المعادن والفلزات محل الطلب

الليثيوم: إنه يحرك الحياة العصرية. تقريبا جميع الأجهزة الإلكترونية تستخدم بطاريات أيون الليثيوم - تكنولوجيا رائدة استخدمت أول مرة من قبل “سوني” في الثمانينيات - ونحو 30 في المائة من المعدن المنتج يستخدم عل شكل أقطاب سالبة في البطاريات.
كما أنه يستخدم في الزجاج والسيراميك ومواد التشحيم. فضي اللون، لديه كثافة عالية في الطاقة وفي شكله النقي فإنه يتفاعل بعنف مع الماء، وبالتالي يحتاج إلى أن يتم استخراجه كيميائيا من المياه المالحة والصخور الصلبة. نحو 70 في المائة من إمدادات العالم تكمن في المسطحات الملحية للأرجنتين وبوليفيا وتشيلي.
بطاريات أيون الليثيوم تمثل منذ الآن 75 في المائة من طلب السيارات الكهربائية، وفقا لتمويل الطاقة الجديدة في وكالة بلومبيرج.
من جهتهم، فإن المحللين يتوقعون أن يزداد الطلب على مدى خمس إلى عشر سنوات المقبلة، مع انخفاض تكاليف البطارية إلى نقطة تصبح فيها السيارات الكهربائية وتخزين الشبكة الكهرباء أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية.
لتلبية هذا الطلب يجري بناء مجموعة من المصانع الجديدة، بما في ذلك جيجافاكتوري التابع لشركة تيسلا في ولاية نيفادا وكذلك مصانع في الصين من أمثال شركة LG كيم.
تتوقع شركة الاستشارات روسكيل ومقرها لندن أن الطلب على كربونات الليثيوم - واحد من هذين النوعين المستخدمين في البطاريات - سيصل هذا العام إلى 175 ألف طن، الذي يمكن أن يرتفع إلى 231 ألف طن بحلول عام 2020، وله القدرة على الوصول إلى 266 ألف طن إذا وصلت السيارات الكهربائية إلى السوق العامة. وقد نجا الليثيوم من انخفاض أخير في السلع الأساسية، مع ارتفاع الأسعار نحو 15 في المائة لتصل إلى نحو 7500 دولار للطن هذا العام.
الكوبالت: معدن رمادي لامع يستخدم على نطاق واسع كمركب مع الليثيوم في القطب السالب من بطاريات أيون الليثيوم، وكذلك في السبائك المعدنية عالية القوة لتوربينات الغاز.
الكوبالت يستمد اسمه من الكلمة الألمانية KOBOLD، وهو ما يعني العفريت. ينتج في الغالب كمنتج ثانوي للنحاس، وجاء أكثر من 50 في المائة من الكوبالت في العالم من الكونغو الديمقراطية العام الماضي.
ويتم بيعه في معظمه إلى الصين، حيث يتم تصنيعه في الكوبالت المكرر. ويمكن لمصنع جيجافتكتوري التابع لشركة تسلا، الذي هو قيد الإنشاء في ولاية نيفادا، أن يزيد الطلب على الكوبالت الصالح للاستخدام في البطاريات بنسبة 20 في المائة، وفقا لشركة بنتشمارك مينيرال انتيليجنس للاستشارات ومقرها لندن. وفي الوقت نفسه، يتوقع بنك ماكواري أن طلب البطاريات الشامل على الكوبالت يمكن أن يبلغ أكثر من الضعف بحلول عام 2020.
المعدن غالبا ما يكون المكون الأكثر تكلفة للبطارية، لذلك من المرجح أن تحل محله مواد أخرى، حيث تسعى الشركات المصنعة إلى خفض التكاليف، وفقا للمحللين. ويعمل العلماء أيضا على استخدام عدد أقل من المواد للكاثود في بطاريات أيون الليثيوم.
التيتانيوم: المعروف باسم “المعدن العجيب”، وقد تم استخدامه منذ انتهاء الحرب الباردة في الفضاء العسكري، وطائرات التجسس. التيتانيوم مادة أقوى من الفولاذ، وهي أخف وزنا أيضا منه بنسبة 45 في المائة، كما أنها مقاومة للتآكل.
هذا الأمر هو الذي يجعل منه “قويا وصلبا بما فيه الكفاية من أجل البقاء في الفضاء أو في قاع المحيط”، وفقا للجمعية الملكية للكيمياء. أما التكلفة العالية للإنتاج فقد حدت حتى الآن من استخدامه على نطاق أوسع.
الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تغير ذلك، على اعتبار أنها تخفض من النفايات المنتجة لكل كتلة من مادة التيتانيوم المستخدمة. بدأت شركات مثل ميتاليسس التي تتخذ من المملكة المتحدة مقرا لها بإنتاج مسحوق التيتانيوم، لاستخدامه في طابعات ثلاثية الأبعاد من خلال التحليل الكهربائي، دون الحاجة إلى الحرارة والطاقة المرتفعة اللازمة للتيتانيوم التقليدي.
يمكن للتيتانيوم الأرخص أن يجتذب صناعة السيارات، حيث تسعى إلى الحد من وزن السيارات لتلبية القوانين التنظيمية حول الانبعاثات. وكما يقول كارتيك راو، مدير تطوير الأعمال في شركة ميتاليسس “ما يعوقه حقا هو تكلفة الإنتاج، ويمكن للمعادن بسهولة أن تكون سلعة الغد بسبب جاذبيتها على نطاق واسع، وحقيقة فإن المصدر الأصلي للتيتانيوم متاح في جميع أنحاء العالم.
إنه أحد أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية، لذلك ليس هناك نقص في المعروض”.
الجرافيت: واحد من أنقى أشكال الكربون الموجودة في الصخور، ويستخدم الجرافيت في البطاريات الكهربائية بسبب خاصيته كموصل، وفي أفران الصلب بسبب قدرته على تحمل درجات الحرارة العالية.
السيارات الكهربائية، وأجهزة التخزين المرافق وتكنولوجيا الهاتف النقال تعمل جميعا بالطاقة، عن طريق البطاريات التي تستخدم الجرافيت كمادة القطب الموجب، وفقا لشركة بينتشمارك مينيرال انتيليجنس. وسيصبح الجرافيت أكبر مواد المدخلات في جيجافاكتوري التابع لشركة تيسلا، وذلك وفقا لما تتوقعه الشركة. نحو 60 في المائة من المواد في البطاريات تأتي من جرافيت القشور الطبيعية والباقي من مصادر اصطناعية من صنع الإنسان. الصين تنتج أكثر من 60 في المائة من إمدادات العالم من الجرافيت الطبيعي، لكن لم تذكر شركة تيسلا من أين سيكون مصدر الجرافيت الذي سيكون لديها.
وتقول شركة بنتشمارك “إنه إذا استخدمت شركة تيسلا الجرافيت الطبيعي لإنتاج بطارية أيون الليثيوم التي تصنعها، فإن العالم سيحتاج إلى مصادر جديدة مهمة من العرض”. ويبلغ الإنتاج العالمي للبطاريات المصنوعة من الجرافيت 80 ألف طن سنوياً، لكن شركة بنتشمارك تتوقع أن يتجاوز هذا ربع مليون طن سنويا بحلول عام 2020.
مطورو البطاريات يعملون أيضا على استبدال مواد أخرى مثل السيليكون بالجرافيت، التي يمكن أن تكون قادرة على تخزين مزيد من الطاقة.