Il futuro delle risorse minerarie

Il futuro delle risorse minerarie
Marco Pagani ASPO - Italia

Harold Hotelling scriveva nel 1931: «La contemplazione della scomparsa delle ricchezze minerarie, delle foreste e delle altre risorse esauribili del pianeta ha sollevato la questione della regolazione del loro sfruttamento. La percezione che questi prodotti sono ora troppo a buon prezzo per il beneficio delle generazioni future, che sono sfruttati egoisticamente ad un ritmo troppo elevato e che a causa della loro economicità sono prodotti e consumati con grande spreco ha dato origine al movimento di conservazione.» Dopo ottant’anni, i termini del problema non sono certo cambiati …

Tutto è iniziato da un articolo su The Oil Drum …

La funzione logistica non è solo una curva di fit, ma il più semplice dei modelli dinamici di esaurimento delle risorse Po è la produzione cumulativa al tempo to K la quantità totale di risorsa (URR) r il tasso di sfruttamento p è la produzione annua e P la produzione cumulativa. Se i dati seguono una curva logistica, riportando p/P in funzione di P si ottiene una retta.

Esiste qualche elemento chimico che è stato sfruttato dall’umanità per oltre il 90%? Sì, il mercurio

Il picco del mercurio è stato raggiunto nel 1971 con t / anno. Ora la produzione non supera le 2000 t. Picchi di congiuntura economica e storica Picco di esaurimento fisico della risorsa Nel 1971 il mercurio è definito inquinante atmosferico pericoloso dall’EPA Kelly et al.,Historical Statistics for Mineral and Material Commodities in the U.S., Open File Report (USGS)

URR

Cosa si intende per “riserve”? Riserve economicamente sfruttabili Riserve marginali e subeconomiche Produzione cumulativa al 2007 Riserve complessive (“Reserve base”) URR min URR max URR = Ultimately Recoverable Resource

Il Piombo presenta un picco nel 1978 Quanto durerà la ripresa degli anni 2000? 1988 lead contamination control act Questa è davvero una previsione pessimistica? Kelly et al.,Historical Statistics for Mineral and Material Commodities in the U.S., Open File Report (USGS)

Non sembra esserci molto più piombo disponibile … URR

Il Cadmio presenta un picco nel 1992; è un picco dovuto a motivi legislativi ed economici? 1992 controllo dei livelli di cadmio nei luoghi di lavoro 1995 riduzione degli impieghi dispersivi di Cd (vernici, additivi) Kelly et al.,Historical Statistics for Mineral and Material Commodities in the U.S., Open File Report (USGS)

Oppure ad esaurimento fisico? URR

Antimonio Argento URR URR

Zinco Stagno URR URR

Rame Il modello logistico è meno preciso dei casi precedenti, perché il picco si trova abbastanza “in là” nel futuro. La stima della URR è tuttavia persino più ottimistica di quella fornita dalla USGS C’è abbastanza rame per tutti? Le riserve di rame ammontano a 500 Mt, pari a circa 70 kg per ogni abitante del pianeta. Questa quantità sembra essere sufficiente per garantire un minimo sviluppo tecnologico all’Africa e alle altre zone rurali del mondo. Questo naturalmente se l’occidente (che ha una dotazione pro capite di 170 kg di rame) e i nuovi paesi emergenti riusciranno a moderare i loro appetiti … URR

Litio I dati fino al 2004 fanno pensare a un picco verso il 2010. Anche se la produzione è aumentata moltissimo negli ultimi due anni, l’arco temporale è troppo breve per prevedere se la tendenza potrà continuare ancora A causa di una disomogeneità nei dati USGS, non è possibile confrontare i la produzione cumulativa con le URR Le riserve economicamente sfruttabili ammontano a circa 4 Mt. Per equipaggiare di batterie al Litio un numero di auto pari a quelle attualmente in circolazione (900 milioni) occorrerebbero circa 2 Mt di metallo.

