Размеры фермы для майнинга из алюминия: Каркас для фермы майнинга: чертежы и размеры. Как собрать своими руками из дерева на 6 или 3 видеокарты

«Я подумал:« Я не знаю, где находится Рокдейл, но я знаю Bitmain », — говорит он. «Итак, я прочитал статью, записал всех по имени и начал писать всем присутствующим по электронной почте».

Кара Клор — исполнительный директор муниципального района Рокдейл (MDD), который был создан в 2010 году в результате закрытия Alcoa и потери этих рабочих мест.Выступая в качестве отдела экономического развития, MDD занимается привлечением новых сотрудников на площадку Alcoa. После того, как вышла история о Wired , она была завалена предложениями криптовалюты, ни одно из них не считалось ни малейшим жизнеспособным. Клора проигнорировала электронную почту Харриса на выходных, над которой они оба шутят каждый раз, когда она встречается с ним и его партнерами, Whinstone Group, в их новой штаб-квартире в Рокдейле.

Несколько сборных домов из шлакоблоков придают офисам Whinstone вид строительной компании, которая на данный момент является именно такой.Вдали видна старая электростанция, выглядывающая из-за рядов транспортных контейнеров и тяжелого оборудования, окружающих пространство грязи. Расположенный на 100 акрах земли, арендованной у Alcoa, Whinstone упорно работает над достижением своей цели — стать одним из крупнейших предприятий по добыче биткойнов в мире.

В короткой пыльной поездке от офиса бригады строят два длинных узких здания, уходящих вдаль. Одна из конструкций площадью 60 000 квадратных футов построена только наполовину, ее стальной каркас возводится на недавно залитой бетонной плите.Несмотря на то, что сейчас выходные, внутри завершенного здания полно рабочих в желтых костюмах, которые возводят решетку из стальных стеллажей, специально разработанную Whinstone для размещения десятков тысяч высокоскоростных горняков, многие из которых уже установлены. Третье здание находится в стадии строительства, и за ним последуют другие. «Мы продолжим строительство в течение следующих трех-пяти лет», — говорит Харрис.

Whinstone приложил все усилия, чтобы закрепиться в обществе, закупая материалы и рабочую силу на местном уровне и поддерживая другие предприятия в этом районе.Джоан Рэтлифф, владелица мотеля Rainbow Courts, рада, что у Уинстоуна есть бизнес, и довольна тем, что компания участвует в решении местных проблем. «У них есть философия, что они собираются поддержать город», — говорит она. «Они входят в комитеты, они работают волонтерами, они вкладывают деньги в разные дела».

С тех пор, как компания переехала в Рокдейл, Уинстон взял на себя обслуживание общественного бассейна, открыл собачий парк и установил освещение на двух площадках для игры в мяч, чтобы работающие родители могли видеть игры своих детей.Когда компания закрылась на несколько недель во время пандемии, увольнений не было, и всем продолжали получать зарплату. Они также «усыновили» трех старшеклассников и недавно взяли на себя обязательство спонсировать корпус K-9 полицейского управления.

Клора рада, что Уинстон настоял на том, чтобы разместить здесь свой бизнес. «Они сделали пожертвования почти каждой организации в городе», — говорит она. «И не только деньги. Они действительно выберутся и сделают это сами ».

Соблазн высоких обещаний

Недавнее возрождение стоимости биткойнов вызвало соответствующий рост активности на сайте Alcoa.Менеджер проекта Bitmain Клинт Браун смотрит на ряд из 13 000 майнинговых компьютеров, установленных друг на друга более чем на 16 футов в высоту и простирающихся на 1100 футов вдаль. Второй ряд майнеров занимает половину места, но использует машины, потребляющие вдвое больше энергии. Строительство третьей очереди продолжается.

Уроженец Рокдейла и руководитель проекта Bitmain Клинт Браун внутри бывшего алюминиевого завода.

Ряд майнинговых компьютеров Bitmain растянулся на три футбольных поля.

Ряды майнеров Bitmain расположены там, где раньше находились сотни электролизеров Alcoa, контейнеров, используемых для обработки алюминия. Рифленая металлическая крыша над головой цела, но большая часть сайдинга была удалена, обнажив каркас из окрашенной и ржавой стали на возвышении из бетонной платформы. Прилегающая территория аккуратная и аккуратная, но было приложено мало усилий, чтобы стереть следы прошлого здания.

Браун серьезно заинтересован в успехе Bitmain в Rockdale.Он родился и вырос здесь. Он переехал в Хьюстон и 30 лет путешествовал по стране на строительных работах, прежде чем вернуться. «Я всегда хотел вернуться домой», — говорит он. «Если вы ищете торговый центр, фильмы и все такое, то, вероятно, это не для вас. Но если вы деревенский человек, вам сюда ».

