Europa chce odzyskać suwerenność surowcową. Bez recyklingu i własnego przetwórstwa nie uniezależni się od Chin

Dyskusję otworzyła dr Johanna Pütz, Climate & Sustainability Lead w Boston Consulting Group (BCG) w Europie Środkowej, wspólnie z Alexandrem Meyerem zum Felde, Global Lead Circular Economy w BCG. Prowadzący zwrócili uwagę na paradoks współczesnej transformacji: rozwój technologii cyfrowych i sztucznej inteligencji, który ma przyspieszać innowacje, sam uzależniony jest od dostępu do surowców krytycznych.– W przestrzeni cyfrowej potrzebujemy AI, która przejmuje rolę przetwarzania wiedzy, dotychczas zarezerwowaną dla ludzkiego mózgu. Ale do tego potrzebujemy surowców krytycznych. Jak rozwiązać ten problem? – pytała Johanna Pütz, otwierając debatę.

Wśród zaproszonych ekspertów znaleźli się Horst Kreuter, założyciel i przedstawiciel Vulcan Energy Resources, Alexander Schmitt, dyrektor ds. zakupów w PowerCo SE, Anke Weidenkaff, profesor nauk o materiałach na TU Darmstadt, oraz Juan J. de Pablo, wiceprezes wykonawczy i dziekan New York University Tandon School of Engineering.

Bez surowców nie będzie transformacji

Alexander Meyer zum Felde przypomniał, że surowce krytyczne są obecne w niemal każdym urządzeniu i technologii, z których korzystamy. Smartfon zawiera m.in. lit wykorzystywany w baterii, metale ziem rzadkich stosowane w magnesach, a także gal i german potrzebne w komponentach elektronicznych. Skala zapotrzebowania rośnie wraz z elektryfikacją transportu i energetyki. Samochody elektryczne wymagają około sześciokrotnie więcej określonych minerałów niż pojazdy z silnikami spalinowymi. W przypadku farm wiatrowych zapotrzebowanie na surowce jest około 13 razy większe niż w tradycyjnych elektrowniach.– Nasz przemysł i nasze produkty funkcjonują dzięki tym surowcom. Zwykle ich nie dostrzegamy, dopóki ich nie zabraknie – podkreślał przedstawiciel BCG. Przypomniał, że w kwietniu poprzedniego roku Chiny wprowadziły ograniczenia dotyczące eksportu metali ziem rzadkich i magnesów. W ciągu kilku tygodni część europejskiej produkcji stanęła w obliczu problemów z dostępnością komponentów.

Meyer zum Felde wskazał trzy liczby obrazujące skalę europejskiego uzależnienia. Pierwsza to 100 proc.: tyle wynosi zależność Europy od importu rafinowanego litu. Podobna sytuacja dotyczy części surowców wykorzystywanych w produkcji magnesów. Druga liczba odnosi się do prognozowanego niedoboru surowców, który może wynieść od 120 do 250 proc. przewidywanego zapotrzebowania. Trzecia to około 30 mln miejsc pracy w UE, których funkcjonowanie zależy od dostępności tych materiałów.

Unia zaczęła reagować na problem. Przyjęty w 2024 r. Critical Raw Materials Act wyznacza cele na 2030 r. Zakładają one, że 10 proc. zapotrzebowania na surowce strategiczne ma być pokrywane z wydobycia na terenie UE, 40 proc. z europejskiego przetwórstwa, a 25 proc. z recyklingu. Jednocześnie Unia chce ograniczyć uzależnienie od pojedynczych państw trzecich. Wybrano 93 projekty strategiczne, którym mają przysługiwać uproszczone i przyspieszone procedury administracyjne. UE rozwija również partnerstwa surowcowe z 16 krajami i uruchamia instrumenty finansowe wspierające nowe inwestycje.

Jak wskazał Meyer zum Felde, Europa ma do dyspozycji kilka ścieżek działania: zwiększenie własnego wydobycia, rozwój gospodarki obiegu zamkniętego i recyklingu, dywersyfikację dostaw oraz tworzenie strategicznych zapasów.

