کبالت فلزی است که در بسیاری از باتریهای خودروهای الکتریکی استفاده میشود. خبر این است که تسلا از باتریهای «بدون کبالت» استفاده خواهد کرد، اما کبالت چه نوع «منبعی» است؟ من از دانش اولیهای که میخواهید بدانید، خلاصهای ارائه میدهم.
نام آن کانیهای متضاد مشتق شده از دیو است.
آیا عنصر کبالت را میشناسید؟ کبالت نه تنها در باتریهای وسایل نقلیه الکتریکی (EV) و تلفنهای هوشمند وجود دارد، بلکه در آلیاژهای فلزی کبالت مقاوم در برابر حرارت مانند موتورهای جت و متهها، آهنرباهای بلندگوها و به طور شگفتآوری در پالایش نفت نیز استفاده میشود. کبالت به نام "کوبولد" نامگذاری شده است، هیولایی که اغلب در داستانهای علمی تخیلی سیاهچال ظاهر میشود و در اروپای قرون وسطی اعتقاد بر این بود که آنها روی معادن جادو میکنند تا فلزات دشوار و سمی ایجاد کنند. درست است.
حال، چه هیولاهایی در معدن باشند چه نباشند، کبالت سمی است و در صورت عدم استفاده از تجهیزات حفاظت فردی مناسب، میتواند خطرات جدی برای سلامتی مانند ذاتالریه ایجاد کند. و اگرچه جمهوری دموکراتیک کنگو بیش از نیمی از کبالت جهان را تولید میکند، اما یک معدن کوچک (معدن دستی) که در آن افراد فقیر و بدون شغل با ابزارهای ساده و بدون هیچ آموزش ایمنی مشغول حفر چاله هستند، اغلب حوادث ریزش معدن رخ میدهد، کودکان مجبور میشوند برای مدت طولانی با دستمزد کم حدود ۲۰۰ ین در روز کار کنند و حتی آماتسو منبع مالی گروههای مسلح است، بنابراین کبالت در کنار طلا، تنگستن، قلع و تانتالوم قرار دارد. کبالت به عنوان مواد معدنی مورد مناقشه شناخته میشود.
با این حال، با گسترش خودروهای برقی و باتریهای لیتیوم-یونی، در سالهای اخیر شرکتهای جهانی شروع به بررسی این موضوع کردهاند که آیا کبالت تولید شده از مسیرهای نامناسب، از جمله زنجیره تأمین اکسید کبالت و هیدروکسید کبالت، مورد استفاده قرار میگیرد یا خیر.
برای مثال، غولهای باتریسازی CATL و LG Chem در «ابتکار عمل مسئولانه کبالت (RCI)» به رهبری چین شرکت میکنند که عمدتاً برای ریشهکن کردن کار کودکان تلاش میکند.
در سال ۲۰۱۸، اتحادیه کبالت عادلانه (FCA)، یک سازمان تجارت عادلانه کبالت، به عنوان ابتکاری برای ارتقای شفافیت و مشروعیت فرآیند استخراج کبالت تأسیس شد. شرکتکنندگان شامل تسلا، که باتریهای لیتیوم-یونی مصرف میکند، استارتآپ آلمانی Sono Motors در زمینه خودروهای برقی، غول منابع سوئیسی Glencore و Huayu Cobalt چین هستند.
با نگاهی به ژاپن، شرکت Sumitomo Metal Mining که مواد الکترود مثبت باتریهای لیتیوم-یونی را به صورت عمده به پاناسونیک عرضه میکند، در آگوست 2020 «سیاست تأمین مسئولانه مواد اولیه کبالت» را وضع و بررسی و نظارت لازم را آغاز کرد.
در آینده، همزمان با اینکه شرکتهای بزرگ، پروژههای معدنی با مدیریت صحیح را یکی پس از دیگری راهاندازی خواهند کرد، کارگران مجبور خواهند بود ریسک کنند و به معادن کوچک روی آورند و تقاضا به تدریج کاهش خواهد یافت.
کمبود آشکار کبالت
در حال حاضر، تعداد خودروهای برقی هنوز کم است و در مجموع تنها ۷ میلیون دستگاه از آنها وجود دارد که ۲.۱ میلیون دستگاه آن در سال ۲۰۱۹ در سراسر جهان فروخته شده است. از سوی دیگر، گفته میشود تعداد کل خودروهای موتوری در جهان ۱ میلیارد یا ۱.۳ میلیارد دستگاه است و اگر در آینده خودروهای بنزینی از رده خارج شده و با خودروهای برقی جایگزین شوند، به مقدار بسیار زیادی اکسید کبالت و هیدروکسید کبالت نیاز خواهد بود.
کل مقدار کبالت مورد استفاده در باتریهای خودروهای برقی در سال ۲۰۱۹، ۱۹۰۰۰ تن بود، به این معنی که به طور متوسط ۹ کیلوگرم کبالت برای هر خودرو مورد نیاز است. ساخت ۱ میلیارد خودروی برقی با ۹ کیلوگرم کبالت برای هر کدام، به ۹ میلیون تن کبالت نیاز دارد، اما کل ذخایر جهان تنها ۷.۱ میلیون تن است و همانطور که در ابتدا ذکر شد، سالانه ۱۰۰۰۰۰ تن در صنایع دیگر استفاده میشود. از آنجایی که این فلزی است که بسیار مورد استفاده قرار میگیرد، به طور قابل توجهی در حال کاهش است.
