Górnictwo: Profesor Józef Dubiński o roli surowców krytycznych w transformacji energetycznej

Prof. Józef Dubiński zaprezentował referat w czasie 122. Sesji Zgromadzenia Ogólnego Prezydium Oddziału Polskiej Akademii Nauk w Katowicach

„Rola surowców krytycznych w transformacji energetycznej" - referat pod takim tytułem w środę, 7 maja, wygłosił prof. Józef Dubiński. Okazją ku temu była 122. Sesja Zgromadzenia Ogólnego Prezydium Oddziału Polskiej Akademii Nauk w Katowicach. Podsumowano także ubiegły rok działalności oddziału. Résumé przedstawił prof. Dubiński, który jest wiceprezesem katowickiego PAN.

Trwającego ponad godzinę referatu z zaciekawieniem wysłuchali członkowie oddziału. Prof. Dubiński rozpoczął od tego, czym w zasadzie jest transformacja energetyczna. Wyjaśnił, że jej głównym założeniem jest zmiana nośników energii.

- Trzeba mieć świadomość, że ta energia pochodząca z nowych źródeł potrzebuje odpowiednich sieci przesyłowych, a także magazynów. To wszystko brzmi bardzo ładnie, ale żeby budować urządzenie produkujące energię odnawialną potrzebujemy innych materiałów niż do tej pory. Oczywiście niezbędną będzie dobrze nam znana stal, ale ponadto specyficzne i rzadkie minerały. To właśnie z tego powodu transformacja jest problemem złożonym – mówił prof. Dubiński, który dodał, że w związku z takim kierunkiem górnictwo musi zmienić strukturę wydobywanych surowców.

W referacie zwrócił też uwagę na kryteria dla surowców, by można je było uznać za krytyczne. Pierwsze dotyczy dostępności, a drugie wpływu ograniczenia ich dostaw na gospodarkę. Profesor przedstawił także listę tych surowców, które znajdują się w centrum uwagi transformacji energetycznej. Są to: miedź, kobalt, lit, nikiel oraz Pierwiastki Ziem Rzadkich (m.in. neodym, dysproz, terb). Jak zauważył kluczowym dostawcą surowców krytycznych do krajów Unii Europejskiej są Chiny. Podkreślił, że właśnie konieczność ich sprowadzenia jest kolejnym problemem w kontekście transformacji energetycznej.

Profesor zadał także pytanie czy energia wiatrowa jest rzeczywiście zielona?

- Ślad węglowy w produkcji turbiny zarówno morskiej, jak i lądowej jest wyraźny – przyznał i przedstawił konkretne dane. Do budowy turbiny wiatrowej na morzu mocy 1MW potrzeba ponad 15 t różnych surowców mineralnych, z czego ponad połowę, bo osiem ton stanowi miedź. W przypadku takiej samej jednostki, ale zlokalizowanej na stałym lądzie surowców potrzeba ponad 10 t, z czego prawie 3 t miedzi. Profesor Dubiński wskazał, że energetyka oparta na węglu do wyprodukowania 1 MW energii potrzebuje tylko 2,5 t surowców, a gazowa 1,2 t.

Wiceprezes katowickiego oddziału PAN pokazał także, że zainstalowanie 1MW w farmie fotowoltaicznej w przypadku modłów krzemowych wymaga 3,9 t krzemu i i 2,8 t miedzi, jak wynika z raportu Międzynarodowej Agencji Energetycznej z 2021 r. W przypadku cienkowarstwowego modułu II generacji zbudowanego z tellurku kadmu potrzeba 10,54 g kadmu, 11,54 telluru, 19,7 kg szkła oraz 0,215 kg miedzi. Wyzwaniem jest także magazynowanie energii. Tu prof. Dubiński wskazał, że zmagazynowanie 1 MWh w baterii litowo-jonowej wymaga użycia 0,28 kg litu i oraz 0,64 kg grafitu.

Kolejnym przejawem transformacji energetycznej są samochody z silnikami elektrycznymi. Produkcja takiego silnika wymaga takich surowców jak: żelazo, bor, nikiel, kobalt oraz stopy metali ziem rzadkich.

- Tylko europejski przemysł samochodowy potrzebuje rocznie od 5 do 10 tys. ton metali ziem rzadkich – stwierdził profesor. Dodał, że dla wyprodukowania samochodu elektrycznego górnictwo musi wydobyć blisko 500 razy więcej zasobów Ziemi zawierających niezbędne surowce mineralne oraz je przetworzyć – niż ma to miejsce w przypadku samochodu z silnikiem spalinowym.

Naukowiec zwrócił też uwagę na fakt, że globalna produkcja górnicza różnych surowców mineralnych wzrasta. W 1990 r. było to ponad 10 mld t surowców, a w roku 2021 było to już blisko 18 mld t. Prof. Dubiński zwrócił uwagę na szczególną pozycję Chin.

- Chiny są zdecydowanym globalnym liderem w górniczej produkcji surowców niezbędnych do transformacji energetycznej. Na 31 surowców, w 18 przypadkach to one są numerem jeden pod względem wydobycia – wskazał wiceprezes katowickiego Oddziału PAN.

Profesor wskazał także na dwie kluczowe kwestie. Pierwsza dotyczy tego czy wystarczy określonych surowców mineralnych, aby zrealizować plany związane z transformacją energetyczną. Druga natomiast skupia się na tym, czy krytyczne surowce mineralne nie będą dobrem deficytowym i swego rodzaju „wąskim gardłem” dla transformacji.

Profesor przyznał, że górnictwo ma tu ograniczone możliwości ponieważ wydobycie i rozpoznanie złóż surowców krytycznych staje się coraz trudniejsze. O tym, jak tego typu surowce są cennym dobrem świadczą ich ceny. Ekspert przedstawił dane dotyczące najwyższych i najniższych cen z okresu 2010-2023. Najwyższa cena za tonę terbu w tym okresie wyniosła ponad 4 mln USD, najniższa natomiast 581 tys. USD.

Profesor zwrócił także uwagę na greenwashing, czyli przekazywanie fałszywego wrażenia lub wprowadzającej w błąd informacji, że określone produkty są przyjazne dla środowiska lub mają pozytywny wpływ na środowisko.

Na zakończenie swojego wystąpienie ekspert przedstawił trzy pytania-dylematy. Pierwsze z nich dotyczy energii pozyskiwanej z tzw. czystych technologii. Czy rzeczywiście jest ona w pełni czysta i zielona? Kolejna wątpliwość dotyczy tego, czy transformacja energetyczna może być realizowana bez ogromnego udziału górnictwa dostarczającego niezbędne surowce mineralne? Natomiast ostatnie z pytań dotyczy tego, czy transformacja energetyczna zaczyna się i kończy się z górnictwem?