锂需求增长35倍！欧盟能源转型面临严重的关键金属材料短缺
撰文 | Penn
编辑 | 郭郭
→这是《环球零碳》的第161篇原创
环球零碳
碳中和领域的《新青年》
摘要：一份欧洲主要金属行业协会的报告称，欧洲面临着可能威胁欧盟绿色计划和能源转型所需的关键矿产材料的严重短缺。与当今欧洲有限的使用量相比，到 2050 年实现欧盟绿色协议的气候中和目标将需要 35 倍以上的锂和7至26倍日益稀缺的稀土金属。面对未来可能出现的供应短缺，欧洲需要推进循环回收，来实现长期自给自足。
为了实现气候中和目标，以及摆脱俄罗斯能源依赖，欧洲正在全面大力发展清洁能源。包括风能、太阳能、氢能技术、电动车以及电网基础设施等生产，正在各国大规模展开。
但是，最近欧洲金属生产商协会（Eurometaux ）委托比利时鲁汶大学的一项研究发现，与当今欧洲有限的使用量相比，实现欧盟绿色协议提到的到 2050 年实现气候中和的目标，将需要35倍以上的锂和7至26倍的稀土金属。
这项名为《清洁能源的金属（Metals for Clean Energy）》研究表明，虽然从长期来看，回收可以满足欧洲高达 75% 的需求，但未来 15 年，欧洲将面临锂和稀土等关键金属的严重短缺。
报告提出，欧洲需要采取渐进的步骤来发展长期循环经济，同时需要紧急决定如何弥补其迫在眉睫的初级金属供应缺口，以避免重复欧洲目前对化石燃料的依赖。
01
对关键材料的需求和缺口
关键矿产资源或关键原材料，是国际上近年新提出的资源概念，指以稀有、稀散和稀土元素为主体的战略性关键金属矿产资源，他们被认为是支撑低碳产业发展不可或缺的物质基础，这些金属物质因其对新能源、新材料、通讯信息、航空航天、国防军工等新兴产业具有不可替代重大用途且其安全供应存在高风险。
在“碳中和”目标的驱动下，全球能源系统向清洁化、低碳化甚至无碳化发展已是大势所趋，以低碳能源技术为核心的清洁能源产业将成为新的经济增长点。
从全球看，根据国际能源署（IEA）的技术展望，包括可再生能源、核电、氢能等在内的11种清洁能源技术均在2020-2050年实现10%以上的年化增长率。其中氢能电解槽的年化增长率将达30%以上，成为了未来发展最快的清洁能源细分领域。
随着清洁能源技术在未来几十年的部署，作为可再生能源发电和能源系统电气化的一部分，对关键材料的需求预计将迅速增长。清洁能源技术，比如太阳能光伏和聚光太阳能技术的实现依赖锗、碲、铟、镓、锰等元素作为能源转化的关键超导材料；风力发电机依赖钕、镝、镨等稀土元素作为磁性原料；新能源汽车和燃料电池均依赖镍、钴、锂等作为电极材料，燃料电池还依赖铂作为储能材料。
图说：增加关键材料需求的主要技术
来源：IRENA
国际可再生能源署（IRENA）最新版《世界能源转型展望：1.5°C 路径》报告认为，从全球角度来看，一些材料面临即时的供应短缺，其他材料预计在中期或长期内会出现短缺。
其中，铜的储量为21亿吨，预计到2050年，需求量将达到每年5-7千万吨。虽然储量充足，但由于需求超过供应，预计短期内会出现瓶颈。
镝的需求将超过供应量的3.5倍，将需要替代品。
锂的储量为8000万吨，预计到2050年，需求将达到每年2-4百万吨；如果在此之前没有项目加入，最早可能在2027年出现供应赤字。
钕的储量为800万吨，预计到2050年需求量将达到0.2-0.5百万吨/年，预计到2030年，需求将超过供应2倍之多。
镍的储量为8900万吨，预计到2050年需求量将达到500-800万吨/年。预计到2025年，需求将超过供应。
从欧洲看，根据鲁汶大学的研究，欧洲的能源转型和实现2050 年气候中和目标，除了需要35倍以上的锂和7至26倍的稀土金属，还需要比该地区今天使用的锌的年供应量增加 10% 至 15%、铝增加 30%、铜增加35%、硅增加45%、镍增加100% 和钴增加330%——所有这些资源都是电动汽车和电池、风能、太阳能和氢能技术、电网基础设施生产的必要金属。
到 2050 年，欧洲生产清洁能源技术的计划每年将需要：
•
450 万吨铝（与今天的使用量相比增加了 33%）
•
150万吨铜（35%）
•
800,000 吨锂 (3,500%)
•
400,000 吨镍 (100%)
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300,000 吨锌 (10-15%)
•
200,000 吨硅 (45%)
•
