O tym się teraz mówi - niedobór litu i kobaltu zahamuje rozwój elektromobilności

Bez litu z Australii i Chile, grafitu z Chin i Brazylii, manganu z RPA i Australii, a przede wszystkim kobaltu z Demokratycznej Republiki Kongo nie da się rozwijać elektromobilności.

Niemal wszystkie z wymienionych minerałów występują w przyrodzie w dużym rozproszeniu, najczęściej w postaci domieszek innych minerałów, ale znane są ludzkości już od setek, a nawet tysięcy lat z wielu tradycyjnych zastosowań. Przykładowo - kobaltu używali jako pigmentu już starożytni Egipcjanie, w Chinach stosowany był on przy kolorowaniu ceramiki. Ziemskie ślady wykorzystywania manganu są jeszcze wcześniejsze - znaleziono je w prehistorycznych malowidłach sprzed 30 tysięcy lat odkrytych na ścianach jaskiń we Francji.

Z metali tych najpóźniej, bo na początku XIX wieku, wyodrębniony został lit, który znalazł zastosowanie w mechanice, a później elektryce. Jedynie grafit, który jest jedną z odmian węgla, zdarza się napotkać w przyrodzie w wyodrębnionej postaci. W XVI-wiecznej Anglii grafit stosowano najpierw do znakowania owiec, dopiero potem stał się on podstawą rozwoju piśmiennictwa.

Energia z pierwiastków

Wszystkie te minerały spotykają się w najnowocześniejszych obecnie - najtrwalszych i nadających się do szybkiego ponownego ładowania, a jednocześnie lekkich - litowo-jonowych bateriach elektrycznych. Takie właśnie ogniwa przydatne są jako źródło energii nie tylko w przenośnych urządzeniach elektronicznych, jak telefony komórkowe, notebooki czy tablety, ale przede wszystkim nadają się do napędu samochodów elektrycznych. Związki litu i kobaltu, a także manganu spełniają w nich rolę "produkującej prąd" katody. Posiadającą ujemny znak elektryczny anodą jest natomiast w możliwie najczystszej postaci grafit - syntetyczny, albo jeszcze lepiej naturalny, ale maksymalnie oczyszczony.

Technologia produkcji baterii litowo-jonowych znana jest już od kilku dziesiątek lat, ale nieustannie jest doskonalona. Największą przyszłość wróży się obecnie - wedle opublikowanego w końcu czerwca 2020 r. przez Konferencję Narodów Zjednoczonych ds. Handlu i Rozwoju (UNCTAD) przeglądu sytuacji na rynku surowców strategicznie ważnych dla rozwoju baterii elektrycznych (Commodities at Glance, Special issue on strategic battery raw materials) - ogniwom, w których katoda zrobiona jest z tlenku litu, niklu, manganu i kobaltu.

Baterie te, nazywane w technicznym skrócie NMC, miały już w 2018 r. 28 proc. udziału w globalnym rynku pojazdów elektrycznych. Wykorzystuje je m.in. japoński producent samochodów Nissan. Do 2027 r. udział ten - jak się przewiduje - powiększy się aż do 63 proc. Konkurencyjne rozwiązanie z zastosowaniem aluminium zamiast manganu, przy niższej zawartości kobaltu (skrót NCA) stosuje w swoich samochodach elektrycznych Tesla. Nie są to jedyne stosowane rozwiązania techniczne, a właściwie chemiczne. Na przykład Chiny do napędu cięższych pojazdów używają ogniw z katodami LFP (litowo-żelazowo-fosforanowych), ale ich udział w rynku spada ze względu na niższą wydajność w porównaniu z bateriami NMC.

Eksperci MFW, powołują się na przedstawione w ubiegłym roku analizy z których wynika, że do roku 2025 światowa sprzedaż samochodów elektrycznych wzrośnie do 10 mln rocznie, co potroi obecny popyt na kobalt do 330 kiloton (tysięcy ton). Oznaczałoby to, że popyt na kobalt będzie wzrastał w świecie o ponad 11 proc. rocznie, znacznie powyżej tempa notowanego w ostatnich 50 latach.

