Для обеспечения мира возобновляемой энергией потребуется колоссальное количество сырья. По данным недавнего нового анализа, хорошая новость заключается в том, что алюминия, стали и редкоземельных металлов, необходимых для этого, в избытке.
Лидеры мировых держав в рамках Парижского соглашения 2015 года поставили цель удержать рост глобальной температуры ниже 1,5 °C. Достижение этой цели требует строительства огромного количества новой инфраструктуры. Исследователи установили: даже при самых амбициозных сценариях у мира достаточно материалов для перехода на возобновляемые источники энергии в глобальном масштабе. При этом добыча и переработка этих материалов не приведет к выбросам, которые вывели бы мир за рамки международных климатических целевых показателей.
Однако у этой обнадеживающей картины есть и обратная сторона. Хотя технически мы располагаем достаточным количеством сырья для создания возобновляемой энергетической инфраструктуры, сам процесс добычи и переработки может оказаться сложным. Если действовать безответственно, перевод этих материалов в пригодную форму может повлечь за собой серьезный экологический ущерб или даже нарушения прав человека.
Чтобы глубже понять потребности в материалах для достижения климатических целей, исследователи сфокусировались на 17 ключевых элементах, необходимых для генерации низкоуглеродной электроэнергии. Они оценили, сколько каждого из этих веществ потребуется для строительства более чистой инфраструктуры, и сравнили эти объемы с оценками геологических запасов этих ресурсов (или сырья, необходимого для их производства). Геологические запасы включают весь материал на планете, который может быть экономически извлечен.
Большинству технологий возобновляемой энергетики требуются основные материалы, такие как алюминий, цемент и сталь. Однако некоторым из них необходимы и специализированные компоненты. Солнечные панели используют поликремний, ветряные турбины — стекловолокно для лопастей и редкоземельные металлы для двигателей.
Потребность в материалах варьируется в зависимости от типа новой инфраструктуры, которую мы строим, и скорости этого строительства. В наиболее амбициозных сценариях климатических действий к 2050 году может потребоваться почти 2 миллиарда метрических тонн стали и 1,3 миллиарда метрических тонн цемента для энергетической инфраструктуры.
Производство диспрозия и неодима — редкоземельных металлов, используемых в магнитах ветряных турбин, — должно будет увеличиться в четыре раза в течение следующих нескольких десятилетий. Солнечный поликремний также станет востребованным товаром: по прогнозам, мировой рынок вырастет на 150% к 2050 году.
Однако, по словам Сивера Ванга (Seaver Wang), содиректора команды по климату и энергетике в Институте «Прорыв» и одного из авторов исследования, опубликованного на этой неделе в журнале Joule, для каждого рассмотренного сценария необходимые материалы составляют «лишь малую долю» мировых геологических запасов.
Разработка этих запасов, несомненно, будет иметь последствия. Исследователи обнаружили, что совокупное воздействие на выбросы от добычи и переработки этих важнейших материалов может составить до 29 гигатонн углекислого газа к 2050 году. Большая часть этих выбросов приходится на поликремний, сталь и цемент.
Ван утверждает, что, хотя общие выбросы от добычи и переработки этих материалов значительны, за следующие 30 лет они составят менее одного года текущих мировых выбросов от ископаемого топлива. Этот первоначальный углеродный след будет более чем компенсирован за счет экономии, полученной от замены ископаемого топлива чистыми технологиями. Прогресс в сокращении выбросов от тяжелой промышленности, такой как металлургия и производство цемента, также может снизить климатическое воздействие от развертывания инфраструктуры возобновляемой энергетики.
Данное исследование было сосредоточено исключительно на технологиях генерации электроэнергии. Оно не включало все материалы, которые понадобятся для аккумулирования и использования этой электроэнергии, например, батареи для электромобилей или систем хранения энергии в сетях.
Ожидается, что спрос на материалы для аккумуляторов взорвется к 2050 году. Согласно исследованию Всемирного банка 2020 года, ежегодное производство графита, лития и кобальта должно быть увеличено более чем на 450% от уровня 2018 года, чтобы удовлетворить ожидаемый спрос на электромобили и сетевое хранение энергии.
Даже с учетом материалов для батарей, основной вывод остается прежним, по словам Ванга: мировых запасов сырья, необходимых для инфраструктуры чистой энергетики, достаточно даже для сценариев с самым высоким спросом.
Самым сложным этапом будет извлечение этих ресурсов из недр. Увеличение добычи некоторых материалов, особенно тех, что необходимы для аккумуляторов, создаст социальные и экологические проблемы.
«Существует недооценка того, что на самом деле должно произойти в горнодобывающей промышленности», — отмечает Демитриос Папатанасиу (Demetrios Papathanasiou), глобальный директор по энергетике и добыче полезных ископаемых во Всемирном банке.
Возьмем, к примеру, медь: человечество добыло около 700 миллионов метрических тонн меди за тысячи лет. По словам Папатанасиу, чтобы соответствовать климатическим целям, только за следующие три десятилетия потребуется добыть еще 700 миллионов метрических тонн. Проблема не в запасах — минералы на месте.
Проблема в том, что добыча полезных ископаемых, будь то для ископаемого топлива или для возобновляемой энергетики, может нанести значительный экологический вред. Например, на западе США предлагаемые рудники по добыче меди и лития могут привести к выселению коренных народов с их земель и спровоцировать загрязнение.
Кроме того, существует проблема трудовых отношений. В некоторых случаях материалы добываются работниками в несправедливых или эксплуататорских условиях. Несмотря на усилия по запрету детского труда, он до сих пор широко распространен при добыче кобальта в Демократической Республике Конго. Обработка поликремния в Китае была связана с использованием принудительного труда.
Папатанасиу считает, что поиск решений для получения необходимых нам материалов для чистого будущего без причинения вреда людям и окружающей среде должен стать основным направлением перехода к возобновляемой энергетике. «Нам действительно нужно найти устойчивые решения для получения необходимых материалов, а время уходит очень быстро».
Примечание: В более ранней версии статьи была использована единица измерения «тонны» вместо «метрических тонн».
