I minerali per la "Tecnologia verde" "Clean Energy" "comporta approvvigionamenti dannosi, l'aumento delle emissioni di gas serra e limiti alla fornitura di minerali"
Il nostro bisogno di minerali può mettere a dura prova l'approvvigionamento e creano problemi ambientali.
di Shel Evergreen
Questa è la corsa ai minerali energetici. Persone in tutto il mondo stanno rimescolando, perforando, asciugando e setacciando per ottenere una gamma di metalli necessari per la nostra transizione energetica. Le tecnologie per l'energia rinnovabile sono fondamentali per la lotta ai cambiamenti climatici, ma dipendono fortemente dai minerali, materiali solidi naturali costituiti da uno o più elementi. Ma estrarli e raffinarli presenta sfide umanitarie, ambientali e logistiche.
Diverse tecnologie richiedono materiali parzialmente sovrapposti. Litio, nichel e cobalto sono fondamentali per l'accumulo di energia utilizzato nei veicoli elettrici e nei sistemi di rete, e gli elementi delle terre rare come il neodimio sono necessari per i magneti permanenti utilizzati nelle turbine eoliche e nei motori dei veicoli elettrici. Nel frattempo, il rame è una "pietra angolare" per la tecnologia basata sull'elettricità, secondo un rapporto dello scorso anno dell'Agenzia internazionale per l'energia (IEA).
Il rapporto ha rilevato che per ottenere emissioni nette di carbonio pari a zero entro il 2050, il fabbisogno complessivo di minerali dovrebbe aumentare di sei volte. In tale scenario, la domanda di litio aumenterebbe del 90%. Ma quei minerali devono provenire da qualche parte, e ciò spesso comporta un approvvigionamento dannoso, un aumento delle emissioni di gas serra e limiti alla fornitura di minerali.
Questo non significa che la transizione verso l'energia pulita non sia pulita o possibile. Lo è, e queste sfide non giustificano l'uso continuo e incontrollato dei combustibili fossili. Significa, tuttavia, che gli ostacoli presenti e all'orizzonte devono essere affrontati per ottenere il massimo dalla transizione.
Fornitura finita
L'energia rinnovabile proviene da risorse limitate, almeno in termini di ciò che è disponibile sulla Terra, sebbene l' estrazione di risorse dallo spazio sia una discussione sempre più comune. Supponendo che non giocheremo presto a The Expanse , bisogna fare qualcosa per i colli di bottiglia dei minerali previsti per lo sviluppo delle energie rinnovabili.
L'offerta di litio e cobalto sarà in eccedenza nel breve termine, ma altri, come il neodimio e il nichel per batterie, potrebbero vedere carenze con l'aumento della domanda. In uno scenario sostenibile e limitante il cambiamento climatico, i rischi incontrollati nell'approvvigionamento minerario potrebbero rallentare le transizioni energetiche, afferma il rapporto dell'AIE.
Nel deserto di Atacama, ad esempio, l'estrazione di litio è triplicata negli ultimi dieci anni, ha affermato Javiera Barandiarán, professore associato di studi globali presso l'Università della California, a Santa Barbara. "Dobbiamo dire continuamente alle persone che questa è una risorsa non rinnovabile e si esaurirà", ha affermato. "Più rapidamente lo estraiamo, più rapidamente si esaurirà per un fattore che non conosciamo".
"C'è un grande elefante nella stanza in termini di domanda associata di minerali e metalli in particolare", ha affermato Marco Raugei, docente senior e ricercatore presso la Oxford Brookes University nel Regno Unito. Gli elementi delle terre rare come il neodimio non sono in realtà così rari, poiché esistono in alte concentrazioni nella crosta terrestre, ha detto. Ma molti giacimenti di minerali di alta qualità vengono già sfruttati ed estrarli da depositi di minerali di qualità inferiore è estremamente costoso, ad alta intensità energetica e dannoso per l'ambiente.
Una strategia per affrontare questo problema è passare a un'economia più circolare, ha affermato. Questo potrebbe essere un sistema in cui gli elementi devono essere estratti solo una volta e poi essere riciclati alla fine della loro vita, ha detto Raugei. L'economia circolare significa fondamentalmente sprecare il meno possibile e comunque realizzare un profitto. Le batterie agli ioni di litio, ad esempio, contengono più minerali preziosi come litio, cobalto e nichel. "Questo ovviamente riduce la pressione sull'industria estrattiva perché puoi continuare a utilizzare le stesse risorse", ha affermato.