Lit z Europy, ale nie tylko energia

Horst Kreuter przedstawił projekt Vulcan Energy Resources, który ma być jednym z przykładów europejskiej odpowiedzi na problem zależności surowcowej. Zastrzegł przy tym, że przedsięwzięcie nie jest klasyczną kopalnią litu.
– Nie jesteśmy firmą wydobywczą, ale zajmujemy się odnawialną energią, która obejmuje również pozyskiwanie litu – wyjaśniał. Projekt wykorzystuje zasoby geotermalne Górnego Renu, obszaru rozciągającego się między Frankfurtem a Bazyleą. Znajdujące się tam złoża i warunki geologiczne pozwalają jednocześnie produkować energię elektryczną, ciepło oraz pozyskiwać lit z solanek geotermalnych.

Ważnym elementem przedsięwzięcia jest integracja całego łańcucha produkcyjnego: od pozyskania surowca, przez jego przetwarzanie, po uzyskanie produktu końcowego wykorzystywanego w bateriach. Firma prowadzi już projekty demonstracyjne, w ramach których produkuje około 40 ton wodorotlenku litu rocznie. Docelowa instalacja ma osiągnąć wydajność 24 tys. ton rocznie, co odpowiada zapotrzebowaniu na surowiec do produkcji około 500 tys. baterii samochodowych. Kreuter podkreślił, że firma zabezpieczyła już sprzedaż pierwszych dziesięciu lat produkcji. To pokazuje, że europejskie projekty surowcowe mogą być nie tylko przedsięwzięciami naukowymi i środowiskowymi, ale również elementem budowania przemysłowego bezpieczeństwa kontynentu.

Największy problem leży w przetwórstwie

O europejskiej zależności od dostawców mówił również Alexander Schmitt z PowerCo SE, spółki Grupy Volkswagen odpowiedzialnej za rozwój technologii i produkcję ogniw bateryjnych. Jak zaznaczył, bateria jest sercem samochodu elektrycznego. Od jej parametrów zależą m.in. zasięg pojazdu, czas ładowania i zdolność do uruchamiania w niskich temperaturach. Dlatego PowerCo traktuje budowę własnych kompetencji w tym obszarze jako kwestię strategiczną. Firma rozwija produkcję ogniw w Europie, przekształcając m.in. dawną fabrykę silników w Salzgitter w zakład bateryjny. Kolejna inwestycja powstaje w hiszpańskim Sagunto, w regionie Walencji. Trzeci zakład planowany jest w Kanadzie. Schmitt zwrócił jednak uwagę, że samo uruchomienie fabryk nie wystarczy do zapewnienia niezależności. Surowce potrzebne do produkcji ogniw pochodzą z różnych części świata: lit m.in. z Argentyny i Chile, a nikiel, mangan i kobalt z innych regionów, w tym Afryki.

Największa zależność pojawia się jednak na etapie przetwarzania.
– Kiedy rozmawiamy o surowcach krytycznych w Europie, często koncentrujemy się na wydobyciu, a zapominamy o środkowym ogniwie łańcucha wartości. Gdzie właściwie te surowce są przetwarzane? Utraciliśmy znaczną część tych kompetencji – mówił przedstawiciel PowerCo. Według niego ponad 90 proc. przetwarzania części kluczowych materiałów odbywa się w Chinach. Oznacza to, że nawet jeśli surowiec zostanie wydobyty w innym kraju, Europa nadal pozostaje zależna od chińskich zakładów przetwórczych.

PowerCo stara się ograniczać ryzyko przez dywersyfikację technologii chemicznych i dostawców, a także rozwijanie partnerstw międzynarodowych. Schmitt podkreślił, że potrzebny jest cały ekosystem: nie tylko fabryki ogniw, ale również dostawcy komponentów, materiałów i technologii. Zwrócił też uwagę na tempo rozwoju chińskiej konkurencji. Europa dopiero skaluje własne moce produkcyjne, podczas gdy Chiny rozwijają je dwa, a nawet trzy razy szybciej.

