معدنکاری دریایی، راهبردی برای پاسخ به شکاف فزاینده تقاضای جهانی
اهمیت معدن و مواد معدنی امروزه بر کسی پوشیده نیست. تلاش کشورهای مختلف جهان برای پیشرفت و نیز تنشهای گاه و بیگاه بین کشورها بر سر استفاده از مواد معدنی مختلف تنها نشانه و گواه کوچکی بر این مدعاست. بدیهی است برای موفقیت در این کارزار بزرگ جهانی استفاده از کلیه ظرفیتهای موجود اهمیت بسزایی دارد. کشور ما نیز از این قاعده مستثنا نیست و نگاه مقام معظم رهبری و مسئولان بلندپایه نظام با تاکید بر معدن و جایگزینی این صنعت بجای نفت هم موید این مطلب می‌باشد.
یکی از موارد جدید و لازم الورود در دنیای معدنی استفاده از منابع دریایی معدنی است. امری که چندین کشور از جمله قدرتهای بزرگ به آن ورود نموده‌اند و تقریبا در کشور ما مغفول مانده است. ما با هدف آشنایی عمومی هر چه بیشتر مردم با اهمیت موضوع در قالب چند نوشتار پیوسته، مطالبی را ارائه می‌نماییم. امید است این تلاشهای کوچک، گامی در جهت اعتلای میهن عزیزمان بردارد. در ابتدا با طرح چند سوال و پاسخ به آنها به بحث ورود می‌کنیم.
چرا به مواد معدنی حیاتی بیشتری نسبت به آنچه درحال‌حاضر از منابع زمینی استخراج می‌شود نیاز داریم؟
تقاضا برای فلزاتی نظیر نیکل، کبالت، مس و منگنز ( که برای تولید فناوری‌های پیشرفته در حوزه‌های دفاعی، انرژی و زیرساخت حیاتی هستند) به‌طور چشمگیری افزایش یافته است. برآوردهای بانک جهانی نشان می‌دهد که تقاضا برای این فلزات تا سال ۲۰۵۰ تا ۵۰۰٪ افزایش خواهد یافت، که موجب نگرانی‌هایی در خصوص میزان دسترسی و پایداری این منابع در سطح جهانی شده است. با توجه به وجود این عناصر بمقدار قابل توجه در اعماق دریاها، در صورت عدم بهره‌برداری از منابع دریایی، تا سال ۲۰۳۰ تعداد ۳۸۸ معدن لازم جدید است تا احداث شود تا نیازهای مواد معدنی تأمین گردد.
آیا بازیافت می‌تواند جایگزین نیاز به منابع معدنی اعماق دریا شود؟
بازیافت می‌تواند بخشی از راه‌حل باشد، چراکه فلزات به‌شدت قابل بازیافت‌اند، اما به‌تنهایی کافی نیست. یک خودروی برقی جدید (EV) معمولاً طی ۱۰ تا ۱۵ سال به مرحله اسقاط نمی‌رسد. بسته باتری آن، گرچه دیگر قادر به تأمین نیروی محرکه خودرو نخواهد بود، می‌تواند ۱۵ تا ۲۰ سال عمر مفید داشته باشد و در این مدت برای ذخیره انرژی حاصل از باد یا خورشید به‌کار رود، پیش از آنکه بازیافت شود. آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که منابع ثانویه باتری و استفاده مجدد از نیکل تنها ۳٪ از تقاضای کل در سال ۲۰۳۰ و ۱۰% در سال ۲۰۴۰ را پوشش خواهند داد. بنابراین برای پر کردن شکاف تقاضا، استخراج فلزات جدید همچنان ضروری است.