Tuttavia, l'economia circolare ha i suoi problemi e deve andare oltre la domanda e l'offerta. "Non riciclerai mai il 100 percento del materiale", ha affermato Andrzej Kraslawski, autore dello studio e professore di ingegneria dei sistemi presso la Lappeenranta-Lahti University of Technology in Finlandia. Ha anche notato che la crescente domanda di questi metalli e la loro natura di lunga durata significa che il raggiungimento di questi metalli coinvolgerà sempre l'estrazione mineraria. "[Il riciclaggio] può ritardare alcuni momenti critici, ma non significa che saremo in grado di evitare problemi, problemi molto gravi, tra 20 o 30 anni".
Barandiarán ha sottolineato che è essenziale garantire che le batterie vengano riciclate localmente e non spedite all'estero o addirittura in altre regioni degli Stati Uniti. Ad esempio, il riciclaggio delle batterie al piombo ha avuto successo sulla carta, ha detto, ma o viene esternalizzato in Messico o è scarsamente regolamentato, come si è visto in un sito a Los Angeles che ha inquinato un quartiere principalmente latino. "Abbiamo molte parti del paese che sopportano gli oneri ambientali del resto di noi", ha affermato. "Quelle aree tendono ad essere aree in cui vivono neri, marroni, ispanici e persone di colore, quindi abbiamo un grosso problema con il razzismo ambientale, che sta iniziando a essere affrontato".
Supponendo che un'economia incentrata sul riciclaggio affronti queste preoccupazioni, i vantaggi hanno ancora un certo potenziale per aumentare l'offerta riducendo al contempo le emissioni associate dallo sviluppo minerario.
Emissioni a monte
Il principale punto di forza dell'energia rinnovabile è la decarbonizzazione, ma la costruzione di hardware solare ed eolico ha un proprio costo delle emissioni. Attualmente, l'impatto delle emissioni sembra essere relativamente basso, ma con l'aumento della spinta all'energia rinnovabile, potrebbero aumentare anche le emissioni associate, la maggior parte delle quali si verificano a monte della catena di approvvigionamento durante l'estrazione, la raffinazione e la produzione.
"L'industria mineraria è intrinsecamente, e forse inevitabilmente, sporca", ha detto Raugei. La sua ricerca si concentra su queste emissioni e altri impatti per tutta la vita delle tecnologie di energia rinnovabile. "Purtroppo, la realtà ha questa abitudine di essere più complessa di quanto ci piace che sia", ha detto.
Le emissioni nel ciclo di vita associate a un veicolo elettrico di medie dimensioni, ad esempio, equivalgono a circa 20 tonnellate di anidride carbonica. È circa la metà di quella dei veicoli convenzionali, afferma il rapporto dell'AIE. Tuttavia, è necessario fare di più per ridurre ulteriormente questo impatto, ha affermato Raugei, un revisore esterno del rapporto. "Stiamo cercando di evitare quello che viene spesso definito 'cambiamento di impatto involontario', in cui si seleziona una tecnologia o una catena di approvvigionamento diversa con l'intento di ridurre l'impatto sull'ambiente", ha affermato.
Più dati, migliore regolamentazione, meno consumi
I minerali viaggiano molto lontano dal momento in cui sono stati strappati dalla Terra alla loro destinazione finale di una tecnologia di energia rinnovabile. Le operazioni di mining a distanza e la scarsa regolamentazione fanno sì che i danni lungo il percorso vengano spesso lasciati irrisolti. Affinché l'energia pulita vinca i suoi demoni sporchi, avrà probabilmente bisogno di una regolamentazione governativa diffusa per garantire trasparenza e incentivare l'adozione di soluzioni ecologiche.
I dati insufficienti sono un grosso ostacolo, ha affermato Kraslawski. "Stiamo saltando in piscina senza controllare se c'è acqua", ha detto, in termini di corsa verso le energie rinnovabili. "Abbiamo bisogno di molta più trasparenza dall'industria ma anche dai governi".
"Ci devono essere sanzioni robuste".
