Från kobolt till volfram: hur elektriska bilar och smartphones gnider en ny typ av guldhopp

Anonim

Vad finns i dina saker? De flesta av oss tänker inte på de material som gör det moderna livet möjligt. Ändå är tekniker som smarta telefoner, elbilar, storskärms-TV och grön energiförbrukning beroende av en mängd kemiska element som de flesta aldrig har hört talas om. Fram till slutet av 1900-talet betraktades många som bara nyfikenheter - men nu är de väsentliga. Faktum är att en mobiltelefon innehåller över en tredjedel av elementen i det periodiska bordet.

Eftersom fler människor vill ha tillgång till dessa teknologier växer efterfrågan på de kritiska elementen. Men utbudet är föremål för en rad politiska, ekonomiska och geologiska faktorer, vilket skapar volatila priser samt stora potentiella vinster. Detta gör investeringar i att gruva dessa metaller till ett riskabelt företag. Nedan är några exempel på de faktorer vi har kommit att förlita oss på som har sett kraftiga prisökningar (och vissa fall) under de senaste åren.

Kobolt

Kobolt har använts i århundraden för att skapa fantastiska blå glas och keramiska glasyrer. Idag är det en kritisk komponent i superlegeringar för moderna jetmotorer, och batterierna som driver våra telefoner och elbilar. Efterfrågan på dessa fordon har ökat snabbt de senaste åren, med världsomspännande registreringar mer än tredubbla från 200 000 år 2013 till 750 000 år 2016. Smartphone-försäljningen har också stigit - till över 1, 5 miljarder år 2017 - även om den första någonsin doppen i slutet av året indikerar kanske att vissa marknader nu är mättade.

Vid sidan av efterfrågan från traditionella industrier bidrog detta till att driva upp koboltpriserna från 15 kr per kilo till nästan 70 kr per kilo de senaste tre åren. Afrika har historiskt varit den största källan till koboltmineraler, men stigande efterfrågan och oro över försörjningssäkerheten innebär att nya gruvor öppnas i andra regioner som USA. Men i en illustration av marknadens volatilitet har ökad produktion orsakat att priserna kraschar med 30% de senaste månaderna.

Sällsynta jordelement

De "sällsynta jordartsmetallerna" är en grupp med 17 element. Trots sitt namn vet vi nu att de inte är så knappa, och de är oftast erhållna som en biprodukt av storskalig gruvning av järn, titan eller till och med uran. Under de senaste åren har deras produktion dominerats av Kina, vilket har gett över 95% av det globala utbudet.

Sällsynta jordarter används i elbilar och vindkraftverk, där två av elementen, neodym och praseodymium är avgörande för att göra de kraftfulla magneterna i elmotorer och generatorer. Sådana magneter finns också i alla telefonhögtalare och mikrofoner.

Priserna för de olika sällsynta jordartsmetallerna varierar och varierar väsentligt. Till exempel, som drivs av tillväxten i elbilar och vindkraft, toppade neodymoxidpriserna i slutet av 2017 på £ 93 per kilo, två gånger i mitten av 2016, innan de gick tillbaka till nivåer som var 40% högre än 2016. Sådan volatilitet och osäkerhet hos leverans innebär att fler länder söker att hitta sina egna källor till sällsynta jordartsmetaller eller att diversifiera deras utbud från Kina.

Gallium

Gallium är ett konstigt element. I sin metallform kan den smälta på en varm dag (över 30 ° C). Men i kombination med arsenik för att skapa galliumarsenid skapar den en kraftfull höghastighetshalvledare som används i mikroelektroniken som gör våra telefoner så smarta. Med kväve (galliumnitrid) används den i lågljus (LED) med rätt färg (LED-lamporna brukade vara bara röda eller gröna före galliumnitrid). Återigen produceras gallium huvudsakligen som en biprodukt av annan metallmining, främst för järn och zink, men till skillnad från dessa metaller har priset mer än fördubblats sedan 2016 till 315 pund per kilo i maj 2018.

Indium

Indium är ett av de sällsynta metalliska elementen på jorden, men du ser noga på lite varje dag eftersom alla platta och pekskärmar är beroende av ett mycket tunt lager av indiumtennoxid. Elementet erhålls mestadels som en biprodukt av zinkbrytning och du får bara få ett gram indium från 1000 ton malm.

Trots sin sällsynthet är det fortfarande en viktig del av elektroniska enheter eftersom det för närvarande inte finns några bärbara alternativ för att skapa pekskärmar. Vetenskapsmännen hoppas dock att den tvådimensionella formen av kol som kallas grafen kan ge en lösning. Efter ett stort dopp i 2015 har priset nu stigit med 50% på 2016-17 nivåer till ca 350 pund per kilo, främst driven av användningen i platta skärmar.

Volfram

Tungsten är en av de tungaste elementen, dubbelt så tät som stål. Vi brukade lita på det för att tända våra hem, då gammaldags glödlampor använde en tunn tungstenfilament. Men även om lavenergi belysningslösningar har eliminerat volframlampor, brukar de flesta av oss använda tungsten varje dag. Tillsammans med kobolt och neodym är det det som gör att våra telefoner vibrerar. Alla tre elementen används i den lilla men tunga massan som spunnas av en motor i våra telefoner för att skapa vibrationer.

Tungsten kombinerad med kol skapar också en extremt hård keramik för skärverktyg som används vid bearbetning av metallkomponenter inom rymd-, försvars- och bilindustrin. Den används i slitstarka delar i olje- och gasutvinning, gruv- och tunnelborrmaskiner. Tungsten går också till att göra högpresterande stål.

Tungstenmalm är en av de få mineraler som nyligen bryts i Storbritannien, med en vilande tungsten-tennmalm i närheten av Plymouth-återupptagningen 2014. Gruvan har kämpat ekonomiskt på grund av de volatila globala malmpriserna. Priserna sjönk från 2014 till 2016 men har sedan återhämtat sig till början av 2014-värdet och ger lite hopp för minens framtid.