60,000 吨钴 (330%)
•
3,000 吨稀土金属钕、镝和镨 (700-2,600%)
该研究报告称：尽管欧盟已承诺加速其能源转型，并在国内生产大量清洁能源技术，但其大部分所需金属仍依赖进口，而且人们越来越担心供应的安全性。
事实上，欧盟仍然依赖从俄罗斯、中国和印度尼西亚进口所需的清洁能源金属，其中，铝、镍和铜供应依赖俄罗斯，电池金属和稀土金属则依赖印度尼西亚和中国。而其他几个国家在欧盟特定关键原材料的供应中也占主要份额，如巴西（铌）、智利（锂）和墨西哥（萤石）。
图说：在欧盟关键原材料采购中占最大份额的国家
来源：[8]
02
欧盟的关键材料政策与回收计划
基于关键矿产资源对国家安全和新兴产业发展的重大意义，欧美等发达经济体，近年先后制定了各自的关键矿产发展战略。
欧盟于2008年第一次公布关键矿产资源清单，之后每3年进行一次更新。2011年欧盟公布的关键矿产资源为14种，2014年增加到20种，2017年增至26种（不包括橡胶）。2020年9月，欧盟公布了最新修订的关键矿产资源清单，共有29种对欧盟具有重大经济和战略价值的矿产被列入该清单（不包括橡胶）。
图说：欧盟关键矿产资源清单报告（2020）
来源：[8]
公布关键矿产资源清单只是第一步，接下来是如何采取措施减少供应短缺的风险。
正如鲁汶大学的报告中所指出的，“如果欧洲想要开发具有高度环境和社会保护的新的本地供应来源，就需要进行范式转变。这些行动需要在未来两年内加速推进，以便为 2030 年做好准备。”
具体来说，报告提出了如下建议：
1/
开发本地的新矿产资源
该研究报告称，理论上新的国内矿山有可能满足欧洲2030年5%至55%的需求，其中潜力最大的是锂和稀土项目。但是，欧洲的环境标准相对较高，大多数已宣布的项目都有一个不确定的未来，它们需要面对当地社区的反对和申请开采许可的挑战，而采矿工艺也需受到严格的环境监测。因此，开发本地的新矿产资源的过程充满困难和挑战例如，力拓公司开发大型锂项目的许可证最近被塞尔维亚吊销。
2/
开设新的矿产精炼厂
开设新的矿产精炼厂，加工来自其他地区的矿石。然而，这种方案面临日益增长的能源价格问题。该报告指出，飙升的能源价格导致欧洲35%至45%的铝、锌和硅产能暂时停产。
3/
在世界各地共同投资或资助新的采矿项目，以换取长期供应协议
该研究建议欧洲可将目光投向全球，与经过验证的负责任的供应商建立联系，管理其环境和社会风险，但同时质疑欧盟是否应支持对外部矿山的投资以直接推动 ESG 标准。同时，海外金属和采矿作业也面临着当地的生物多样性、采矿废弃物处理、环境污染和人权保障等多重挑战。
4/
推进循环回收
“这些年来，回收原材料的使用有所增加。超过 50% 的铁和铂被回收，这涵盖了 20% 的消费量，但对于稀土元素等电池材料，欧盟的产能微不足道， ” 欧盟内部市场专员蒂埃里·布雷顿在一次演讲中说，只有不到 1% 的报废磁铁在这里被回收。
鲁汶大学的报告中指出，如果欧洲到 2030 年不能满足其自身对稀土元素需求的 25%，就无法实现其规定的净零排放目标。但是，仅通过循环回收利用就可以满足当今“难以回收”的稀土需求的 200%。
因此，需要增加循环设计和回收工作，例如将循环设计原则嵌入风力涡轮机和光伏面板的生产中，以实现组件和材料在报废时的未来再利用。此外，加大回收力度（技术和知识），以便能够回收无法进行物理拆卸的金属，也可减轻供应短缺压力。
这份报告也指出，三分之一的报废电动汽车在欧洲没有被回收，电动汽车电池回收率目前也很低，但是在新法规的监管下，它们可以加入循环经济。
此外，电动汽车电池和电机材料（如硅、锂、镍、钴和稀土）的回收率需要提高到 70% 到 90% 之间，这样通过回收进口电池，就可以在满足欧洲需求的同时只需要保持国内稀土较低水平的开采和生产（占需求的 25%）。
2040 年之后，欧洲在使用大量回收材料方面将领先于世界其他许多地区。而到 2050 年，欧洲 40% 至 75% 的清洁能源金属需求可以通过回收得到满足，当地回收的金属可以生产四分之三的欧洲制造的电池阴极、所有永磁体生产计划以及大量铝和铜。
图说：NewLife仓库中等待回收利用的电子垃圾
来源：REUTERS/Andres Stapff
报告的主要作者 Liesbet Gregoir 指出：“回收是欧洲提高其长期自给自足的最佳机会。与今天不断燃烧的化石燃料相比，我们的清洁能源系统将基于可以无限回收的永久性金属，这是一个进步。” 然而，欧盟“现在必须采取强有力的行动，提高回收率，投资必要的基础设施，并克服关键矿产的经济瓶颈。”