Рокдейл уже был на грани, когда Bitmain в прошлом году отказалась от своих высоких обещаний в отношении рабочих мест и инвестиций. Спонсирование небольших команд лиги и участие в местных мероприятиях напоминает людям, что они здесь, чтобы остаться, но в меньшем масштабе.«Когда пришел Bitmain и у нас были сокращения, у нас действительно большой синяк под глазом», — говорит Браун. «Не только с Рокдейлом, но и со всем округом. Мы усердно работали, чтобы исправить это, и я думаю, что сейчас мы на правильном пути.

В биткойнах, которым мы доверяем?

Город изо всех сил пытается выздороветь с тех пор, как компания повысила свои ставки. «Рокдейл — сильное сообщество», — говорит Рэтлифф из Радужных судов. «Bitmain, и особенно Whinstone, приходящие сюда, погруженные в город и помогающие ему, заставляют меня чувствовать себя еще более уверенно. И нам нужно было поднять боевой дух. В этом нет никаких сомнений ».

После того, как после ухода Alcoa количество бронирований сократилось, владелица мотеля Rainbow Courts Джоан Рэтлифф говорит, что деловые поездки снова набирают обороты.

Гэри Грисбах и его жена Аннет демонстрируют сувенир из его дней в Alcoa — остатки брызг расплавленного алюминия, упавшего на пол завода.

Майнинг для криптовалюты, возможно, не самая простая вещь для продажи сообществу, десятилетиями зависящему от тяжелой промышленности. «Мне все еще трудно объяснить, что именно они делают, — говорит Грисбах. «Я не могу пойти в автосалон Chevy и сказать, что хочу купить это за биткойны. Они говорили: «Что?» Меня беспокоит, что мы все больше и больше ориентируемся на потребителей, а не на производителей.Раньше мы были творцами. Теперь мы берущие.

Green Energy Reality Check: это не так чисто, как вы думаете

Это материальный мир

Сколько весит миля путешествия или фильм? Столь странно звучащий вопрос не о расстоянии или времени; вместо этого он указывает на неизбежную реальность, в которой каждый продукт и услуга начинаются с добычи полезных ископаемых из земли и поддерживаются ею.

Для всего, что построено или изготовлено, можно провести прямую линию вверх по течению, где люди используют тяжелое оборудование (в некоторых странах просто лопаты) для извлечения материалов из земли.Очевидно, что материалы, из которых строятся мосты, небоскребы и автомобили, имеют измеримый вес. Менее очевиден вес материалов, необходимых для производства энергии. Различные формы энергии включают в себя совершенно разные типы и количества машин для сбора энергии и, следовательно, разные виды и количества материалов.

Будь то жидкости, извлеченные из земли для питания двигателя внутреннего сгорания, или твердые частицы, используемые для создания батарей, любое значительное увеличение количества используемых материалов на милю будет в сумме, потому что одни только американцы проезжают около 3 триллионов автомобильных миль в год.То же самое верно для выработки киловатт-часов и всех других видов использования энергии. Природа лежащих в основе минералов и материалов, необходимых для цивилизации, всегда была важна. Сейчас критически важно, что правительства всего мира спешат использовать возобновляемые источники энергии.

Все машины изнашиваются, и в «зеленых» машинах нет ничего возобновляемого, поскольку необходимо постоянно добывать материалы, чтобы создавать новые и заменять изнашиваемые. Все это требует добычи, обработки, транспортировки и, в конечном итоге, утилизации миллионов тонн материалов, большая часть которых функционально или экономически непригодна для вторичной переработки.

Обеспечение доступа к полезным ископаемым, поддерживающим общество, — очень давняя забота, которая вплетена в историю и даже спровоцировала войны. В современную эпоху политика США по устранению зависимости от полезных ископаемых началась в 1922 году, когда Конгресс после Первой мировой войны разработал список из 42 «стратегических и критических материалов» для технологий и машин, важных для вооруженных сил в то время. [2]

Затем последовал Закон о стратегических материалах 1939 года, который с тех пор несколько раз обновлялся и изменялся, в него были включены идеи по поощрению добычи полезных ископаемых внутри страны и созданию запасов стратегически важных полезных ископаемых для военной техники.

За последнее столетие произошло два значительных события. Во-первых, США не расширили внутреннюю добычу полезных ископаемых, и в большинстве случаев производство почти всех полезных ископаемых в стране сократилось. Во-вторых, резко вырос спрос на полезные ископаемые. Эти две пересекающиеся тенденции привели к значительным изменениям во взаимозависимостях цепочки поставок. Сегодня импорт составляет 100% примерно из 17 важнейших полезных ископаемых, а по 29 другим видам чистый импорт составляет более половины спроса.[3]

Материальные затраты на «Чистые технологии»

Материалы, извлекаемые из земли для изготовления ветряных турбин, солнечных панелей и батарей (для хранения электроэнергии из сети или приводов электромобилей), находятся вне поля зрения, они расположены в отдаленных карьерах, на шахтах и ​​на предприятиях по переработке полезных ископаемых по всему миру. Эти местоположения имеют значение с точки зрения геополитики и рисков цепочки поставок, а также с точки зрения окружающей среды. Прежде чем рассматривать цепочку поставок, важно понять масштаб потребностей в материалах.Что касается зеленой энергии, все начинается с того факта, что такие источники занимают много земли и очень распространены.