Anche il Joint Institute for Strategic Energy Analysis, un'alleanza di ricerca composta da esperti provenienti da un impressionante elenco di agenzie federali e università di ricerca, mancano di informazioni. Hanno trattato le tecnologie delle energie rinnovabili in un rapporto lo scorso gennaio, ma non hanno incluso le materie prime nelle loro analisi del ciclo di vita a causa della "mancanza di dati".
I ricercatori del ciclo di vita come Kraslawski e Raugei si affidano alle informazioni dell'industria, di solito sotto forma di grandi database. "Questi set di dati sono spesso incompleti, non molto precisi e in alcuni casi non sono molto accurati", ha affermato Raugei, osservando che c'è stato uno scarso incentivo economico per le aziende a utilizzare il proprio tempo e denaro per raccogliere informazioni dettagliate.
Mentre alcune aziende lo fanno, anche gli standard volontari ben intenzionati per l'approvvigionamento responsabile di questi minerali cruciali tendono a fallire, ha affermato Kramarz. "Direi che il punto in cui le iniziative sono più forti è quando è presente l'ombra dello stato", ha detto. "Ci devono essere sanzioni prese con i denti". La regolamentazione del governo, ha affermato, aggiunge un elemento di equità dal punto di vista economico perché le aziende sono preoccupate per la competitività e devono sapere che gli standard vengono applicati ai loro concorrenti.
È anche importante cercare soluzioni al di là di queste sfide basate sull'estrazione: il modo migliore per combattere il cambiamento climatico è ridurre massicciamente i consumi che causano emissioni di gas serra. Storicamente, ha affermato Barandiarán, abbiamo avuto la tendenza a utilizzare di più tutto, indipendentemente dalle nuove tecnologie.
"Quando siamo passati dal legname al carbone, abbiamo ancora utilizzato più legname di quanto ne usassimo prima", ha detto. "Quando siamo passati dal carbone al petrolio, usavamo ancora più carbone di prima". Pensare al cambiamento climatico come a un problema da risolvere attraverso più mercati, ha affermato, significa rinchiuderci in uno stile di vita ad alto consumo. "Questo fondamentalmente deve cambiare", ha detto.
La Giornata della Terra è stata celebrata il 22 aprile e il messaggio abituale dice - prendetevi cura del nostro pianeta - che ha ulteriore urgenza per le sfide evidenziate e ricevute nell'ultimo rapporto dell'IPCC. Quest'anno, Ars sta esaminando le tecnologie che normalmente copriamo, dalle automobili alla produzione di chip, e sta scoprendo come possiamo aumentare la loro sostenibilità e ridurre al minimo il loro impatto sul clima.Nel deserto di Atacama, in Sud America, le saline sono costellate di pozze di salamoia di litio poco profonde di colore turchese. Nella Repubblica Democratica del Congo, i bambini scheggiano il cobalto. In Cina, le sostanze chimiche tossiche lisciviano il neodimio dalla terra.
Questa è la corsa ai minerali energetici. Persone in tutto il mondo stanno rimescolando, perforando, asciugando e setacciando per ottenere una gamma di metalli necessari per la nostra transizione energetica. Le tecnologie per l'energia rinnovabile sono fondamentali per la lotta ai cambiamenti climatici, ma dipendono fortemente dai minerali, materiali solidi naturali costituiti da uno o più elementi. Ma estrarli e raffinarli presenta sfide umanitarie, ambientali e logistiche.
Diverse tecnologie richiedono materiali parzialmente sovrapposti. Litio, nichel e cobalto sono fondamentali per l'accumulo di energia utilizzato nei veicoli elettrici e nei sistemi di rete, e gli elementi delle terre rare come il neodimio sono necessari per i magneti permanenti utilizzati nelle turbine eoliche e nei motori dei veicoli elettrici. Nel frattempo, il rame è una "pietra angolare" per la tecnologia basata sull'elettricità, secondo un rapporto dello scorso anno dell'Agenzia internazionale per l'energia (IEA).
Il rapporto ha rilevato che per ottenere emissioni nette di carbonio pari a zero entro il 2050, il fabbisogno complessivo di minerali dovrebbe aumentare di sei volte. In tale scenario, la domanda di litio aumenterebbe del 90%. Ma quei minerali devono provenire da qualche parte, e ciò spesso comporta un approvvigionamento dannoso, un aumento delle emissioni di gas serra e limiti alla fornitura di minerali.
