Kobalt to metal stosowany w wielu akumulatorach pojazdów elektrycznych. Wiadomość głosi, że Tesla będzie używać akumulatorów „bezkobaltowych”, ale jakim „zasobem” jest kobalt? Podsumuję to, opierając się na podstawowej wiedzy, którą chcesz poznać.
Jego nazwa to Minerały Konfliktowe Pochodzące od Demonów
Czy znasz pierwiastek kobalt? Nie tylko zawarty w akumulatorach pojazdów elektrycznych i smartfonów, ale także stosowany w żaroodpornych stopach kobaltu, takich jak silniki odrzutowe i wiertła, magnesy do głośników, a co zaskakujące, także w rafinacji ropy naftowej. Nazwa kobaltu pochodzi od imienia „Kobolda”, potwora często pojawiającego się w lochach science fiction. W średniowiecznej Europie wierzono, że kobalt rzuca czary na kopalnie, aby tworzyć trudne i toksyczne metale. Zgadza się.
Niezależnie od tego, czy w kopalni grasują potwory, czy nie, kobalt jest toksyczny i może powodować poważne zagrożenia dla zdrowia, takie jak pylica płuc, jeśli nie nosi się odpowiedniego sprzętu ochrony osobistej. Chociaż Demokratyczna Republika Konga produkuje ponad połowę światowego wydobycia kobaltu, to w małej kopalni (kopalni rzemieślniczej) biedni ludzie bez pracy kopią doły prostymi narzędziami, bez żadnego przeszkolenia w zakresie bezpieczeństwa. Często zdarzają się wypadki związane z zawaleniem się kopalni, dzieci są zmuszane do długotrwałej pracy za niskie wynagrodzenie, około 200 jenów dziennie, a nawet Amatsu jest źródłem finansowania grup zbrojnych, więc kobalt jest obok złota, wolframu, cyny i tantalu. Zaczęto go nazywać minerałami konfliktu.
Jednak wraz z upowszechnieniem się pojazdów elektrycznych i akumulatorów litowo-jonowych, w ostatnich latach globalne firmy zaczęły badać, czy kobalt pozyskiwany w niewłaściwy sposób, w tym w łańcuchu dostaw tlenku kobaltu i wodorotlenku kobaltu, jest wykorzystywany.
Na przykład giganci branży akumulatorowej CATL i LG Chem uczestniczą w prowadzonej przez Chiny inicjatywie „Responsible Cobalt Initiative (RCI)”, której głównym celem jest wyeliminowanie pracy dzieci.
W 2018 roku powołano Fair Cobalt Alliance (FCA), organizację sprawiedliwego handlu kobaltem, jako inicjatywę promującą przejrzystość i legalność procesu wydobycia kobaltu. W inicjatywie uczestniczą między innymi Tesla, która wykorzystuje akumulatory litowo-jonowe, niemiecki startup produkujący samochody elektryczne Sono Motors, szwajcarski gigant surowcowy Glencore oraz chiński Huayu Cobalt.
Patrząc na Japonię, firma Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., która zajmuje się hurtową sprzedażą materiałów elektrod dodatnich do akumulatorów litowo-jonowych firmie Panasonic, w sierpniu 2020 r. opracowała „Politykę odpowiedzialnego pozyskiwania surowców kobaltowych” i rozpoczęła należytą staranność oraz monitoring.
W przyszłości, gdy duże firmy będą uruchamiać jeden po drugim odpowiednio zarządzane projekty górnicze, pracownicy będą musieli podejmować ryzyko i zajmować się małymi kopalniami, a popyt będzie stopniowo spadał.
Widoczny brak kobaltu
Obecnie liczba pojazdów elektrycznych jest nadal niewielka i wynosi zaledwie 7 milionów, z czego 2,1 miliona sprzedano na całym świecie w 2019 roku. Z drugiej strony, szacuje się, że całkowita liczba samochodów z silnikami spalinowymi na świecie wynosi 1 miliard lub 1,3 miliarda, a jeśli w przyszłości samochody benzynowe zostaną wycofane z użytku i zastąpione pojazdami elektrycznymi, potrzebne będą ogromne ilości tlenku kobaltu i wodorotlenku kobaltu.
Całkowita ilość kobaltu zużyta w akumulatorach pojazdów elektrycznych w 2019 roku wyniosła 19 000 ton, co oznacza, że średnio potrzeba było 9 kg kobaltu na pojazd. Wyprodukowanie miliarda pojazdów elektrycznych o wadze 9 kg każdy wymaga 9 milionów ton kobaltu, ale całkowite światowe rezerwy wynoszą zaledwie 7,1 miliona ton, a jak wspomniano na początku, 100 000 ton rocznie w innych branżach. Ponieważ jest to metal o tak dużym zużyciu, jego zużycie jest widoczne.
