” 

Utworzony wykaz, który w marcu tego roku został poszerzony z 30 do 34 substancji, zawiera tak naprawdę większą ilość surowców krytycznych, ponieważ określa metale ziem rzadkich (HREE, do których zalicza się 10 ciężkich pierwiastków i LREE, do których zalicza się pięć lekkich pierwiastków) oraz platynowce (PGM, pięć metali szlachetnych) jako trzy grupy o zbiorczych nazwach. CRM zalicza do surowców krytycznych m.in. miedź, nikiel, skalen, arsen czy hel.  

CRM skupia się również na kwestii utworzenia „bezpiecznych i odpornych łańcuchów dostaw”, m.in. poprzez zmniejszenie ilości procedur biurokratycznych i ułatwienia wydawania zezwoleń na rozpoczęcie projektów dotyczących minerałów krytycznych w UE. Akt przewiduje monitorowanie łańcuchów dostaw oraz koordynację zapasów surowców między krajami członkowskimi, inwestycje w badania i rozwój a także ochronę środowiska i praw człowieka, zarówno w UE, jak i państwach trzecich dostarczających kluczowe minerały. 

Unijne rozporządzenie określa w wyraźny sposób poziomy odniesienia dla krajowych zdolności produkcyjnych: wydobycie powinno odpowiadać co najmniej 10 procent rocznego zużycia w UE, przetwarzanie – 40 procent, recykling – 15 procent. Warto również zaznaczyć, że wielkość rocznego zużycia każdego z wymienionych strategicznych surowców w UE na dowolnym etapie przetwarzania, który pochodzi z jednego państwa trzeciego, określono na nie więcej niż 65 procent.  

Bogactwo Azji i Afryki  

Ustalony przez UE limit może jednak okazać się problematyczny, jeśli spojrzeć na silne skoncentrowanie sektora wydobywczego i przetwórczego surowców krytycznych w kilku państwach na świecie – do których nie zalicza się praktycznie żaden kraj unijny.  

Warto zaznaczyć, że samo geologiczne występowanie zasobów nie jest wystarczające do podjęcia projektów wydobywczych, które dodatkowo są poprzedzone – lub powinny być poprzedzone – m.in. sprawdzeniem zgodności z przepisami górniczymi i środowiskowymi, uzyskaniem wymaganych zezwoleń oraz licencji. Firmy wydobywcze dodatkowo oceniają bazę zasobów, przeprowadzają studia wykonalności a czasami również budują zakłady demonstracyjne. Wszystkie procedury trwają lata, a wydłużony czas pomiędzy ogłoszeniem a realizacją nowego projektu w sektorze surowców krytycznych jest znanym problemem. Przykładowo, w przypadku kopalni miedzi, może on przebiegać przez co najmniej pięć lat. 

Jak podaje raport Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej IRENA „Geopolitics of the Energy Transition: Critical Materials”, wydobycie minerałów krytycznych jest silnie skoncentrowane w określonych lokalizacjach geograficznych. 73,6 procent platyny i 88,9 procent irydu pochodzi z Republiki Południowej Afryki, 70 procent kobaltu – z Demokratycznej Republiki Konga, połowa globalnych zasobów niklu jest wydobywana w Indonezji, 46,9 procent litu – w Australii. Chiny przodują w wydobyciu dysprozu (48,7 procent), grafitu (64,6 procent) oraz neodymu (45,8 procent), znajdują się również w pierwszej trójce największych wydobywców również w przypadku litu (14,6 procent). W ChRL znajdują się również złoża miedzi, manganu i niklu.  

Kraje, bogate w wiele pierwiastków położone są na innych kontynentach, przykładowo w Amerce Południowej (za największe wydobycie miedzi odpowiada Chile, 23,6 procent), Afryce (najczęściej wymieniane są Zimbabwe, Ghana, RPA i Demokratyczna Republika Kongo) czy Azji Południowo-Wschodniej (Indonezja, Filipiny, Mjanma). W przypadku krajów zachodnich, najczęściej wymieniana jest Australia, Kanada i Stany Zjednoczone. Z państw członkowskich UE raport wymienia jedynie Polskę (1,7 procent wydobycia miedzi) i Nową Kaledonię, francuskie terytorium zamorskie (5,8 procent wydobycia niklu). 