Questo non significa che la transizione verso l'energia pulita non sia pulita o possibile. Lo è, e queste sfide non giustificano l'uso continuo e incontrollato dei combustibili fossili. Significa, tuttavia, che gli ostacoli presenti e all'orizzonte devono essere affrontati per ottenere il massimo dalla transizione.
Fornitura finita
L'energia rinnovabile proviene da risorse limitate, almeno in termini di ciò che è disponibile sulla Terra, sebbene l' estrazione di risorse dallo spazio sia una discussione sempre più comune. Supponendo che non giocheremo presto a The Expanse , bisogna fare qualcosa per i colli di bottiglia dei minerali previsti per lo sviluppo delle energie rinnovabili.
L'offerta di litio e cobalto sarà in eccedenza nel breve termine, ma altri, come il neodimio e il nichel per batterie, potrebbero vedere carenze con l'aumento della domanda. In uno scenario sostenibile e limitante il cambiamento climatico, i rischi incontrollati nell'approvvigionamento minerario potrebbero rallentare le transizioni energetiche, afferma il rapporto dell'AIE.
Nel deserto di Atacama, ad esempio, l'estrazione di litio è triplicata negli ultimi dieci anni, ha affermato Javiera Barandiarán, professore associato di studi globali presso l'Università della California, a Santa Barbara. "Dobbiamo dire continuamente alle persone che questa è una risorsa non rinnovabile e si esaurirà", ha affermato. "Più rapidamente lo estraiamo, più rapidamente si esaurirà per un fattore che non conosciamo".
"C'è un grande elefante nella stanza in termini di domanda associata di minerali e metalli in particolare", ha affermato Marco Raugei, docente senior e ricercatore presso la Oxford Brookes University nel Regno Unito. Gli elementi delle terre rare come il neodimio non sono in realtà così rari, poiché esistono in alte concentrazioni nella crosta terrestre, ha detto. Ma molti giacimenti di minerali di alta qualità vengono già sfruttati ed estrarli da depositi di minerali di qualità inferiore è estremamente costoso, ad alta intensità energetica e dannoso per l'ambiente.
Una strategia per affrontare questo problema è passare a un'economia più circolare, ha affermato. Questo potrebbe essere un sistema in cui gli elementi devono essere estratti solo una volta e poi essere riciclati alla fine della loro vita, ha detto Raugei. L'economia circolare significa fondamentalmente sprecare il meno possibile e comunque realizzare un profitto. Le batterie agli ioni di litio, ad esempio, contengono più minerali preziosi come litio, cobalto e nichel. "Questo ovviamente riduce la pressione sull'industria estrattiva perché puoi continuare a utilizzare le stesse risorse", ha affermato.
Tuttavia, l'economia circolare ha i suoi problemi e deve andare oltre la domanda e l'offerta. "Non riciclerai mai il 100 percento del materiale", ha affermato Andrzej Kraslawski, autore dello studio e professore di ingegneria dei sistemi presso la Lappeenranta-Lahti University of Technology in Finlandia. Ha anche notato che la crescente domanda di questi metalli e la loro natura di lunga durata significa che il raggiungimento di questi metalli coinvolgerà sempre l'estrazione mineraria. "[Il riciclaggio] può ritardare alcuni momenti critici, ma non significa che saremo in grado di evitare problemi, problemi molto gravi, tra 20 o 30 anni".
Barandiarán ha sottolineato che è essenziale garantire che le batterie vengano riciclate localmente e non spedite all'estero o addirittura in altre regioni degli Stati Uniti. Ad esempio, il riciclaggio delle batterie al piombo ha avuto successo sulla carta, ha detto, ma o viene esternalizzato in Messico o è scarsamente regolamentato, come si è visto in un sito a Los Angeles che ha inquinato un quartiere principalmente latino. "Abbiamo molte parti del paese che sopportano gli oneri ambientali del resto di noi", ha affermato. "Quelle aree tendono ad essere aree in cui vivono neri, marroni, ispanici e persone di colore, quindi abbiamo un grosso problema con il razzismo ambientale, che sta iniziando a essere affrontato".
Supponendo che un'economia incentrata sul riciclaggio affronti queste preoccupazioni, i vantaggi hanno ancora un certo potenziale per aumentare l'offerta riducendo al contempo le emissioni associate dallo sviluppo minerario.