آیا کاهش تقاضا می‌تواند جایگزین نیاز به استخراج فلزات شود؟
معمولا پیشنهادهای مربوط به کاهش تقاضا در دو دسته کلی قرار می‌گیرند: دسته نخست، کاهش وابستگی به خودرو در کشورهای ثروتمند است. گرچه این ایده از نظر تئوریک امکان‌پذیر است، اما می‌تواند تأثیرات اقتصادی گسترده‌ای بر تولید ناخالص داخلی داشته باشد. برای مثال، در ایالات متحده، این رویکرد مستلزم مهاجرت ۵۰ تا ۷۵ درصد جمعیت از مناطق روستایی و کم‌تراکم به مناطق با تراکم متوسط برای بهره‌مندی از دوچرخه‌سواری، پیاده‌روی و حمل‌ونقل عمومی خواهد بود. این جابه‌جایی نیازمند تغییرات عمده در سیاست‌گذاری، شهرسازی، زیرساخت و سیستم حمل‌ونقل است که اجرای آن دهه‌ها به طول خواهد انجامید و خود چالش‌هایی به‌همراه دارد. دسته دوم، محدودسازی دسترسی به فناوری‌های مدرن مانند کولرهای گازی و خودروهای برقی در کشورهای در حال توسعه مانند هند و کشورهای افریقایی است. گرچه تغییرات اقلیمی کل کره زمین را تحت تأثیر قرار می‌دهند، کشورهای فقیرتر بیش از دیگران آسیب می‌بینند و نیاز آنها به کولرهای گازی برای کاهش گرمازدگی و بهبود کیفیت زندگی، جدی و ضروری است. پژوهشگران پروژه چین دانشگاه هاروارد با مدل‌سازی تقاضای آینده برای کولر گازی، شکاف عظیمی را بین ظرفیت فعلی (تنها ۸٪ از ۲.۸ میلیارد نفر ساکن مناطق گرمسیری به کولر دسترسی دارند) و ظرفیت موردنیاز تا سال ۲۰۵۰ برای نجات جان انسان‌ها نشان داده‌اند. همچنین مطالعه‌ای از بانک جهانی بر ۲۰ کشور در حال توسعه نشان می‌دهد که خودروهای برقی برای بیش از نیمی از این کشورها از منظر اقتصادی و زیست‌محیطی سودمند خواهند بود. اگرچه بررسی روش‌های کاهش تقاضا برای فلزات حیاتی به‌منظور تحقق اهداف کربن صفر ضروری است، اما راهکارها باید عملی، انسانی و عادلانه باشند.
آیا ترکیب شیمیایی باتریهای جدید نیاز به منابع معدنی اعماق دریا را از بین می‌برند؟
اگرچه فناوری‌های شیمیایی جدید در حال توسعه‌اند، اما نیکل و کبالت همچنان برای خودروهای برقی با برد بالا و بسیاری از کاربردهای غیر باتری، اهمیت خواهند داشت. درحال‌حاضر، این فلزات عمدتاً در ترکیباتی مانند NMC (اکسید نیکل، منگنز، کبالت) و NCA (اکسید نیکل، کبالت، آلومینیوم) کاربرد دارند. باتریهای LFP (فسفات آهن لیتیوم) که در چین بسیار رایج‌اند، از نیکل یا کبالت استفاده نمی‌کنند، اما وزن بالاتری دارند که موجب کاهش برد خودرو می‌شود. NMC غنی از منگنز می‌تواند جایگزینی ارزان برای LFP/LMFP باشد و وابستگی به زنجیره تأمین چین را کاهش دهد. در صورت تأمین کبالت ارزان‌قیمت و پایدار از منابع اعماق دریا، نوع NMC با نیکل متوسط ولتاژ بالا نیز به‌عنوان جایگزینی مناسب قابل توسعه است. نیکل و کبالت همچنین در بسیاری از فناوری‌های انتقال انرژی مانند خورشیدی، بادی و هسته‌ای نیز کاربرد دارند.
تحلیل‌گران صنعتی مانند Roland Berger و Benchmark Mineral Intelligence پیش‌بینی می‌کنند که باتریهای L(M)FP حدود ۳۵٪ بازار خودروهای برقی در امریکای شمالی در سال ۲۰۳۰ را تشکیل خواهند داد. خودروهای برقی در این منطقه از هر دو نوع باتری نیکل‌پایه (NMC) و آهن‌پایه (LFP) بهره خواهند برد. LFP برای خودروهای کوچک و ارزان‌تر که در چین محبوب‌اند مناسب‌تر است، اما NMC با چگالی انرژی بالاتر، برای خودروهای برد بلند بهتر عمل می‌کند.
