外媒報道,11月4日,美國將正式退出具有里程牌意義的《巴黎協(xié)定》?!栋屠鑵f(xié)定》是2015年12月12日在巴黎氣候變化大會上通過、2016年4月22日在紐約簽署的氣候變化協(xié)定。美國宣布退出《巴黎協(xié)定》,成為迄今為止唯一退出《巴黎協(xié)定》的締約方。
為了避免全球變暖帶來的災難性的影響,全世界必須在這十年里大幅削減碳排放量。減少碳排放,不僅會影響到汽車行業(yè),而且還會影響到石油、冶金、電力、鋼鐵等多個行業(yè)。全球能源需求加速增長和過度使用化石燃料引發(fā)了嚴重的環(huán)境污染和能源安全問題,發(fā)展清潔能源已成為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和改善能源安全的必要條件。
《世界能源展望2019》對未來清潔能源發(fā)展進行了評估,在既定政策情景模式下,風能和太陽能光伏發(fā)電量將占2040年新增發(fā)電量一半以上。越來越多的國家設定了清潔能源的份額目標,丹麥將在2050年之前擺脫對化石能源的依賴,歐盟的清潔能源份額到2020年將達到20%,到2030年將達到27%。
日本將發(fā)展清潔能源計劃列入國家能源安全政策,2012年制定的《礦產(chǎn)資源保障戰(zhàn)略》,明確提出將鐵、銅、鋁、鉛、鋅、錸、鎂等30種礦產(chǎn)作為戰(zhàn)略性礦產(chǎn),并把礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略作為國家支柱基礎性戰(zhàn)略。美國也曾在2018年5月更新關鍵礦產(chǎn)清單,其中主要涉及稀土、鈹、鈷、鎵、鍺、銦、鋰、鈮、鉑族金屬、錸、鉭、鎢、鋯等稀有礦產(chǎn)。
然而,清潔能源技術(shù)的突破、推廣和應用與金屬資源密不可分。不僅需要銅和鋁等基本金屬,更加離不開銦、鎵、釹、鏑等關鍵金屬。
世界銀行的報告稱,在低碳的未來,對多種廉價金屬和貴金屬的需求會十分強勁,除了常見的鈷、鋰和稀土元素外,還包括鋁、銀、鋼、鎳、鉛和鋅。研究發(fā)現(xiàn)清潔能源技術(shù)通常依賴的關鍵金屬包括鋰、鈷、鎳、錳、銅以及稀土金屬。
鋰——21世紀能源金屬
鋰是密度最小、金屬活動性較強的一種重要能源金屬,具有優(yōu)異的儲能性能、較高的熔沸點和較低的密度和硬度,戰(zhàn)略價值極高,被廣泛應用到電池、玻璃、陶瓷、潤滑劑、空氣處理、鋁冶煉等各個領域。全球近50%的鋰消費于鋰電池領域。自然界中,鋰主要來源于鋰輝石、鋰云母、鐵鋰云母等固體含鋰礦物以及鹽湖鹵水。
張澤南等在《中國鋰礦資源需求預測》一文中利用部門消費法,按照行業(yè)用鋰量對我國鋰電池行業(yè)、玻璃行業(yè)、陶瓷行業(yè)、潤滑脂行業(yè)以及空氣處理行業(yè)5個主要用鋰部門需求進行了預測,并對其他用鋰部門進行了預測。預測結(jié)果顯示:我國未來鋰電池行業(yè)需求將呈幾何級增長,玻璃行業(yè)與陶瓷行業(yè)穩(wěn)步增長,其他行業(yè)保持緩慢增長的態(tài)勢,并得出我國未來鋰礦資源的需求量分別為2020年19萬t、2025年31萬t、2030年50萬t。
鎳、鈷、錳
新能源汽車主要包括純電動汽車(BEV)、插電式混合動力汽車(PHEV)及燃料電池汽車(FCEV)。當前銷售的純電動汽車、插電式混合動力汽車、混合動力汽車(部分)中,鋰電池是主流的動力電池。鋰電子電池主要含有鋰、鈷、鎳、錳、石墨等礦產(chǎn),電池負極材料主要為石墨,正極材料主要有鎳鈷鋁(NCA)、鎳鈷錳(NCM)、磷酸鐵鋰(LFP)等。
其中,鎳鈷錳三元電池材料由于金屬元素配比不同,還可以分為NMC111、NCM433、NCM532、NCM622、NCM811等。
預計未來幾年電池對鎳的需求也將激增。美國地質(zhì)勘探局的數(shù)據(jù)顯示,2017年全球產(chǎn)量為210萬噸,儲量為7400萬噸。以這種速度,目前的儲量開采可以持續(xù)35年左右,而所有已知的陸地資源則可以持續(xù)70年左右。
銅
根據(jù)美國資源調(diào)查局2015年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,全球銅儲量共約7億噸。其中包括:智利2.09億噸,澳大利亞0.93億噸。秘魯0.68億噸、美國0.35億噸、墨西哥0.38億噸、中國0.3億噸、俄羅斯0.3億噸、印度尼西亞0.25億噸、波蘭0.26億噸、贊比亞0.2億噸、剛果(金沙薩)0.2億噸、加拿大0.11億噸、哈薩克斯坦0.06億噸、其他國家0.9億噸。
2018年全球?qū)︺~的需求已經(jīng)達到了2360萬噸,并且到2027年,這一需求有望達到3000萬噸,以平均每年2.6%的速度增長。
稀土元素(REE)是化學元素周期表ⅢB族中原子序數(shù)為21、39和57~71的17種金屬元素的總稱,包括鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及镥(Lu)。依據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)及它們在礦物中的共生情況和不同離子半徑擁有不同性質(zhì)的特征,通常將其分為兩組:輕稀土元素或鈰組稀土元素(鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪),重稀土元素或釔組稀土元素(鈧、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥)。稀土是重要的新能源原材料,在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中具有許多不可替代的用途。
世界稀土資源豐富,但分布不均,近93.11%的稀土探明儲量集中在美國、澳大利亞、俄羅斯、越南、巴西和中國等少數(shù)國家。作為中國最為重要的戰(zhàn)略性優(yōu)勢礦產(chǎn)資源之一,稀土在全國范圍內(nèi)均有分布,礦床類型以堿性巖-碳酸巖型、花崗巖型、砂礦型和風化殼離子吸附型為主,集中分布于華北陸塊北緣、內(nèi)蒙大興安嶺、上揚子、下?lián)P子、華南與三江等6個成礦省。
每一種稀土金屬都有其獨特的特性,成為一系列技術(shù)的重要組成部分。例如,用于包括高效照明、催化轉(zhuǎn)換器到風力渦輪機、電動汽車和計算機硬盤驅(qū)動器中使用的磁鐵。其中釹和鐠,合稱為“NdPr”,用于電機的磁鐵。美國能源部和歐盟的報告都將稀土、鈷和其他幾種金屬材料列為關鍵材料,因為它們對清潔能源的重要性、高供應風險和缺乏替代品。還有許多其他金屬在清潔能源生產(chǎn)和低碳技術(shù)中得到了應用,例如銦和鎵被用在光伏薄膜的涂層中,也被歐盟的報告認定為關鍵材料。