Emissioni a monte
Il principale punto di forza dell'energia rinnovabile è la decarbonizzazione, ma la costruzione di hardware solare ed eolico ha un proprio costo delle emissioni. Attualmente, l'impatto delle emissioni sembra essere relativamente basso, ma con l'aumento della spinta all'energia rinnovabile, potrebbero aumentare anche le emissioni associate, la maggior parte delle quali si verificano a monte della catena di approvvigionamento durante l'estrazione, la raffinazione e la produzione.
"L'industria mineraria è intrinsecamente, e forse inevitabilmente, sporca", ha detto Raugei. La sua ricerca si concentra su queste emissioni e altri impatti per tutta la vita delle tecnologie di energia rinnovabile. "Purtroppo, la realtà ha questa abitudine di essere più complessa di quanto ci piace che sia", ha detto.
Le emissioni nel ciclo di vita associate a un veicolo elettrico di medie dimensioni, ad esempio, equivalgono a circa 20 tonnellate di anidride carbonica. È circa la metà di quella dei veicoli convenzionali, afferma il rapporto dell'AIE. Tuttavia, è necessario fare di più per ridurre ulteriormente questo impatto, ha affermato Raugei, un revisore esterno del rapporto. "Stiamo cercando di evitare quello che viene spesso definito 'cambiamento di impatto involontario', in cui si seleziona una tecnologia o una catena di approvvigionamento diversa con l'intento di ridurre l'impatto sull'ambiente", ha affermato.
"Possiamo causare molti danni in termini di esaurimento delle risorse, in termini di inquinamento, in termini di creazione di enormi problemi sociali".
Man mano che passiamo a una tecnologia più sostenibile in tutte le fasi della catena di approvvigionamento, è possibile che le emissioni associate possano ridursi. Le operazioni al litio nel deserto in Cile, ad esempio, sono in una posizione privilegiata per l'energia solare, ma è difficile sapere quando o in che misura i combustibili fossili saranno sostituiti da energia rinnovabile senza dati più completi. Il Marocco ha molti di questi ricercati minerali e i più grandi parchi solari del mondo, ma è ancora fortemente dipendente dal carbone e dal petrolio.
"Dobbiamo assolutamente allontanarci dai combustibili fossili, ma dobbiamo rimanere con gli occhi lucidi", ha affermato Raugei. “Esistono anche altri tipi di impatti che devono essere valutati attentamente e presi in considerazione”.
Ad esempio, la produzione di questi minerali è generalmente un processo ad alta intensità energetica rispetto ad altri prodotti. Le emissioni di produzione per 1 tonnellata di carbonato di litio, ad esempio, sono tre volte superiori a quelle dell'acciaio, afferma il rapporto dell'AIE. Ad aggravare questo problema è che la qualità del minerale è in costante declino per alcuni minerali, il che significa che è necessaria più energia per produrre materiali di qualità tecnologica. Dal 2001 al 2017, con il declino della qualità del minerale di rame, l'elettricità necessaria per la raffinazione è aumentata del 32% e il consumo di carburante è aumentato del 130%.
Sebbene la maggior parte delle emissioni di minerali sia correlata all'aumento della tecnologia delle batterie, l'energia eolica potrebbe anche lottare per ridurre il suo impatto a monte. Un recente studio pubblicato sulla rivista Science of the Total Environment ha rilevato che quando la produzione di energia verde cresce dell'1%, porta a una crescita dello 0,90% delle emissioni di gas serra. Secondo lo studio, dal 2010 al 2020, l'uso di magneti permanenti nelle tecnologie rinnovabili ha prodotto emissioni pari a 32 miliardi di tonnellate di emissioni di CO2.
"Dobbiamo guardare al problema dell'energia o dell'energia verde e alla risoluzione dei problemi ambientali dal punto di vista dell'ingegneria dei sistemi", ha affermato Kraslawski. "Abbastanza spesso, possiamo causare molti danni in termini di esaurimento delle risorse, in termini di inquinamento, in termini di creazione di enormi problemi sociali", ha affermato.
Tuttavia, Raugei ha affermato che il problema delle emissioni è transitorio, poiché le emissioni di gas serra si verificano durante l'iniziale diffusione di queste tecnologie, seguita da decenni di generazione di elettricità senza emissioni di carbonio.