Wszystko to razem jest solidną przesłanką przyspieszonego wzrostu ceny kobaltu. Pomiędzy wrześniem 2016 r. a kwietniem 2017 r. cena kobaltu wzrosła w świecie o ponad 30 proc., a pomiędzy listopadem 2017 r. a styczniem 2018 r. wzrosła o dalsze 25 proc., przekraczając poziom 90 dolarów za kilogram. Od stycznia 2018 r., który był graniczną datą w raporcie MFW, kilogram kobaltu zdrożał w marcu do rekordowego od 9 lat poziomu 95 dolarów. Obecnie cena jest niższa, ale nadal powyżej 90 dol. za kg. W przeszłości kobalt był jeszcze droższy (pod koniec lat 70.), gdy wybuchła wojna domowa w Kongo. Czynnik ryzyka politycznego nadal trzeba brać pod uwagę, gdyż region ten ciągle nie jest spokojny, a nie ma dziś prostych możliwości substytucji.

Po surowce na Południe

O największym uzależnieniu świata od jednego tylko źródła zaopatrzenia można mówić właśnie w przypadku kobaltu. Połowa udokumentowanych jego globalnych zasobów - 3,4 mln ton - znajduje się w Demokratycznej Republice Kongo. Znacznie mniejszymi złożami tego metalu dysponują Australia i Kuba. Na dnach oceanów spoczywa znacznie więcej kobaltu (szacuje się, że ponad 120 mln ton), ale świat nie dysponuje jeszcze dziś technologiami pozwalającymi wydobywać rudy metali z głębokości sięgających do 6 tys. metrów pod poziomem morza.

Ziemskie zasoby litu, który nie występuje w przyrodzie w czystej postaci (często można go znaleźć w wyschłych solankach), obliczane są na 14 mln ton. Największą ich część (aż 58 proc.) posiada Chile. Wśród potencjalnych dostawców litu liczą się także Australia i Argentyna, które dysponują - odpowiednio - 19 i 14 proc. jego globalnych rezerw.

Światowe rezerwy naturalnego grafitu obliczane są na 300 mln ton. Najwięcej ma ich (31 proc.) Turcja, nieznacznie wyprzedzając pod tym względem Chiny (25 proc.) i Brazylię (24 proc.). Istnieją technologie wytwarzania grafitu syntetycznego, ale jego jakość nie dorównuje jakości grafitu naturalnego po oczyszczeniu.

Światowe rezerwy manganu sięgają aż 17 mld ton, jednak po pominięciu niedostępnych na razie zasobów z dna oceanów wynoszą one znacznie mniej - 760 mln ton. Niemal dwie trzecie rezerw przypada na trzy kraje: RPA (30 proc.), Ukrainę (18 proc.) oraz Brazylię (15 proc.).

Pandemia i regulacje sprzyjają pojazdom elektrycznym

Do końca 2019 r. można było pisać wyłącznie optymistyczne scenariusze, jeśli chodzi o dalszy rozwój elektrycznej motoryzacji. W kolejnych latach minionej dekady światowa produkcja - tych prawdziwych i tych tylko częściowych, czyli hybrydowych - "elektryków" wzrastała w tempie powyżej 50 proc. rocznie. W 2019 r. - jak wynika z opublikowanego w drugiej połowie czerwca przez Międzynarodową Agencję Energetyczną raportu na temat rozwoju elektrycznej motoryzacji (Global EV Outlook 2020) - na świecie przybyło 2,1 mln aut elektrycznych (w tym ponad 1,5 mln sztuk wyłącznie na baterie).

Gwałtowny w ostatnich latach rozwój elektrycznej motoryzacji zapewniał także wzrost popytu na surowce, z których wytwarzane są baterie elektryczne, w tym zwłaszcza na kobalt, lit i mangan. W ostatniej dekadzie światowa produkcja kobaltu wzrosła z 85,5 tys. ton w 2010 r. do 140 tys. ton w 2018 r. W Demokratycznej Republice Kongo, skąd pochodzi większość kobaltu w świecie, powiększyła się ona w tym czasie o 90 proc.

Światowa produkcja litu (głównym dostawcą jest Australia) wzrosła w tym samym czasie z 28,1 do 85 tys. ton. Globalne dostawy manganu powiększyły się w ostatniej dekadzie o 29 proc., z 3,9 tys. ton w 2010 r. do 18 tys. ton w 2018 r. Tej wzrostowej tendencji wydobycia i dostaw wśród głównych surowców niezbędnych do produkcji baterii elektrycznych nie poddaje się jedynie grafit. Wydobycie naturalnego grafitu załamało się w 2017 r. z powodu wprowadzenia obostrzeń ekologicznych w Chinach, ale powstałe niedobory wypełniane są m.in. przez produkcję grafitu syntetycznego.