E se si scoprono altri giacimenti? A parte il Ferro, non sembra che si siano fatte grandi scoperte negli USA negli ultimi 35 anni … Per il 1934, C. K. Leith, Science, 82, 109 (1935); Per il 1974, Earl Cook, Limits to Exploitation of non renewable resources, Science, 191, 676 (1976) Per il 2007 dati USGS

La tecnologia di estrazione migliora, ma restano solo le briciole … Earl Cook, Limits to Exploitation of non renewable resources, Science, 191, 676 (1976)

Distribuzione del rame nella miniera di Cujaone, Perù Centro del filone: 0,240 Mt di Cu in 18 Mt di roccia (1,32%) Periferia del filone: 4,5 Mt di Cu in 513 Mt di roccia (0,3- 1%) Zona esterna: 0,06 Mt di Cu in 960 Mt di roccia (meno dello 0,2%) L’area dei quadrati in grigio è proporzionale alla massa di roccia L’area dei quadratini rossi è proporzionale alla massa di rame Earl Cook, Limits to Exploitation of non renewable resources, Science, 191, 676 (1976)

Estrarre minerale a bassa concentrazione ha un impatto assai più devastante sull’ambiente Miniera a cielo aperto in Siberia. Il buco è profondo oltre 500 m e ha un diametro di 1200 Proteste in Australia contro la cianurazione dell’oro

Rocce e fanghi di scarto vengono prodotti in quantità crescenti dall’industria mineraria Questi dati non tengono conto della roccia e del suolo che devono essere rimossi dalle miniere a cielo aperto per raggiungere le zone utili

Il costo energetico aumenta se il minerale è meno concentrato

Rame dalla crosta terrestre? Nel 2007 sono state estratte dalle miniere 15,6 milioni di t di Rame. Bringham Canyon Mine, Utah Per ottenere questo quantitativo dalla crosta (dove è presente con una concentrazione di circa 65 ppm) sarebbe necessario smuovere 250 miliardi di t di roccia. Si tratterebbe di un enorme buco di 1 km di profondità e di 5 km di raggio. L’energia necessaria per estrarre un kg di rame dalla crosta è di circa 30 GJ/kg, ovvero 740 kg di petrolio per 1 kg di metallo!! Per soddisfare la domanda di Rame, occorrerebbe usare l’intera produzione del pianeta di carbone,petrolio e gas naturale.

I costi energetici stanno davvero aumentando? La valutazione non è semplice, dal momento che l’aumento del costo dell’energia ha spinto a misure di miglioramento dell’efficienza. Nel caso di Oro e Argento si osserva tuttavia un trend all’aumento. U.S. Department of Energy, Energy and environmental profile of the U.S. mining industry, 2002 (per i consumi) USGS (per i dati di produzione di Au e Ag)

Il riciclo Il riciclo è importante ed è in crescita, ma è limitato dalla degradazione entropica della materia. Se il metallo è usato in un applicazione dispersiva (polveri, film sottili), il recupero è molto più difficile ed energeticamente dispendioso

L’acqua sotterranea è trattata come una risorsa mineraria, Gujarat, India Jakarta, Indonesia Dhaka, Bangladesh In molti luoghi del mondo l’acqua viene prelevata in modo insostenibile. I prelievi superano le ricariche delle piogge del 30-60% e le falde si abbassano quasi ovunque. Fonte: UNEP, Groundwater and its susceptibility to degradation, 2003.

In Arabia Saudita è stato già raggiunto il picco dell’acqua prelevata dal sottosuolo, come ha mostrato Ugo Bardi su The Oil Drum. In diversi paesi aridi l’acqua utilizzata supera l’ammontare delle risorse rinnovabili, per cui vengono utilizzate le falde in modo insostenibile. Fonte: UNEP, GEO data portal

Conclusioni 16 minerali hanno presentato un picco di produzione tra il 1970 e il 2007; tra questi mercurio, piombo, cadmio, argento, antimonio, zinco e cadmio. Altri 10 minerali potrebbero presentare un picco di produzione nei prossimi anni; tra questi litio, titanio, tungsteno, rame, stagno e nickel Il modello logistico fornisce previsioni delle riserve economicamente sfruttabili in buon accordo con i dati dell’USGS La minore disponibilità di energia potrebbe porre dei limiti allo sfruttamento delle risorse marginali Ogni minerale può essere sostituito con altri, ma questo non sarà sempre facile, dal momento che i picchi stanno avvenendo più o meno tutti insieme. Il riciclo è importante, ma può funzionare solo se si limitano le applicazioni dispersive dei minerali. «Il mondo non esaurirà le sue risorse geologiche. Diventeranno semplicemente sempre più care e la loro utilità diminuirà sia per decisione umana, sia per l’impossibilità di ottenere un guadagno energetico.» Earl Cook, Limits to Exploitation of non renewable resources, Science, 191, 676 (1976)

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