Approvvigionamento dannoso
Ingrandisci / Piscine salamoia in una miniera di litio.
Cristobal Olivares/Bloomberg/GettyLa sostenibilità è qualcosa di più dell'efficienza energetica e della decarbonizzazione. Significa anche raggiungere questi obiettivi senza sfruttare persone e luoghi naturali.
"Indubbiamente, dobbiamo passare alle fonti di energia rinnovabile", ha affermato Teresa Kramarz, co-direttore dell'Environmental Governance Lab presso l'Università di Toronto. "Questa è una parte importante della risposta alla mitigazione del cambiamento climatico e al raggiungimento di uno scenario di 1,5 gradi". Tuttavia, ha affermato, in qualità di politologo e "cittadino nella transizione verso la sostenibilità", è fondamentale considerare attentamente chi paga e chi ne trae vantaggio.
La maggior parte delle materie prime per l'energia rinnovabile viene estratta da alcuni paesi al di fuori degli Stati Uniti e dell'Europa. Il litio, ad esempio, viene estratto principalmente dal Sud America, mentre nel 2019 il 70 per cento del cobalto proveniva dalla Repubblica Democratica del Congo e dalla Cina . I nuovi siti minerari, ha detto Kramarz, spesso creano un "accaparramento della terra" che può rimuovere le persone dai loro mezzi di sussistenza degradando la salute umana ed ecologica. Si traducono anche in livelli più elevati di povertà, una correlazione ben consolidata per le aree ricche di materie prime conosciuta come la "maledizione delle risorse".
Ci sono molti chiari esempi di approvvigionamento dannoso di materie prime da utilizzare nelle energie rinnovabili, ha affermato Barandiarán. Le questioni umanitarie vanno da condizioni di lavoro pericolose alla mancanza di dispositivi di protezione, lavoro minorile e schiavitù moderna.
In altri casi, l'impatto ambientale è nella migliore delle ipotesi opaco, come nel deserto di Atacama, dove la maggior parte del litio viene estratto attraverso l'estrazione della salamoia. La perforazione accede alla salamoia sotterranea, che viene poi pompata in superficie per evaporare, lasciando residui di preziosi minerali.
Anche i deserti apparentemente aridi hanno vita, tuttavia, e nell'ultimo decennio si è scoperto che l'Atacama ospita microbi che hanno adattamenti che potrebbero essere stati condivisi con alcune delle prime forme di vita sulla Terra in strati di argilla appiccicosa sotto la superficie. Questi microbi "amanti del sale" sono estremofili che assomigliano alla vita sorta nella zuppa primordiale della Terra quasi 4 miliardi di anni fa.
Ma studi recenti mostrano che con l'espansione dell'estrazione del litio in queste stesse saline, le condizioni di siccità peggiorano, il che potrebbe minacciare l'esistenza dell'ecosistema. "Tutto questo deve essere fatto ricordando costantemente che siamo di fronte a una crisi esistenziale", ha detto Barandiarán. Affrontare il clima può essere fondamentale, ma "se distruggiamo questi ecosistemi, distruggiamo una parte fondamentale di ciò che significa essere vivi e di ciò che significa essere parte della natura", ha affermato.
In termini di soluzioni alla gamma di danni causati dall'estrazione, è in parte una questione di inclusione. Quando un'azienda statunitense decide di estrarre cobalto dalla Repubblica Democratica del Congo, a chi chiede il permesso? Kramarz ha affermato che la risposta alla domanda sull'approvvigionamento responsabile deve coinvolgere la giustizia procedurale, la possibilità per le comunità ricche di risorse di pesare sulle decisioni prima dell'inizio dell'estrazione. "Questo cambierà la vita delle persone e dei luoghi", ha detto.
"Dobbiamo assolutamente allontanarci dai combustibili fossili, ma dobbiamo rimanere con gli occhi lucidi", ha affermato Raugei. “Esistono anche altri tipi di impatti che devono essere valutati attentamente e presi in considerazione”.
Ad esempio, la produzione di questi minerali è generalmente un processo ad alta intensità energetica rispetto ad altri prodotti. Le emissioni di produzione per 1 tonnellata di carbonato di litio, ad esempio, sono tre volte superiori a quelle dell'acciaio, afferma il rapporto dell'AIE. Ad aggravare questo problema è che la qualità del minerale è in costante declino per alcuni minerali, il che significa che è necessaria più energia per produrre materiali di qualità tecnologica. Dal 2001 al 2017, con il declino della qualità del minerale di rame, l'elettricità necessaria per la raffinazione è aumentata del 32% e il consumo di carburante è aumentato del 130%.