中国地质调查局矿产资源研究所王登红研究员指出，关键矿产与大宗矿产一样具有自然属性、经济属性和环境属性，但关键矿产在进入第三次工业革命尤其是第四次工业革命以来，其技术属性更加凸显，作为高科技矿产已经成为世界各国抢占战略制高点的重要战略资源，也是我国保障战略性新兴产业发展与国家安全的基本保障，因而无论是在国际竞争还是国内发展中都具有十分重要的战略意义。
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参考资料：
[1]https://www.ft.com/content/72400b96-4c67-4a7f-9a98-53371f5ab421
[2]https://www.rechargenews.com/energy-transition/critical-shortfall-metals-industry-warns-supply-crunch-threatens-europes-green-plans/2-1-1207124
[3]https://www.azocleantech.com/news.aspx?newsID=31600
[4]https://eandt.theiet.org/content/articles/2022/04/europe-needs-to-rapidly-ramp-up-rare-metals-supply-to-meet-climate-goals/
[5]https://drive.google.com/file/d/1Ds0qyiQ4EgaseC3d2BH17sxHtj60hZeh/view
[6]https://www.irena.org/publications/2022/Mar/World-Energy-Transitions-Outlook-2022
[7]汪鹏,王翘楚,韩茹茹,汤林彬,刘昱,蔡闻佳,陈伟强.全球关键金属-低碳能源关联研究综述及其启示[J].资源科学,2021,43(04):669-681.
[8]https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/areas-specific-interest/critical-raw-materials_en
[9]https://www.usgs.gov/news/national-news-release/us-geological-survey-releases-2022-list-critical-minerals
[10]https://www.metaltechnews.com/story/2021/03/17/tech-metals/canada-publishes-critical-minerals-catalog/497.html
[11]https://www.industry.gov.au/data-and-publications/2022-critical-minerals-strategy
[12]http://www.gov.cn/xinwen/2016-11/30/content_5140509.htm
[13]王登红.关键矿产的研究意义、矿种厘定、资源属性、找矿进展、存在问题及主攻方向[J].地质学报,2019,93(06):1189-1209.DOI:10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2019186.
[14]https://cleanenergynews.ihsmarkit.com/research-analysis/europe-needs-metals-recycling-revolution-to-meet-ev-netzero-go.html
[15]https://www.weforum.org/agenda/2022/04/recycling-europe-green-metals-carbon-emissions/
阅读报告
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END
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