Например, для замены выработки энергии от одной турбины, работающей на природном газе, мощностью 100 МВт, которая сама по себе размером с жилой дом (производящей электроэнергии достаточно для 75000 домов), потребуется не менее 20 ветряных турбин, каждая из которых размером Монумент Вашингтона, занимающий около 10 квадратных миль земли [4].

Для создания этих ветряных машин требуется огромное количество обычных материалов, включая бетон, сталь и стекловолокно, а также менее распространенные материалы, включая «редкоземельные» элементы, такие как диспрозий.В исследовании Всемирного банка отмечается то, что знает каждый горный инженер: «Технологии, которые, как предполагается, будут способствовать переходу на чистую энергию… на самом деле значительно более материалоемкие по своему составу, чем существующие традиционные системы энергоснабжения на основе ископаемого топлива» [5].

Все формы зеленой энергии требуют примерно сопоставимого количества материалов для создания машин, улавливающих природные потоки: солнце, ветер и воду. По потреблению материалов ветряные электростанции близки к гидроэлектростанциям, а солнечные фермы опережают и те, и другие.Во всех трех случаях наибольшая доля тоннажа приходится на обычные материалы, такие как бетон, сталь и стекло. По сравнению с электростанцией, работающей на природном газе, всем трем требуется, по крайней мере, в 10 раз больше тонн, добытых, перемещенных и преобразованных в машины, обеспечивающие то же количество энергии (, рис. 1, ).

Например, для строительства одной ветровой электростанции мощностью 100 МВт — не говоря уже о тысячах из них — требуется около 30 000 тонн железной руды и 50 000 тонн бетона, а также 900 тонн не перерабатываемой пластмассы для огромных лопастей.[6] С солнечным оборудованием тоннаж цемента, стали и стекла на 150% больше, чем у ветра, при той же выработке энергии. [7]

Если будут использоваться эпизодические источники энергии (ветер и солнце) для круглосуточного снабжения электроэнергией, потребуются еще большие количества материалов. Необходимо построить дополнительные машины, примерно в два-три раза больше, чтобы производить и хранить энергию, когда есть солнце и ветер, для использования в то время, когда их нет. Затем есть дополнительные материалы, необходимые для строительства хранилища электроэнергии.Для контекста, система хранения общего назначения, достаточная для вышеупомянутой ветряной электростанции мощностью 100 МВт, потребует использования не менее 10 000 тонн батарей класса Tesla.

Обработка и переработка таких больших объемов материалов влечет за собой собственные затраты на электроэнергию, а также связанные с ними последствия для окружающей среды, которые рассматриваются ниже. Но во-первых, критическая проблема цепочки поставок заключается не столько в увеличении использования обычных (хотя и энергоемких) материалов, таких как бетон и стекло. Основные проблемы для цепочки поставок и окружающей среды связаны с необходимостью радикального увеличения количества самых разных полезных ископаемых.

В настоящее время в мире добывается около 7000 тонн неодима в год, например, одного из многочисленных ключевых элементов, используемых при изготовлении электрических систем для ветряных турбин. Текущие сценарии экологически чистой энергии, представленные Всемирным банком (и многими другими), потребуют увеличения предложения неодима на 1000–4000% в ближайшие несколько десятилетий [8]. Несмотря на то, что в различных анализах потребности в минералах для зеленой энергии используются разные исходные допущения, все они приходят к одному и тому же диапазону выводов.Например, добыча индия, используемого для производства солнечных полупроводников для производства электроэнергии, должна увеличиться на 8000%. Добыча кобальта для аккумуляторов должна вырасти на 300–800% [9]. Производство лития, используемого для электромобилей (не говоря уже о сети), должно вырасти более чем на 2 000% [10]. Институт устойчивого будущего при Технологическом университете Сиднея, Австралия, в прошлом году проанализировал 14 металлов, необходимых для создания экологически чистых машин, и пришел к выводу, что поставки таких элементов, как никель, диспрозий и теллур, необходимо увеличить на 200–600%.[11]

Последствия такого значительного увеличения спроса на энергетические полезные ископаемые не были полностью проигнорированы, по крайней мере, в Европе. Исследование, спонсируемое правительством Нидерландов, показало, что одни только зеленые амбиции Нидерландов потребуют значительную долю мировых запасов полезных ископаемых. «Экспоненциальный рост [глобальных] мощностей по производству возобновляемой энергии, — отмечается в исследовании, — невозможен при современных технологиях и ежегодном производстве металла» [12]

За кадром: сорта руды и вскрыша

Масштаб этих материальных потребностей занижает общий тоннаж земли, которая обязательно перемещается и обрабатывается.Это потому, что прогнозы будущих потребностей в минералах сосредоточены на подсчете количества необходимых очищенных, чистых элементов, а не на общем количестве земли, которую необходимо выкопать, переместить и обработать.