Gospodarka obiegu zamkniętego zaczyna się przed produkcją

Anke Weidenkaff, profesor TU Darmstadt, przekonywała, że problemu surowcowego nie da się rozwiązać wyłącznie przez zwiększanie wydobycia i poprawę efektywności recyklingu. Konieczna jest zmiana sposobu myślenia o projektowaniu materiałów i produktów. Transformacja energetyczna oznacza bowiem nie tylko zmianę źródeł energii, ale również transformację materiałową. Rozwój energetyki wiatrowej i słonecznej wymaga znacznie większej infrastruktury niż system oparty na paliwach kopalnych. W konsekwencji zapotrzebowanie na wiele surowców krytycznych może wzrosnąć od czterech do dziesięciu razy.

Zdaniem profesor obecny model gospodarczy jest zbyt liniowy. Surowce są wydobywane, przetwarzane, wykorzystywane do produkcji, a następnie – po zakończeniu życia produktu – trafiają do odpadów. Tymczasem przyroda funkcjonuje w obiegu zamkniętym, w którym pozostałości jednego procesu stają się surowcem dla kolejnego.
– Musimy nauczyć się produkować z odpadów – przekonywała Weidenkaff.

W swoich laboratoriach naukowcy próbują odwrócić dotychczasową logikę pracy. Zamiast zaczynać od zakupu pierwotnych surowców, szukają materiałów w strumieniach odpadów i sprawdzają, jakie nowe produkty można z nich wytworzyć. Jej zdaniem już na etapie projektowania należy uwzględniać przyszły recykling, ponowne wykorzystanie i odporność łańcuchów dostaw. Nie można odkładać tego problemu na moment, kiedy produkt przestanie być użyteczny.

AI może zmienić sposób wydobywania i odzyskiwania surowców

Juan J. de Pablo z New York University przedstawił amerykańską perspektywę na problem bezpieczeństwa surowcowego. Jak zaznaczył, Stany Zjednoczone również są uzależnione od dostaw z innych państw, przede wszystkim Chin, Australii i krajów Ameryki Łacińskiej. W odpowiedzi uruchamiane są duże programy inwestycyjne dotyczące wydobycia i odzyskiwania surowców. Naukowiec zwrócił uwagę, że współczesne górnictwo pozostaje zaskakująco mało zaawansowane technologicznie. Aby pozyskać kilka tysięcy ton określonych minerałów, trzeba często przetworzyć miliony ton skał. Oznacza to ogromne zużycie energii, wysokie koszty i znaczące obciążenie środowiska. Dodatkowym problemem jest zmienność składu geologicznego złóż. Materiał wydobywany w danym miejscu może zmieniać się z miesiąca na miesiąc, podczas gdy stosowane technologie przetwarzania pozostają takie same. W rezultacie efektywność procesów spada.

De Pablo wskazał, że rozwiązaniem może być wykorzystanie zaawansowanych algorytmów i zautomatyzowanych laboratoriów. Sztuczna inteligencja pozwala na bieżąco optymalizować procesy chemiczne i dostosowywać je do zmieniających się właściwości surowca. Z kolei robotyczne laboratoria mogą znacznie przyspieszyć pobieranie próbek, testowanie i odkrywanie nowych metod odzyskiwania materiałów.
– AI przyspiesza ten proces, ale przechodzimy z prędkości 20 mil na godzinę do nieco większej. Musimy zacząć poruszać się z prędkością dźwięku – obrazowo podsumował naukowiec.

Potencjał sztucznej inteligencji w tym obszarze pokazuje również raport „From Signal to Scale. The Industrial AI Sustainability Opportunity”, przygotowany przez Quantis i BCG we współpracy z Siemensem. To odrębne opracowanie omawiane także podczas konferencji Falling Walls Science Summit w Berlinie. Autorzy przeanalizowali 420 udokumentowanych zastosowań przemysłowej AI w ponad 100 przedsiębiorstwach. Ponad 80 proc. zidentyfikowanych przypadków dotyczyło już aktywnych wdrożeń. Z raportu wynika jednak, że zastosowania związane z gospodarką cyrkularną stanowią zaledwie 3 proc. analizowanych przypadków. Niemal dwie trzecie tej grupy dotyczy sortowania odpadów i recyklingu. AI może pomagać w odzyskiwaniu materiałów, projektowaniu produktów z myślą o ponownym wykorzystaniu oraz poszukiwaniu materiałów o mniejszym wpływie środowiskowym. Autorzy opracowania wskazują, że ograniczeniem nie są wyłącznie możliwości technologiczne, lecz także wciąż niewystarczająca dojrzałość praktyk gospodarki cyrkularnej. To ważny wniosek w kontekście europejskich ambicji surowcowych: sztuczna inteligencja może wspierać nie tylko poszukiwanie i wydobywanie nowych złóż, lecz także lepsze wykorzystanie materiałów, które już znajdują się w gospodarce.