Wybuch pandemii koronawirusa, najpierw w Chinach, które są największym rynkiem pojazdów z napędem elektrycznym, a później w USA i w innych krajach doprowadził do gwałtownego załamania sprzedaży wszystkich rodzajów samochodów, w tym także elektrycznych (w Chinach aż o 60 proc.). Europa wyłamuje się jednak z tego spadkowego trendu, co w dużej mierze wynika z przyczyn regulacyjnych.

Kraje Unii Europejskiej przyjęły na siebie zobowiązania dotyczące redukcji emisji dwutlenku węgla, w przypadku których ważną graniczną datą jest właśnie rok 2020. Chęć spełnienia, niezależnie od pandemii, bardziej wyśrubowanych wymogów środowiskowych sprzyja zmianom w strukturze sprzedaży samochodów. Wzrasta w niej udział samochodów elektrycznych. Przy spadku łącznej sprzedaży wszystkich typów samochodów, np. we Francji o 90 proc., a we Włoszech nawet o 98 proc., sprzedaż aut elektrycznych w Europie rośnie. We Francji, Niemczech, Włoszech i w będącej już poza Unią Wielkiej Brytanii w pierwszych czterech miesiącach 2020 r. sprzedano 140 tys. samochodów elektrycznych, o 90 proc. więcej niż rok temu.

Perspektywy dla dostawców surowców wykorzystywanych do produkcji baterii elektrycznych są zatem gorsze niż można było sądzić jeszcze w 2019 r., ale nie tak całkiem złe jak się wydawało w pierwszych tygodniach po wybuchu pandemii. Najbardziej miarodajnym wyznacznikiem nastrojów na rynkach surowcowych są zmiany ich cen. Przy tak gwałtownym załamaniu sprzedaży samochodów elektrycznych jakie nastąpiło w Chinach, a także w USA, spadki cen surowców są raczej umiarkowane.
Notowania giełdowe wskazują, że najsilniej, bo aż o 19 proc. spadła w świecie od początku roku do połowy lipca 2020 r. cena litu. Cena kobaltu obniżyła się w tym czasie o 11 proc., a manganu wzrosła o 12 proc. Niewykluczone, że ceny te wkrótce zaczną wzrastać. Nieoczekiwaną konsekwencją pandemii koronawirusa jest niebywały w tym roku rozwój w całym świecie alternatywnych środków transportu, zwłaszcza miejskiego w postaci elektrycznych rowerów, skuterów, hulajnóg, elektrycznych pojazdów trójkołowych (zwłaszcza w Chinach). One także wyposażane są w baterie elektryczne. Zapewnienie im własnego napędu wymagać będzie, podobnie jak w przypadku samochodów, sięgnięcia po kobalt, lit, mangan i grafit.

Przemyt i niewolnictwo

W Demokratycznej Republice Konga (DRK) pozyskuje się niemal 70 proc. światowej produkcji kobaltu używanego w bateriach litowo-jonowych stosowanych w telefonach komórkowych, laptopach i samochodach elektrycznych. W DRK dorośli i dzieci wydobywają kobalt gołymi rękami, zarabiając dolara dziennie.

Większość kobaltu z DRK pochodzi z dużych kopalni kontrolowanych przez międzynarodowe koncerny, głównie przez szwajcarski Glencore i chińskie China Molybdenum i Huayou, w których skały wykopywane są z dna głębokich dołów przez maszyny. Jednak w związku z tym, że złoża znajdują się często tuż pod powierzchnią ziemi, coraz więcej produkcji pochodzi z około 150 tys. tzw. rzemieślniczych kopalń, w których dorośli i dzieci kopią ręcznie.

Według różnych szacunków od 25 do 40 proc. kobaltu w DRK wydobywane jest w takich nieformalnych kopalniach. Reportaż Amnesty International (AI) pokazuje jedną z nich: 60-70-metrowy tunel znajduje się pod podłogą dawnej kuchni, a schodzący w dół górnicy nie mają specjalistycznych narzędzi czy odzieży ochronnej, nie noszą również masek.