На каждую тонну очищенного элемента необходимо физически перемещать и обрабатывать гораздо больший тоннаж руды. Это реальность для всех элементов, которую геологи выражают как класс руды: процент породы, которая содержит искомый элемент. Хотя сорта руды сильно различаются, медные руды обычно содержат только около половины процента по весу самого элемента: таким образом, примерно 200 тонн руды выкапывают, перемещают, измельчают и перерабатывают, чтобы получить одну тонну меди.Что касается редкоземельных элементов, на тонну элемента добывается от 20 до 160 тонн руды. [13] Для получения одной тонны кобальта добывается около 1500 тонн руды.

В расчет экономических и экологических издержек необходимо также включить так называемую вскрышную породу — тонны горных пород и грязи, которые сначала удаляются, чтобы получить доступ к часто глубоко залегающей руде, содержащей минералы. Хотя коэффициенты вскрыши также сильно различаются, обычно от трех до семи тонн земли перемещают, чтобы получить доступ к одной тонне руды.[14]

Чтобы получить представление о том, на что все это указывает в отношении общего объема материалов, выделяемых на пути экологически чистой энергии, рассмотрим цепочку поставок аккумуляторной батареи для электромобиля. Одна батарея, обеспечивающая полезный запас хода, весит около 1000 фунтов [15]. Для получения очищенных минералов, необходимых для изготовления одной батареи электромобиля, требуется добыча, перемещение и переработка более 500 000 фунтов материалов где-нибудь на планете (см. Врезку ниже). [16] Это в 20 раз больше, чем 25 000 фунтов нефти, которые двигатель внутреннего сгорания использует в течение всего срока службы автомобиля.

Основной вопрос для экологически чистой энергетики будущего заключается не в том, достаточно ли элементов в земной коре для удовлетворения спроса; Есть. Большинство элементов довольно распространены, и почти все они встречаются гораздо чаще, чем золото. Получение достаточного количества природных элементов по приемлемой для рынка цене в основном определяется технологиями и доступом к земле, на которой они захоронены. Последнее в основном касается правительственных разрешений.

Однако, как предупреждает Всемирный банк, материальные последствия будущего «чистых технологий» создают «новый набор проблем для устойчивого развития полезных ископаемых и ресурсов.[17] Некоторые минералы трудно получить по техническим причинам, присущим геофизике. Именно в физике, лежащей в основе экстракции, и в физической химии очистки, мы находим реальности неустойчивой зеленой энергии в масштабах, которые многие предлагают.

Устойчивое развитие: скрытые затраты на материалы

Опасения по поводу воздействия добычи полезных ископаемых на окружающую среду и здоровье были впервые высказаны древнегреческим врачом Гиппократом в его книге De aëre, aquis et locis ( On Air, Waters, and Места ). [18] Поскольку цивилизация не могла существовать без добычи полезных ископаемых из земли, обществу долгое время приходилось бороться с проблемами, связанными с ответственной добычей ресурсов.

Сегодня наиболее драматическим фактором, определяющим масштабы будущей глобальной добычи полезных ископаемых, является не создание продуктов, требующих новых видов использования полезных ископаемых (например, кремний для компьютеров, алюминий для самолетов), а стремление использовать экологически чистые машины для замены углеводородов для удовлетворения существующих потребностей. потребности в энергии. Зеленые машины означают добычу более материалов на единицу энергии, поставляемой обществу на единиц. Поскольку чистые технологии предназначены для обеспечения энергией более «устойчивым» способом, необходимо учитывать не только физические реалии добычи полезных ископаемых, но также и скрытые энергетические затраты самих основных материалов, т. Е.е. «воплощенные» затраты на энергию.

Воплощенная энергия возникает из топлива, используемого для выкапывания и перемещения земли, измельчения и химического отделения минералов от руд, доведения элементов до чистоты и производства конечного продукта. Воплощенные затраты на энергию могут достигать удивительных уровней. Например, в то время как автомобиль весит примерно в 10 000 раз больше, чем смартфон, для его изготовления требуется всего в 400 раз больше энергии. Ежегодно в мире производится около 600 000 тонн бытовой электроники.[19] Воплощение этой реальности: воплощенная энергия для производства около 200 фунтов стали такая же, как и для производства одного фунта кремния полупроводникового качества. [20] В мире также используется около 25 000 тонн чистого кремния полупроводникового качества (энергоемкого), которого не существовало в докомпьютерную эпоху [21].

Воплощенное использование энергии начинается с топлива, используемого гигантскими горнодобывающими машинами, такими как Caterpillar 797F на 0,3 мили на галлон, который может перевозить 400 тонн руды. Существуют также затраты на электроэнергию на руднике (в отдаленных районах, часто с дизельным двигателем) для работы машин, дробящих камни, а также затраты на энергию при производстве и использовании химикатов для переработки.Для минералов с очень низким содержанием руды топливо может быть значительным фактором в стоимости конечного продукта.