Oczekuje się, że sprzedaż pojazdów elektrycznych wzrośnie dziesięciokrotnie do 2025 roku, a roczne zapotrzebowanie wyniesie 250 000 ton, wliczając w to akumulatory samochodowe, stopy specjalne i inne zastosowania. Nawet jeśli popyt na pojazdy elektryczne się ustabilizuje, w ciągu 30 lat wszystkie znane rezerwy zostaną wyczerpane.
W tym kontekście producenci baterii ciężko pracują dzień i noc nad zmniejszeniem ilości kobaltu. Na przykład baterie NMC wykorzystujące nikiel, mangan i kobalt są ulepszane przez NMC111 (stosunek niklu, manganu i kobaltu wynosi 1:1. Ilość kobaltu została stopniowo zmniejszona z 1:1) do NMC532 i NMC811, a NMC9.5.5 (stosunek kobaltu wynosi 0,5) jest obecnie w fazie rozwoju.
W baterii NCA (nikiel, kobalt, aluminium) stosowanej przez Teslę zawartość kobaltu została ograniczona do 3%, ale Model 3 produkowany w Chinach wykorzystuje bezkobaltowy akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy (LFP). Istnieją również inne rodzaje baterii, które zostały zastosowane. Chociaż bateria LFP jest gorsza od NCA pod względem wydajności, charakteryzuje się niskimi kosztami materiałów, stabilnym zasilaniem i długą żywotnością.
Podczas „Dnia Baterii Tesli”, zaplanowanego na 23 września 2020 roku o godzinie 6:30 czasu chińskiego, zostanie zaprezentowana nowa bateria bezkobaltowa, której masowa produkcja we współpracy z Panasonic rozpocznie się za kilka lat. Oczekuje się, że...
Nawiasem mówiąc, w Japonii „metale rzadkie” i „metale ziem rzadkich” są często mylone. Metale rzadkie są wykorzystywane w przemyśle, ponieważ „zapewnienie stabilnych dostaw jest ważne z punktu widzenia polityki dotyczącej metali, których obfitość na Ziemi jest rzadka lub trudna do wydobycia ze względów technicznych i ekonomicznych” (Ministerstwo Gospodarki, Handlu i Przemysłu)”. Jest to często używany metal nieżelazny, który jest ogólnym terminem obejmującym 31 rodzajów, w tym lit, tytan, chrom, kobalt, nikiel, platynę i metale ziem rzadkich. Spośród nich metale ziem rzadkich nazywane są metalami ziem rzadkich, a 17 gatunków, takich jak neodym i dysproz, jest zdefiniowanych jako używane w magnesach trwałych.
Ze względu na niedobór zasobów kobaltu, blach i proszku kobaltowego oraz związków kobaltu, takich jak chlorek kobaltu(II), a nawet chlorek heksaaminokobaltu(III), występują niedobory.
Odpowiedzialne zerwanie z kobaltem
Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących wydajności pojazdów elektrycznych, oczekuje się, że w przyszłości powstaną akumulatory niewymagające kobaltu, takie jak akumulatory ze stałym elektrolitem (All-Solid State) i litowo-siarkowe. Na szczęście nie przewidujemy wyczerpania zasobów. Oznacza to jednak, że popyt na kobalt w pewnym momencie się załamie.
Punkt zwrotny nastąpi najwcześniej za 5–10 lat, a duże firmy górnicze niechętnie podejmują długoterminowe inwestycje w kobalt. Ponieważ jednak widzimy już koniec, chcemy, aby lokalni górnicy pozostawili po sobie bezpieczniejsze środowisko pracy niż przed bańką kobaltową.
Akumulatory pojazdów elektrycznych, które są obecnie dostępne na rynku, również muszą zostać poddane recyklingowi po zakończeniu swojego użytkowania, czyli po 10–20 latach. Tak jest w przypadku firmy Redwood, założonej przez Sumitomo Metals i byłego dyrektora ds. technologii w firmie Tesla, JB Strobela. - Materials i inne firmy opracowały już technologię odzyskiwania kobaltu i będą go ponownie wykorzystywać wraz z innymi zasobami.
Nawet jeśli zapotrzebowanie na niektóre zasoby tymczasowo wzrośnie w procesie ewolucji pojazdów elektrycznych, będziemy musieli stawić czoła zrównoważonym rozwiązaniom i prawom człowieka pracowników równie mocno jak kobalt i nie damy się zwieść gniewowi Koboltów czających się w jaskini. Chciałbym zakończyć tę historię nadzieją na stworzenie społeczeństwa.