Sebbene la maggior parte delle emissioni di minerali sia correlata all'aumento della tecnologia delle batterie, l'energia eolica potrebbe anche lottare per ridurre il suo impatto a monte. Un recente studio pubblicato sulla rivista Science of the Total Environment ha rilevato che quando la produzione di energia verde cresce dell'1%, porta a una crescita dello 0,90% delle emissioni di gas serra. Secondo lo studio, dal 2010 al 2020, l'uso di magneti permanenti nelle tecnologie rinnovabili ha prodotto emissioni pari a 32 miliardi di tonnellate di emissioni di CO2.
"Dobbiamo guardare al problema dell'energia o dell'energia verde e alla risoluzione dei problemi ambientali dal punto di vista dell'ingegneria dei sistemi", ha affermato Kraslawski. "Abbastanza spesso, possiamo causare molti danni in termini di esaurimento delle risorse, in termini di inquinamento, in termini di creazione di enormi problemi sociali", ha affermato.
Tuttavia, Raugei ha affermato che il problema delle emissioni è transitorio, poiché le emissioni di gas serra si verificano durante l'iniziale diffusione di queste tecnologie, seguita da decenni di generazione di elettricità senza emissioni di carbonio.
Approvvigionamento dannoso
Ingrandisci / Piscine salamoia in una miniera di litio.
Cristobal Olivares/Bloomberg/GettyLa sostenibilità è qualcosa di più dell'efficienza energetica e della decarbonizzazione. Significa anche raggiungere questi obiettivi senza sfruttare persone e luoghi naturali.
"Indubbiamente, dobbiamo passare alle fonti di energia rinnovabile", ha affermato Teresa Kramarz, co-direttore dell'Environmental Governance Lab presso l'Università di Toronto. "Questa è una parte importante della risposta alla mitigazione del cambiamento climatico e al raggiungimento di uno scenario di 1,5 gradi". Tuttavia, ha affermato, in qualità di politologo e "cittadino nella transizione verso la sostenibilità", è fondamentale considerare attentamente chi paga e chi ne trae vantaggio.
La maggior parte delle materie prime per l'energia rinnovabile viene estratta da alcuni paesi al di fuori degli Stati Uniti e dell'Europa. Il litio, ad esempio, viene estratto principalmente dal Sud America, mentre nel 2019 il 70 per cento del cobalto proveniva dalla Repubblica Democratica del Congo e dalla Cina . I nuovi siti minerari, ha detto Kramarz, spesso creano un "accaparramento della terra" che può rimuovere le persone dai loro mezzi di sussistenza degradando la salute umana ed ecologica. Si traducono anche in livelli più elevati di povertà, una correlazione ben consolidata per le aree ricche di materie prime conosciuta come la "maledizione delle risorse".
Ci sono molti chiari esempi di approvvigionamento dannoso di materie prime da utilizzare nelle energie rinnovabili, ha affermato Barandiarán. Le questioni umanitarie vanno da condizioni di lavoro pericolose alla mancanza di dispositivi di protezione, lavoro minorile e schiavitù moderna.
In altri casi, l'impatto ambientale è nella migliore delle ipotesi opaco, come nel deserto di Atacama, dove la maggior parte del litio viene estratto attraverso l'estrazione della salamoia. La perforazione accede alla salamoia sotterranea, che viene poi pompata in superficie per evaporare, lasciando residui di preziosi minerali.
Anche i deserti apparentemente aridi hanno vita, tuttavia, e nell'ultimo decennio si è scoperto che l'Atacama ospita microbi che hanno adattamenti che potrebbero essere stati condivisi con alcune delle prime forme di vita sulla Terra in strati di argilla appiccicosa sotto la superficie. Questi microbi "amanti del sale" sono estremofili che assomigliano alla vita sorta nella zuppa primordiale della Terra quasi 4 miliardi di anni fa.