Редкоземельные элементы, используемые во всевозможных технических машинах, включая зеленые, обладают редкими свойствами, но их гораздо больше, чем золота. Однако физическая химия редкоземельных элементов затрудняет их очистку и требует больших затрат энергии. Чтобы получить доступ к фунту редкоземельных элементов и очистить его, требуется примерно вдвое больше энергии, чем, например, фунт свинца. [22]

Для горнодобывающей промышленности нет ничего нового или удивительного в количестве энергии и химикатов, используемых в многоступенчатых процессах, необходимых для очистки минералов, заключенных в скалах.Хотя всегда есть способы (в том числе, в наши дни, с использованием цифровых инструментов) для повышения экономической эффективности — и улучшения безопасности и экологических результатов — исследования показывают, что в отношении энергоэффективности большинство основных процессов добычи полезных ископаемых уже работают вблизи технические или физические ограничения. [23]

Это означает, что в обозримом будущем увеличение производства экологически чистых машин неизбежно приведет к увеличению воплощенной энергии. Например, анализ показывает, что производство одной батареи, способной удерживать энергию, эквивалентную одному баррелю нефти, влечет за собой процессы, в которых используется энергетический эквивалент 100 баррелей нефти.[24] Около половины этой энергии приходится на электроэнергию и природный газ, а другая половина — на нефть. Если аккумуляторы производятся в Азии (как сейчас 60% аккумуляторов в мире), более 60% необходимой для этого электроэнергии вырабатывается на угле [25].

Воплощенная энергия также обязательно является частью ветряных и солнечных машин, особенно потому, что требуется большое количество бетона, стали и стекла. [26] Эти товарные материалы имеют относительно низкую воплощенную энергию на фунт, но количество задействованных фунтов огромно.[27] Например, на природный газ приходится более 70% энергии, используемой для производства стекла. [28] Стекло составляет около 20% тоннажа, необходимого для создания солнечных батарей. Для ветряных турбин нефть и природный газ используются для изготовления лопастей из стекловолокна, а уголь используется для производства стали и бетона. Некоторые перспективы: если ветряные турбины будут поставлять половину мировой электроэнергии, для производства бетона и стали потребовалось бы почти 2 миллиарда тонн угля, а также 1,5 миллиарда баррелей нефти для изготовления композитных лопастей.[29]

Еще один фактор энергии, отсутствующий в анализе воплощенной энергии экологически чистых машин, заключается в том, как поставляются материалы. Более 75% всей нефти и 100% природного газа транспортируется на рынки по трубопроводам. [30] (Большая часть оставшихся тонно-миль приходится на корабли.) Трубопроводы являются наиболее энергоэффективным средством перемещения тонны материалов в мире. Однако почти все материалы, используемые для создания зеленых машин, представляют собой твердые тела, и очень большая их часть будет транспортироваться грузовиками.Использование грузовиков вместо трубопроводов влечет за собой увеличение на 1000% на тонно-милю реализованной транспортировки энергоносителей [31].

Наконец, при любом полном учете экологических реалий существует проблема утилизации, присущая очень большому количеству батарей, ветряных турбин и солнечных элементов после их износа. Эта тема обсуждается ниже. На данный момент следует отметить, что многие ветряные турбины уже достигли 20-летнего срока службы; Реалии вывода из эксплуатации и утилизации только начинаются.Массивные лезвия из армированного стекловолокна (пластика) очень дороги в разрезании и обращении, они сделаны из материалов, не подлежащих вторичной переработке, и в конечном итоге будут выброшены на свалку. Что касается солнечных ферм, Международное агентство по возобновляемым источникам энергии прогнозирует, что к 2050 году, при текущих планах, солнечный мусор будет вдвое превышать тоннаж всех мировых пластиковых отходов. [32]

Для многих сторонников экологически чистой энергии решение всех этих проблем с материалами заключается в изношенном призыве уделять больше внимания «сокращению, повторному использованию и переработке».«Многие люди также находят прибежище в убеждении, что в нашем будущем есть место для большего количества энергетических материалов, потому что технологии« дематериализуют »остальную часть общества. На самом деле ни дематериализация, ни переработка не могут решить большие затраты на экологически чистую энергию будущего.

Троп «дематериализации»

В наше цифровое время широко распространено утверждение, что экономика, в которой все больше доминируют услуги, в сочетании с амазонизацией и уберизацией всего означает, что «потребность в ресурсоемком производстве не является неизбежной.[33] Или, как выразился ученый из Массачусетского технологического института Эндрю Макафи: «Практически на протяжении всей истории человечества наше процветание было тесно связано с нашей способностью извлекать ресурсы из земли. . . . Но больше не будет ». [34]

Это правда, что добыча ресурсов — продуктов питания, топлива и полезных ископаемых — составляет лишь незначительную долю общего ВВП Америки; так было уже более века. Однако основополагающие требования для любого из этих ресурсов не уменьшились в абсолютном количестве, равно как и не произошло уменьшения важности надежности и безопасности поставок и цены на эти ресурсы.

