如何实现铜镍矿的脱碳?

如果我们不谨慎,获取关键材料产生的排放量可能会急剧上升。
到2050年,铜和镍的年供应量将需要增加约150%至200%。DepositPhotos

联合国贸易和发展会议表示,我们正处于绿色技术革命的开端。若没有电动汽车、太阳能电池板、风力涡轮机和储能系统等绿色技术,就不可能实现低碳经济以缓解气候变化。然而,这些技术依赖于10多种矿产和金属——包括铜、镍、钴和铝——其产量必须大幅增加才能满足需求。

到2050年,特别是铜和镍的年供应量,相对于2020年的生产水平,将需要增加约150%至200%,以满足绿色技术部署的需求。如果产量快速增长,相关的环境影响和温室气体(GHG)排放预计也会随之增加。在一切照旧的情况下,到2050年,铜和镍的温室气体排放量可能分别增加125%和90%。因此,对采矿业进行脱碳是实现全球气候目标的关键组成部分。

采矿如何影响环境

采矿是一个对环境具有侵入性的过程。RMI气候智能项目主管、供应链排放倡议负责人Paolo Natali表示,其影响体现在土地利用变化、对当地生态系统的干扰以及温室气体排放。采矿的本质是为了获取地表深处的资源而扰动大片土地,因此它会驱动森林砍伐大大增加侵蚀率。采矿产生的废石和尾矿也可能污染土壤和水,这与森林砍伐相结合,导致栖息地丧失和生态系统破坏。

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采矿也是温室气体排放的重要来源,因为其使用了柴油动力设备,会释放二氧化碳,并且还会释放甲烷等捕集气体,Natali说。供应链也是能源密集型的,因为钻探和爆破、物料搬运或通过输送带或卡车将矿石运出矿山的工艺、研磨、金属冶炼和运输等活动都需要大量能源

Natali表示,特别是铜和镍的提取,其矿石品位正在下降。矿石品位是指矿石含有的矿物或金属的浓度。品位下降意味着需要付出更多的努力才能获取相同量的矿物,因此会消耗更多的能源并产生更多的排放,他补充道。随着矿石品位的下降,所消耗的能源、柴油和电力均会增加。Natali指出,这些资源的有限性——这使得有必要深入到更偏远的地区才能持续找到它们——以及采矿业发展起来的规模经济,使得低品位矿石也能被有利可图地加工。

为满足绿色技术日益增长的需求而增加铜和镍的产量,将进一步加剧采矿业的影响并损害环境。哥伦比亚可持续投资中心研究和政策主任Perrine Toledano表示,满足日益增长的矿产需求将对铜矿开采地区的淡水资源造成压力,并在拥有镍矿储量的地区构成重大的生物多样性风险。智利是全球最大的铜生产国,该国已经水资源稀缺,并且由于气候变化的影响,将面临日益严重的水资源风险。

总而言之,对采矿业进行脱碳对于成功过渡到低碳经济是必不可少的。

铜和镍矿的脱碳

Toledano说,为了减少与碳密集型能源生产相关的排放,该行业应该用可再生能源、可持续生物燃料和绿色氢气取代化石燃料及其产生的电力。例如,消除采矿设备中的柴油使用可以减少一个矿区多达40%的排放量。

Natali说,除了使用清洁电力外,采用更高精度的采矿技术以提高矿石品位,以及电气化能源输入,例如在物料搬运过程中使用输送带或电动卡车,都是至关重要的。他补充说,最新的电池电动大型运输卡车的发展,如快速充电或氢燃料电池增程器,必须与可再生能源的日益增长的使用以及下游新技术相结合,以消除冶炼和精炼等高温和化学过程产生的排放。

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循环经济干预措施,如提高金属回收率和再利用矿物和非矿物废物,也可能支持整个采矿价值链的减排。铜和镍都可以反复回收而不会损失其性质或质量。此外,回收铜比原生生产能耗低约85%

Natali说,政策制定者可以通过建立更严格、更清晰的采矿活动监管和补贴绿色能源来支持向净零采矿的公正转型。他还建议要求进口矿产符合与国内生产矿产相似的环境和社会标准。

Toledano表示,现有的化石燃料补贴给可再生能源带来了人为的成本劣势。此类补贴降低了化石燃料发电的成本,使得可再生能源的竞争力下降。它们还会加剧对化石燃料的依赖,使其更具吸引力。因此,政策制定者必须确保可再生能源的渗透,这可以支持采矿业向清洁能源转型。

铜和镍矿的脱碳不会一蹴而就。然而,通过转向可再生能源、提高生产效率以及制定包含采矿作业气候相关减缓和适应义务的政策,以更少的排放满足日益增长的矿产需求可能变得可行。

 

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Carla Delgado

撰稿人

Carla M. Delgado 是《大众科学》的一名可持续性记者,她报道污染、脱碳和环境正义。她还为《Insider》和《VeryWell》等出版物报道健康和 COVID-19。她不写文章的时候,在剧院行业担任舞台监督和音响操作员。


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