Baterie nie wrócą szybko do recyklingu

Uczestnicy debaty zwrócili uwagę, że gospodarka obiegu zamkniętego nie rozwiąże natychmiast problemu niedoboru surowców. Alexander Schmitt przypomniał, że nowoczesne baterie mogą pracować przez około tysiąc cykli ładowania, co przekłada się na 500-600 tys. km przebiegu samochodu. Oznacza to, że znaczna część baterii wyprodukowanych w ostatnich latach nie trafi szybko do recyklingu. Co więcej, w Chinach zużyte w samochodach akumulatory mogą być wykorzystywane ponownie w stacjonarnych magazynach energii, zyskując kolejne lata eksploatacji.

Dodatkowym wyzwaniem jest zmiana technologii bateryjnych. Coraz większą rolę odgrywają ogniwa LFP, które nie wykorzystują niklu, manganu i kobaltu w takim stopniu jak część innych chemii bateryjnych. Schmitt wskazał, że europejscy producenci muszą jednocześnie realizować cele związane z wykorzystaniem materiałów z recyklingu i konkurować z chińskimi producentami samochodów elektrycznych, którzy korzystają z innych warunków regulacyjnych i przemysłowych.

Juan J. de Pablo zwrócił natomiast uwagę na niewielką skalę odzyskiwania materiałów z baterii. W Stanach Zjednoczonych poziom recyklingu zużytych akumulatorów pozostaje bardzo niski. Sam naukowiec przyznał, że przechowuje w domu dużą torbę zużytych baterii, ponieważ nie wie, jak skutecznie przekazać je do odzysku. Potencjał jest jednak ogromny. Meyer zum Felde przywołał przykład elektroodpadów i smartfonów. Jedna tona zużytych telefonów może zawierać nawet sto razy więcej złota niż tona rudy złota.

Pomyśleć o odpadach w momencie produkcji

W końcowej części dyskusji Anke Weidenkaff wróciła do konieczności projektowania produktów z myślą o ich przyszłym wykorzystaniu. Jej zdaniem nie można czekać, aż za kilkadziesiąt lat na rynek wrócą zużyte baterie czy elementy infrastruktury energetycznej.
– Zawsze myślimy o odpadach dopiero wtedy, kiedy już powstaną. Nie myślimy o nich w momencie produkcji – zauważyła.
Dlatego naukowcy powinni już dziś wykorzystywać dostępne strumienie odpadów jako źródło surowców wtórnych. Mogą to być m.in. odpady zawierające nikiel, pozostałości z procesów przemysłowych czy materiały z istniejącej infrastruktury energetycznej.

Weidenkaff wskazała, że sztuczna inteligencja może przyspieszyć identyfikowanie i wykorzystywanie takich zasobów. Kluczowe jest jednak przesunięcie punktu ciężkości: zamiast zastanawiać się, co zrobić z odpadami na końcu cyklu życia produktu, należy projektować materiały i procesy produkcyjne tak, aby od początku uwzględniały możliwość ich ponownego wykorzystania.

Zasadniczy wniosek z debaty był taki, że europejska suwerenność surowcowa nie może opierać się wyłącznie na uruchamianiu nowych kopalń. Wymaga równoczesnego rozwoju wydobycia, przetwórstwa, nowych technologii materiałowych, recyklingu i współpracy nauki z przemysłem. Bez odbudowy środkowego ogniwa łańcucha wartości Europa nadal będzie zależna od zagranicznych dostawców, nawet jeśli część surowców zacznie pozyskiwać u siebie.

Krzysztof Ratnicyn