Warto zaznaczyć, że sektor przetwórstwa minerałów jest jeszcze bardziej skoncentrowany. Przykładowo, Chiny są monopolistą globalnej podaży rafinowanego grafitu i dysprozu, które należą do pierwiastków ziem rzadkich. Dodatkowo odpowiadają za dostarczanie: 93 procent manganu, 70 procent kobaltu, 58 procent litu i 42,3 procent miedzi. Obecnie praktycznie żaden inny kraj nie plasuje się na tak wysokiej i zróżnicowanej pozycji. ChRL są „detronizowane” jedynie w przypadku niklu (Indonezja, 39,8 procent), platyny (RPA, 71,2 procent) oraz irydu (RPA, 90 procent). Wśród państw europejskich odpowiadających za rafinację pierwiastków krytycznych IRENA wymienia jedynie Finlandię (kobalt, 11 procent), Niemcy (miedź, 2,4 procent), Polskę (miedź, 2,3 procent) i Estonię (neodym, 1 procent). 

Tak wysokie skoncentrowanie zarówno w aspekcie wydobycia, jak i przetwórstwa, stanowi poważny dylemat bezpieczeństwa dla państw członkowskich Unii Europejskiej oraz pozostałych krajów Zachodu, ponieważ w przytłaczającej większości surowców krytycznych są one zmuszone na poleganiu na dostawach z krajów Azji czy Afryki. Jak zaznacza MAE, w porównaniu z sytuacją sprzed trzech lat, udział trzech największych producentów wspomnianych pierwiastków pozostaje niezmienny lub wzrasta, cementując stopień koncentracji sektora. Stwarza to ryzyko łatwych zakłóceń łańcuchów dostaw i wikła pozostałe państwa w siatkę bardzo silnych zależności, które dotyczą kluczowego aspektu bezpieczeństwa energetycznego.  

Co interesujące, Chiny – pomimo zajmowania bardzo wysokiej pozycji w wydobyciu i przetwórstwie surowców krytycznych – są jednocześnie ich największym importerem, m.in. w przypadku niklu, miedzi, litu, kobaltu i metali ziem rzadkich. Jak zaznacza IRENA, ChRL polega w znacznej mierze na imporcie materiałów wejściowych, jednak dominuje w obszarze zdolności produkcyjnych średniego i niższego szczebla.

Nadzieja w Skandynawii?

Na początku stycznia tego roku szwedzka państwowa firma LKAB poinformowała o zidentyfikowaniu ok. 1 mln ton tlenków pierwiastków ziem rzadkich w złożu Per Geijer na północy kraju, w szwedzkiej części koła podbiegunowego. W tym samym czasie Norweska Dyrekcja ds. Ropy Naftowej (NPD) wskazała na istnienie „znacznej” ilości minerałów i pierwiastków ziem rzadkich, występujących na dnie morskim norweskiego szelfu kontynentalnego. Spośród odkrytych zasobów największą część stanowią mangan, cynk i miedź, jednak podkreśla się również obecność magnezu, niobu, kobaltu, ceru czy neodymu.  

Wydawałoby się, że odkrycia potwierdzają główne wnioski, płynące z opublikowanego w 2021 roku raportu Nordic Innovation, które porównywało bogactwo norweskiego podłoża skalnego do zasobności obszarów USA, Kanady czy Australii. Pomimo tego, w porównaniu z wielkością popytu europejskiego rynku, podaż surowców krytycznych ze Skandynawii pozostaje jedynie kroplą w morzu potrzeb.  

Niemniej jednak, norweski rząd planuje umożliwić rozpoczęcie projektów górnictwa głębinowego na obszarze rozciągającym się od Bodø na Morzu Norweskim aż do archipelagu Svalbard na Morzu Barentsa, gdzie średnia głębokość wynosi 4 kilometry.

Zdaniem naukowców, teren – wielkością porównywalny do obszaru Niemiec – może obfitować w złoża miedzi, kobaltu, niklu i litu. W ciągu najbliższych tygodni projekt ma zostać przedstawiony przed norweskim parlamentem.  

Stanowi to rozsądny krok z perspektywy chociaż minimalnego, rodzimego zaopatrzenia UE w surowce krytyczne, jednak działanie to budzi wiele obaw środowiskowych. Opinie norweskiego premiera Jonasa Gahra Støre o możliwości prowadzenia podmorskiego wydobycia bez wpływu na faunę i florę oceaniczną są kontrowane zdaniem Europejskiej Akademii Nauk, która ostrzega przed katastrofalnymi skutkami tego rodzaju eksploatacji i wzywa do wprowadzenia moratorium na tę praktykę.