Для доказательства того, что общество не дематериализуется каким-либо фундаментальным образом, нам достаточно сравнить два знаковых продукта этого и прошлого века: смартфон и автомобиль. Эти два продукта характеризуют культурный сдвиг и очевидный сдвиг в материальной зависимости. По словам одного из аналитиков, подростки перестали водить машину в торговый центр, чтобы покупать музыкальные кассеты, и стали слушать музыку в цифровом виде [35]. Но цифровой мир не устранил использование автомобилей или удивительного количества минералов и материалов, используемых в первичном производстве всего цифрового.По прогнозам на следующие два десятилетия, мировой спрос на обычные материалы, такие как пластмассы, бумага, железо, алюминий, кремнезем (песок) и кальций (в известняке) для бетона, возрастет на 300%. [36]

Богатые экономики стали более эффективными, а темпы экономического роста опередили более медленный рост общего использования материалов. Но более высокая экономическая эффективность использования материалов замедляет темпы роста — это не фундаментальное отделение материалов от роста. Ежегодно мир потребляет более 100 миллиардов тонн строительных материалов, продуктов питания, топлива и металлических деталей ( Рисунок 2 ).[37] Это в среднем составляет более 2 миллионов фунтов на жизнь каждого человека на планете. На данный момент более 85% из них идет на неэнергетические цели.

Тем не менее, это правда, что в конечном итоге — даже если это пройдет через столетие — спрос на повседневные материалы будет замедляться по мере того, как более бедные страны приближаются к уровню насыщения потребления продуктов питания, домов, дорог и зданий на душу населения. [38] Мы очень далеки от такого насыщения: в богатых странах примерно 800 автомобилей на 1000 человек, в то время как в странах, где живут миллиарды более бедных людей, это соотношение ближе к 800 человек на одну машину.[39] По мере роста доли этих автомобилей в электрических, спрос на широкий спектр полезных ископаемых будет расти еще быстрее. [40]

Более того, постоянное открытие новых свойств элементов предъявляет совершенно новые требования к добыче полезных ископаемых. Столетие назад автомобили производились из нескольких материалов: дерева, резины, стекла, железа, меди, ванадия и цинка. Сегодня автомобили строятся из более чем трех десятков нетопливных минералов, включая смесь 16 редкоземельных элементов. Один пример: в 1982 году ученый General Motors использовал редкие свойства неодима для изобретения самого сильного в мире магнита.[41] Такие магниты, в 10 раз более мощные, чем все предыдущие, теперь являются неотъемлемой частью всех видов продукции, включая экологически чистые продукты, такие как ветряные турбины и электромобили.

Сфера услуг стала основным источником занятости к концу 20 века. [42] Большинство анализов и опасений сосредоточено на последствиях этой трансформации для рабочей силы. [43] Тем не менее, все услуги также основаны на использовании промышленных товаров [44].

Нет FedEx без грузовиков и самолетов; не может быть здравоохранения без больниц, аппаратов магнитной визуализации и фармацевтических препаратов; нет Amazon без дата-центров и складов.Удобство совершения покупок в один клик и доставки в течение одного или двух дней за последние полдюжины лет привело к удвоению строительства складских помещений в США и увеличению грузопотока на 50% [45]. Создание Облака начинается с периодической таблицы, от кремния и мышьяка до лития и иттербия. Энергия облака требует использования песка и стали для получения природного газа, заключенного в сланце, а также серебра и селена для получения солнечной энергии.

Рассмотрим важную связь между материалами и услугами, видимую в энергетических тенденциях.С начала цифровой эры, примерно в 1980 году, средняя материалоемкость Америки, измеряемая в общих фунтах, используемых на душу населения, а не в общих фунтах в целом, оставалась в основном неизменной [46]. Но реальность того, как энергия используется машинами и для производства этих машин, можно увидеть в тенденции в использовании энергии на одного промышленного рабочего, которая увеличилась одновременно с увеличением доли непромышленной занятости в общей занятости [47]. Фактически, в период внедрения цифровых технологий с 1980 года доля занятых в сфере услуг оставалась неизменной, в то время как энергоемкость среднего работника промышленного сектора увеличивалась ( Рисунок 3 ).Короче говоря, переход к экономике, в которой преобладают услуги, не снижает зависимости от энергии и производных материалов или необходимости надежного доступа к обоим.

Сокращение, повторное использование, переработка: нет выхода из минеральных зависимостей

Мантра «сокращать, повторно использовать и рециркулировать», укоренившаяся в современной культуре, стала характерной чертой практически всех анализов и политических предложений, направленных на поиск путей снижения потребности в материалах зеленой энергии. Повторное использование, как правило, не имеет значения, поскольку подавляющее большинство всех продуктов в обществе не могут быть повторно использованы, в том числе машины, использующие экологически чистую энергию.Технические и экологические проблемы и, следовательно, затраты на повторное использование, чаще всего выше, чем те, которые связаны с использованием первичного материала.