انتظار میرود فروش خودروهای برقی در سال ۲۰۲۵ ده برابر شود و تقاضای سالانه آن به ۲۵۰ هزار تن برسد که شامل باتریهای داخل خودرو، آلیاژهای ویژه و سایر مصارف میشود. حتی اگر تقاضا برای خودروهای برقی ثابت بماند، تمام ذخایر شناخته شده فعلی ظرف ۳۰ سال تمام خواهد شد.
در این زمینه، توسعهدهندگان باتری شبانهروز سخت تلاش میکنند تا میزان کبالت را کاهش دهند. به عنوان مثال، باتریهای NMC با استفاده از نیکل، منگنز و کبالت توسط NMC111 (نیکل، منگنز و کبالت ۱:۱ هستند. میزان کبالت به طور پیوسته از ۱:۱ کاهش یافته است) به NMC532 و NMC811 بهبود یافتهاند و NMC9.5.5 (نسبت کبالت ۰.۵ است) در حال حاضر در دست توسعه است.
باتری NCA (نیکل، کبالت، آلومینیوم) مورد استفاده تسلا، حاوی کبالت به میزان ۳٪ است، اما باتری مدل ۳ تولید شده در چین از باتری لیتیوم آهن فسفات (LFP) بدون کبالت استفاده میکند. همچنین گریدهایی از آن نیز مورد استفاده قرار گرفتهاند. اگرچه LFP از نظر عملکرد نسبت به NCA پایینتر است، اما از ویژگیهای مواد ارزان، عرضه پایدار و عمر طولانی برخوردار است.
و در «روز باتری تسلا» که از ساعت ۶:۳۰ صبح ۲۳ سپتامبر ۲۰۲۰ به وقت چین برنامهریزی شده است، یک باتری جدید بدون کبالت معرفی خواهد شد و انتظار میرود تولید انبوه آن با همکاری پاناسونیک طی چند سال آینده آغاز شود.
ضمناً، در ژاپن، «فلزات کمیاب» و «عناصر خاکی کمیاب» اغلب با هم اشتباه گرفته میشوند. فلزات کمیاب در صنعت استفاده میشوند زیرا «تأمین یک منبع پایدار از نظر سیاستگذاری در بین فلزاتی که فراوانی آنها در زمین کمیاب است یا به دلایل فنی و اقتصادی استخراج آنها دشوار است (وزارت اقتصاد، تجارت و صنعت)» مهم است. این یک فلز غیرآهنی است که اغلب مورد استفاده قرار میگیرد و یک اصطلاح کلی برای ۳۱ نوع از جمله لیتیوم، تیتانیوم، کروم، کبالت، نیکل، پلاتین و عناصر خاکی کمیاب است. از این تعداد، عناصر خاکی کمیاب، عناصر خاکی کمیاب نامیده میشوند و ۱۷ گونه مانند نئودیمیوم و دیسپروزیوم که برای آهنرباهای دائمی استفاده میشوند، تعریف شدهاند.
با توجه به کمبود منابع کبالت، ورق و پودر فلز کبالت و ترکیبات کبالت مانند کلرید کبالت، حتی کلرید کبالت (III) هگزا آمین، با کمبود عرضه مواجه است.
قطع مسئولیت از کبالت
با افزایش عملکرد مورد نیاز برای خودروهای برقی، انتظار میرود باتریهایی که به کبالت نیاز ندارند، مانند باتریهای حالت جامد و باتریهای لیتیوم-سولفور، در آینده تکامل یابند، بنابراین خوشبختانه فکر نمیکنیم که منابع تمام شوند. با این حال، این بدان معناست که تقاضا برای کبالت در جایی کاهش خواهد یافت.
نقطه عطف در سریعترین زمان ممکن ۵ تا ۱۰ سال آینده فرا خواهد رسید و شرکتهای بزرگ معدنی تمایلی به سرمایهگذاریهای بلندمدت در کبالت ندارند. با این حال، از آنجا که ما پایان این دوره را میبینیم، میخواهیم معدنچیان محلی محیط کاری امنتری نسبت به قبل از حباب کبالت داشته باشند.
و باتریهای وسایل نقلیه الکتریکی که در حال حاضر در بازار موجود هستند نیز پس از اتمام وظایف خود، 10 تا 20 سال بعد، نیاز به بازیافت دارند، که این شرکت توسط شرکت سومیتومو متالز و جی.بی. استروبل، مدیر ارشد فناوری سابق تسلا، تأسیس شده است. -Materials و دیگران قبلاً فناوری بازیابی کبالت را ایجاد کردهاند و آن را با منابع دیگر دوباره استفاده خواهند کرد.
حتی اگر تقاضا برای برخی منابع در فرآیند تکامل وسایل نقلیه الکتریکی موقتاً افزایش یابد، ما با پایداری و حقوق بشر کارگران به همان اندازه کبالت روبرو خواهیم شد و خشم کوبولتهای کمین کرده در غار را به جان نخواهیم خرید. من میخواهم این داستان را با امید به تبدیل شدن به یک جامعه به پایان برسانم.