با توجه به این‌که LFP فناوری‌ای عمدتاً چینی است، امریکای شمالی فاقد ظرفیت تولید انبوه آن است. به همین دلیل، خودروهای دارای باتری چینی واجد دریافت اعتبار مالیاتی ۷۵۰۰ دلاری طبق قانون IRA نیستند. برای مثال، ارزان‌ترین مدل خودروهای تسلا مدل ۳ (با باتری LFP) شامل این اعتبار نمی‌شوند، اما مدل‌های برد بلند که از باتری NMC بهره می‌برند، مشمول اعتبار هستند و از نظر هزینه نهایی ارزان‌تر نیز تمام می‌شوند، درحالی‌که برد بیشتری نیز ارائه می‌دهند. همچنین، ارزش بازیافتی LFP بسیار پایین و ارزش بازیافتی NMC بالاست، که این موضوع نیز بر رقابت‌پذیری اقتصادی آنها تأثیر دارد. در نهایت، گرچه ترکیب شیمیایی باتریهای جدید در حال توسعه بوده و برخی از آنها به نیکل و کبالت نیاز نخواهند داشت، اما انتظار نمی‌رود که طی یکی دو دهه آینده تأثیر قابل توجهی بر اهداف اقلیمی بگذارند. به‌طور معمول، ۲۰ سال از زمان اختراع یک ترکیب جدید طول می‌کشد تا یک خودروساز قوی آن را در مقیاس انبوه به‌کار گیرد، چراکه لازم است سلول‌های باتری حاصل از تولید انبوه طی سال‌ها آزمایش شده و تأییدیه‌های کیفی لازم کسب شود.
چه مدت طول می‌کشد تا یک ذخیره معدنی زمینی به مرحله تولید برسد؟
طبق گزارش مؤسسه S&P Global، شرکت‌های معدنی به‌طور میانگین ۲۳ سال زمان نیاز دارند تا از مرحله اکتشاف به مرحله تولید برسند. این رقم در ایالات متحده حتی بیشتر است و به ۲۹ سال می‌رسد.
آیا هزینه استخراج مواد معدنی از اعماق دریا با معدنکاری زمینی قابل رقابت است؟
مواد معدنی اعماق دریا به‌طور قابل‌توجهی هزینه بازیابی پایین‌تری نسبت به معادن جدید زمینی خواهند داشت. به‌دلیل عیار بالای کانسنگ، وجود چهار فلز در یک سنگ معدنی، و نیاز کم به زیرساخت، استخراج از گرهکهای چندفلزی کف دریا (polymetallic nodules) کم‌هزینه‌ترین روش معدنکاری محسوب می‌شود. افزون‌بر این، بستر اقیانوس بزرگ‌ترین منبع نیکل، کبالت و منگنز در جهان است و برداشت انتخابی از آن، کمترین تأثیرات زیست‌محیطی را در پی خواهد داشت.
آیا نرخ تولید معدنکاری انتخابی در اعماق دریا با معادن زمینی برابر خواهد بود؟
بله. ذخایر شناخته‌شده نیکل، کبالت و منگنز در اقیانوس‌ها بین ۳ تا ۱۰ برابر ذخایر موجود در خشکی است. ناوگان موازی ربات‌های زیردریایی قادرند مقادیر چشمگیری از این مواد معدنی حیاتی را جمع‌آوری کنند و تکرار یک پروژه واحد می‌تواند بهره‌وری را افزایش دهد.
آیا معدنکاری در اعماق دریا از نظر اقتصادی نسبت به تولید نیکل در معادن زمینی ارزان‌قیمت مقرون به‌صرفه است؟
بله. تخمین زده شده که این سامانه‌ها ۱۵ برابر ارزان‌تر از میانگین هزینه تولید نیکل در معادن زمینی در سال ۲۰۲۴ خواهد بود.