Уменьшить

Современные политики и предписания «сократить и переработать» были в значительной степени мотивированы целью уменьшить количество мусора, отправляемого на свалки. Так что же станет с быстро растущим числом производимых ветряных / солнечных / аккумуляторных машин? Ответ: почти все они со временем окажутся на свалках.

Как мы уже отмечали ранее, Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) прогнозирует, что к 2050 году, при текущих планах, солнечный мусор будет вдвое превышать тоннаж всех форм пластиковых отходов в мире. Аналогичные масштабы ожидаются от разряженных аккумуляторов, используемых в электромобилях и электрических сетях. Ежегодный объем мусора батарей в Китае уже оценивается в 500 000 тонн в 2020 году. К 2030 году он превысит 2 миллиона тонн в год [48]. В настоящее время утилизируется менее 5% таких аккумуляторов.[49]

Когда 20 ветряных турбин, составляющих всего лишь одну небольшую ветряную электростанцию ​​мощностью 100 МВт, изнашиваются, вывод из эксплуатации и их уничтожение приведет к образованию в четыре раза большего количества не перерабатываемого пластикового мусора, чем всех (перерабатываемых) пластиковых соломинок в мире вместе взятых. [50] Сегодня в мире установлено в 1000 раз больше ветряных турбин. Если текущие прогнозы Международного энергетического агентства (МЭА) оправдаются, к 2050 году будет более 3 миллионов тонн не перерабатываемых пластиковых турбинных лопаток (, рис. 4 ).

Признавая материалоемкость экологически чистых энергетических технологий, некоторые защитники окружающей среды предполагают, что то, что нам нужно для «реального устойчивого будущего, — это такое, в котором большинство людей не будет управлять транспортными средствами» [51]. Предложения по поощрению или принуждению к изменению образа жизни не новы. В будущем они не более эффективны, чем в прошлом.

Инновационные разработки могут привести к небольшому сокращению использования некоторых критических элементов в электродвигателях и магнитах.Но это лишь немного замедляет темпы роста спроса. Это не отменяет того факта, что создание экологически чистых машин стало возможным благодаря использованию свойств многих конкретных элементов. Например: самарий позволяет использовать меньшие и более мощные магниты, которые также намного более стабильны при высоких температурах. Литий, тавтологически, является важным элементом литий-ионной батареи; а медь остается лучшим вариантом для электрических проводников.

Переработка

Для сторонников зеленой энергии идеализированное видение вторичной переработки включает развертывание «экономики замкнутого цикла» в качестве приоритета номер один для устранения материальных последствий чистых технологий.[52] Но идея «зеленой» экономики замкнутого цикла, основанной на цели 100% -ной переработки, является несбыточной мечтой. [53]

Многие материалы, особенно ценные металлы, могут быть переработаны в значительной степени. Но мы можем рассмотреть последствия и уроки для зеленых отходов, посмотрев на 50 миллионов тонн так называемых электронных отходов, образующихся во всем мире из изношенных или устаревших цифровых устройств, которые также построены с использованием многих важных и редких минералов. Тоннаж мировых электронных отходов равен «весу всех когда-либо построенных коммерческих самолетов» и, по прогнозам, удвоится в следующие несколько десятилетий.[54]

Миллионы тонн электронных отходов содержат сотни тонн золота и тысячи тонн серебра (как правило, основная цель переработчиков по очевидным причинам), а также более десятка других элементов. [55] Чтобы увеличить переработку электронных отходов с сегодняшнего уровня 20%, Всемирный экономический форум (среди прочего) предлагает различные меры для повышения «осведомленности» потребителей, добавления новых правил и субсидий, а также стимулирования модернизации оригинальных устройств. По оценкам Форума, эти усилия позволят снизить потребительские расходы на 14% в течение следующих двух десятилетий.[56]

Но по мере того, как масштабы глобальной утилизации растут, многие правительства и некоторые экологические организации начинают уделять внимание серьезным вопросам здоровья и безопасности, которые игнорируются. [57] До сих пор большая часть вторичной переработки электронных отходов, как и многих других отходов, осуществляется в более бедных странах, которые готовы заниматься трудоемкими, в значительной степени нерегулируемыми, а иногда и опасными процессами. Например, из Ганы Европа экспортирует наибольшее количество электронных отходов. [58] Между тем мировая индустрия вторичной переработки все еще приспосабливается к новой реальности: два года назад Китай внезапно запретил ввоз отходов, заявив, что большая их часть является «грязной» и «опасной».”[59]

Запрет Китая вынуждает местные правительства и муниципалитеты США сокращать или даже прекращать программы утилизации. [60] Как заметил один отраслевой эксперт из Орегона: «Утилизация здесь как религия. . . . Для людей в Орегоне было важно перерабатывать вторичное сырье, [и] они чувствовали, что делают что-то хорошее для планеты — и теперь им вытаскивают коврик из-под них »[61]. Запрет Китая высветил неотъемлемую часть проблемы с рециркуляцией, особенно понятие «круговой экономики».”