Rzemieślnicze i niskoprzemysłowe kopalnie zatrudniają około 12 milionów osób, czyli ponad 13 proc. populacji kraju. Większość z nich zajmuje się pozyskiwaniem niklu i miedzi oraz będącego produktem ubocznym ich wydobycia kobaltu.

Dzieci w wieku 15 lat i starsze mogą legalnie wykonywać lekkie prace w DRK, jednak połowa tych pracujących w kopalniach wydobywających kobalt wykonuje pracę ciężką i niebezpieczną - zwraca uwagę AI. Nieletni pracują nawet 12 czy 24 godziny, nosząc worki wypełnione kruszcem i zarabiając od jednego do dwóch dolarów dziennie.

Według danych UNICEF w 2014 r. - ostatnich dostępnych danych na ten temat - co najmniej 40 tys. dzieci pracowało w kopalniach w DRK, z których w wielu wydobywa się kobalt. Należy pamiętać, że od tego czasu wydobycie tego drogiego metalu zwiększyło się o ponad połowę. Wcześniejsze dane UNICEF podają też, że w DRK pracowało ponad 30 proc. dzieci między 5 a 14 rokiem życia, z czego trzecia część w przemyśle wydobywczym.

Co roku odnotowywanych jest co najmniej kilkadziesiąt zgonów w kopalniach rzemieślniczych, które są niezwykle niebezpieczne i często zawalają się. Jak podkreśla AI, wiele wypadków nie jest nigdzie zgłaszanych, a ciała ofiar pozostawiane są pod ziemią.

Długotrwała praca przy wydobyciu kobaltu bez zabezpieczenia grozi śmiertelną chorobą płuc, kobaltozą (ang. hard metal lung disease) oraz chorobami skóry. W 2020 roku naukowcy powiązali również wysoki poziom zanieczyszczenia środowiska z wadami rozwojowymi płodów. Dzieci górników w prowincji Katanga - uznanej za jeden z 10 najbardziej zanieczyszczonych obszarów na świecie według "Guardiana" - częściej rodzą się m.in. z rozszczepem podniebienia, kręgosłupa czy wadami kończyn.

Kobalt eksportowany jest z DRK jako drobny zielony proszek i w 90 procentach trafia do Chin, gdzie jest dalej przetwarzany. Oczyszczony już metal trafia do producentów baterii litowo-jonowych takich jak południowokoreańskie LG Chem i Samsung czy japoński Panasonic, które zaopatrują producentów marek Chevrolet, Renault, Ford, Volvo czy Tesla.

Tymczasem producenci tych samochodów nie są w stanie udokumentować pochodzenia używanych przez siebie surowców.

Firmy, których globalne zyski sięgają 125 miliardów dolarów, nie mogą być wiarygodne twierdząc, że nie są w stanie sprawdzić, skąd pochodzą kluczowe minerały w ich produktach - ocenia Mark Dummett, zajmujący się biznesem i prawami człowieka w AI.

Wydobywanie podstawowych materiałów zasilających samochód elektryczny czy smartfon powinno być źródłem dobrobytu dla górników w DRK. W rzeczywistości jest to wyczerpujące życie w nędzy - dodaje.

Eksperci Międzynarodowego Funduszu Walutowego prognozowali, że do 2025 r. światowa sprzedaż pojazdów elektrycznych wzrośnie do 10 mln rocznie, co potroi zapotrzebowanie na kobalt, jednak producenci dążą do ograniczenia zależności od tego metalu.

Przyczyną nie są jednak, jak się wydaje, względy humanitarne. Według analityków dostawy bardzo drogiego kobaltu mogą wkrótce nie zaspokoić popytu na ten surowiec, co jest związane ze zwiększającą się produkcją pojazdów elektrycznych, zwłaszcza w Chinach i Europie, wywołaną wprowadzeniem rygorystycznych przepisów dotyczących emisji spalin.

Lepsza przyszłość? Wodór!

Pierwsze generacje baterii zawierały nikiel, mangan i kobalt w równej proporcji, obecnie używane to 20 proc. kobaltu, a trwają prace nad ogniwem, które ma go zawierać zaledwie 5 proc. Chociaż prace nad bateriami do samochodów elektrycznych będą trwały, eksperci jednoznacznie wskazują, że jest to etap przejściowy, a rozwiązaniem przyszłości są jednak samochody napędzane wodorem.