آیا مواد معدنی اعماق دریا جایگزین معادن زمینی جدید خواهند شد؟
بله. اگرچه معادن زمینی موجود به فعالیت خود ادامه خواهند داد، اما پس از شروع تولید انبوه مواد معدنی اعماق دریا، معادن زمینی جدید افتتاح نخواهند شد. این مسئله به‌دلیل مزیت‌های هزینه‌ای معدنکاری دریایی، حجم عظیم منابع، و تأثیرات کمتر زیست‌محیطی، اجتماعی و حکمرانی (ESG) است.
انواع مختلف مواد معدنی اعماق دریا کدام‌اند؟
چهار منبع بالقوه برای مواد معدنی اعماق دریا وجود دارد:
الف) گره‌های چندفلزی (Polymetallic Nodules - PMN): حاوی نیکل، کبالت، مس و منگنز هستند. این سنگ‌ریزه‌ها به اندازه سیب‌زمینی روی رسوبات کف دریا قرار دارند و برای استخراج آنها نیازی به برش، انفجار یا تونل‌زدن نیست. این منبع، تمرکز اصلی شرکت Impossible Metals است.
ب) پوسته‌های فرومنگنزی غنی از کبالت (Cobalt-rich Ferromanganese Crusts - CFC): عمدتاً حاوی کبالت هستند و بر روی سطوح صخره‌ای بدون رسوب در کوه‌های زیردریایی، فلات‌های اقیانوسی و سایر ساختارهای مرتفع تشکیل می‌شوند.
ج) سولفیدهای توده‌ای کف دریا (Seafloor Massive Sulfides - SMS): عمدتاً شامل مس، سرب، روی، و مقداری طلا و نقره هستند. این مواد در نقاط خروجی چشمه‌های آب‌گرم معدنی از کف دریا ایجاد می‌شوند؛ جایی که آب داغ و غنی از مواد معدنی با آب سرد دریا برخورد می‌کند و باعث ته‌نشینی مواد می‌شود. بیشتر پروژه‌های پیشنهادی برای استخراج از این منابع، بر چشمه‌های معدنی خاموش متمرکز هستند.
د) لجن‌های عناصر نادر خاکی (Rare Earth Element Muds - REEM): عمدتاً شامل عناصر نادر خاکی بوده و در رسوبات کف دریا یافت می‌شوند.
ذخایر مواد معدنی اعماق دریا در مقایسه با ذخایر زمینی چقدر اهمیت دارند؟
۷۱٪ سطح کره زمین را اقیانوس‌ها تشکیل می‌دهند و تنها ۲۹٪ از آن خشکی است. بشر از دوران عصر برنز تاکنون در خشکی معدنکاری کرده است، در نتیجه اقیانوس‌های جهان حاوی مقادیر بسیار بیشتری از ذخایر نیکل، کبالت و منگنز هستند.
مواد معدنی اعماق دریا در کجا یافت می‌شوند؟
تمام اقیانوس‌های جهان حاوی منابع معدنی اعماق دریا هستند. منطقه بستر بین‌المللی دریا، تحت نظارت «سازمان بین‌المللی بستر دریا» (ISA) مجوزهای اکتشاف را در مناطقی همچون ناحیه کلاریون-کلیپرتون (Clarion-Clipperton Zone – CCZ)، اقیانوس هند، رشته‌کوه میان‌اقیانوسی اطلس و اقیانوس آرام صادر کرده است.
علاوه بر این، بسیاری از کشورها ذخایر معدنی اعماق دریا را در مناطق انحصاری اقتصادی (EEZ) خود دارا هستند، از جمله: جزایر کوک، نروژ، ژاپن، سوئد، هند، عربستان سعودی، ساموآی امریکا، پاپوآ گینه نو، شیلی، ایالات متحده، برزیل و چین. برای مشاهده کشورهایی که در حال توسعه منابع معدنی زیر دریا در EEZ خود هستند.
بخش دوم این مقاله، روزهای آینده در روزنامه روزگار معدن بطور اختصاصی منتشر خواهد شد.