Ma studi recenti mostrano che con l'espansione dell'estrazione del litio in queste stesse saline, le condizioni di siccità peggiorano, il che potrebbe minacciare l'esistenza dell'ecosistema. "Tutto questo deve essere fatto ricordando costantemente che siamo di fronte a una crisi esistenziale", ha detto Barandiarán. Affrontare il clima può essere fondamentale, ma "se distruggiamo questi ecosistemi, distruggiamo una parte fondamentale di ciò che significa essere vivi e di ciò che significa essere parte della natura", ha affermato.
In termini di soluzioni alla gamma di danni causati dall'estrazione, è in parte una questione di inclusione. Quando un'azienda statunitense decide di estrarre cobalto dalla Repubblica Democratica del Congo, a chi chiede il permesso? Kramarz ha affermato che la risposta alla domanda sull'approvvigionamento responsabile deve coinvolgere la giustizia procedurale, la possibilità per le comunità ricche di risorse di pesare sulle decisioni prima dell'inizio dell'estrazione. "Questo cambierà la vita delle persone e dei luoghi", ha detto.
Più dati, migliore regolamentazione, meno consumi
I minerali viaggiano molto lontano dal momento in cui sono stati strappati dalla Terra alla loro destinazione finale di una tecnologia di energia rinnovabile. Le operazioni di mining a distanza e la scarsa regolamentazione fanno sì che i danni lungo il percorso vengano spesso lasciati irrisolti. Affinché l'energia pulita vinca i suoi demoni sporchi, avrà probabilmente bisogno di una regolamentazione governativa diffusa per garantire trasparenza e incentivare l'adozione di soluzioni ecologiche.
I dati insufficienti sono un grosso ostacolo, ha affermato Kraslawski. "Stiamo saltando in piscina senza controllare se c'è acqua", ha detto, in termini di corsa verso le energie rinnovabili. "Abbiamo bisogno di molta più trasparenza dall'industria ma anche dai governi".
"Ci devono essere sanzioni robuste".
Anche il Joint Institute for Strategic Energy Analysis, un'alleanza di ricerca composta da esperti provenienti da un impressionante elenco di agenzie federali e università di ricerca, mancano di informazioni. Hanno trattato le tecnologie delle energie rinnovabili in un rapporto lo scorso gennaio, ma non hanno incluso le materie prime nelle loro analisi del ciclo di vita a causa della "mancanza di dati".
I ricercatori del ciclo di vita come Kraslawski e Raugei si affidano alle informazioni dell'industria, di solito sotto forma di grandi database. "Questi set di dati sono spesso incompleti, non molto precisi e in alcuni casi non sono molto accurati", ha affermato Raugei, osservando che c'è stato uno scarso incentivo economico per le aziende a utilizzare il proprio tempo e denaro per raccogliere informazioni dettagliate.
Mentre alcune aziende lo fanno, anche gli standard volontari ben intenzionati per l'approvvigionamento responsabile di questi minerali cruciali tendono a fallire, ha affermato Kramarz. "Direi che il punto in cui le iniziative sono più forti è quando è presente l'ombra dello stato", ha detto. "Ci devono essere sanzioni prese con i denti". La regolamentazione del governo, ha affermato, aggiunge un elemento di equità dal punto di vista economico perché le aziende sono preoccupate per la competitività e devono sapere che gli standard vengono applicati ai loro concorrenti.
È anche importante cercare soluzioni al di là di queste sfide basate sull'estrazione: il modo migliore per combattere il cambiamento climatico è ridurre massicciamente i consumi che causano emissioni di gas serra. Storicamente, ha affermato Barandiarán, abbiamo avuto la tendenza a utilizzare di più tutto, indipendentemente dalle nuove tecnologie.
"Quando siamo passati dal legname al carbone, abbiamo ancora utilizzato più legname di quanto ne usassimo prima", ha detto. "Quando siamo passati dal carbone al petrolio, usavamo ancora più carbone di prima". Pensare al cambiamento climatico come a un problema da risolvere attraverso più mercati, ha affermato, significa rinchiuderci in uno stile di vita ad alto consumo. "Questo fondamentalmente deve cambiare", ha detto.
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Shel Evergreen è una scrittrice scientifica e professionista multimediale che lavora per rendere la ricerca accessibile a tutti. Chiama casa in Colorado, ma attualmente vive a Boston per il programma di laurea in scrittura scientifica del MIT. Puoi trovarla su @shelevergreen .
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