Проблема переработки микроэлементов практически такая же, как и при добыче полезных ископаемых: многое зависит от концентрации. Концентрация полезных минералов в электронных и зеленых отходах очень низкая и часто намного ниже содержания руды этих минералов в горных породах. Кроме того, физическая природа поврежденного оборудования сильно различается (опять же, в отличие от горных пород), что затрудняет поиск простых механизмов для отделения минералов. Процессы переработки часто являются трудоемкими (отсюда стремление к дешевой рабочей силе, а иногда и детскому труду за границей) и опасны, поскольку методы сжигания ненужной упаковки могут выделять токсичные пары.[62]

Если бы «городская добыча полезных ископаемых» — часто используемое выражение для улавливания полезных ископаемых, скрытых в изношенных продуктах, — была бы проще, дешевле и безопаснее, чем добыча новых материалов, их было бы намного больше, и для этого не потребовались бы субсидии и мандаты ввести в действие. Хотя технологии, особенно автоматизация и робототехника, в конечном итоге предоставят более экономически жизнеспособные и более чистые способы переработки, проблемы огромны, а прогресс идет медленно. Это причина того, что общие глобальные уровни чистой переработки и улавливания большинства металлов (для всех целей, а не только электронных и экологически чистых отходов) ниже 20%, что намного ниже, чем у всех редкоземельных элементов.[63]

Даже несмотря на то, что Apple отстаивала программы утилизации своих продуктов, включая изобретение робота для разборки iPhone (он умеет только iPhone) 64 и открытие новой лаборатории восстановления материалов в Остине, штат Техас, компания, наряду со многими другими технологическими компаниями, энергично продвигает экологически чистую энергию.65 Но в одной батарее электромобиля, например, столько же кобальта, сколько в 1000 iPhone, столько же пластика в одной ветряной турбине, сколько в 5 миллионах iPhone, и столько же стекла в солнечной батарее, которая может обеспечить питание одного центра обработки данных, как в 50 миллионах iPhone.[66]

Недавнее видение Министерства энергетики США для оффшорных ветряных электростанций (не говоря уже о береговых ветряных электростанциях) в США приведет к тому, что около 10 тысяч тонн одного только неодима будут «похоронены» внутри более чем 4 миллионов тонн оборудования, которое в конечном итоге будет отправлено на свалки. [ 67] Звучит как большой материал, который стоит восстановить, но он показывает, что концентрация неодима в мусоре составляет одну десятую от естественного содержания руды для этого минерала на руднике. [68] Такие реалии могут привести к удивительному результату: энергия, необходимая для извлечения переработанного минерала, может быть больше, чем затрачивается на ее получение из природной руды.[69]

Это не означает, что вторичная переработка больше не будет иметь большого значения. Но его пределы ясны. Проблемы, связанные с удовлетворением потребностей в мировых полезных ископаемых в будущем, не будут решены путем принятия желаемого за действительное о «замкнутой экономике».

Источники минералов: конфликты и зависимости

Критические и даже жизненно важные роли конкретных минералов долгое время вызывали беспокойство некоторых аналитиков, а также персонажей художественных драм.Один из сюжетов серии Jack Ryan от Amazon вращается вокруг секретной венесуэльской танталовой шахты; в одном из эпизодов сериала Netflix Карточный домик , кризис возникает из-за китайского эмбарго на самарий [70]. Драмы, конечно же, вдохновлены реальными зависимостями и конфликтами из-за ресурсов, местными трудовыми злоупотреблениями и неоправданным ущербом местной окружающей среде.

Сегодня можно провести прямую линию от медицинского МРТ до гигантских грузовиков в шахтах Бразилии (для ниобия в сверхпроводящих магнитах) [71] или от электромобиля до массивных рудников Баян-Обо во Внутренней Монголии (для редкоземельных элементов), и со смартфона на шахты в Демократической Республике Конго (для кобальта в батареях).Каждый из этих регионов представляет собой крупнейшие в мире запасы ниобия, редкоземельных элементов и кобальта соответственно [72]. Политически неспокойная Чили обладает крупнейшими в мире запасами лития, хотя стабильная Австралия — крупнейший в мире поставщик. В другом звене цепочки поставок аккумуляторов китайские переработчики кобальта незаметно получили контроль над более чем 90% переработки кобальта в аккумуляторной промышленности, без которой сырая кобальтовая руда бесполезна [73].

Институт устойчивого будущего при Технологическом университете Сиднея, Австралия, предупреждает, что глобальная золотая лихорадка зеленых минералов для удовлетворения амбициозных планов может привести горняков в «некоторые отдаленные районы дикой природы, [которые] сохранили высокое биоразнообразие, потому что они еще этого не сделали. был обеспокоен.[74] Кроме того, широко известны случаи жестокого обращения и использования детского труда на шахтах в Конго, откуда происходит 70% мирового кобальта. [75]

В конце 2019 года Apple, Google, Tesla, Dell и Microsoft оказались обвиненными в иске, поданном в федеральный суд США, об эксплуатации детского труда в Конго. [76] Подобные связи могут быть связаны с трудовыми злоупотреблениями, связанными с добычей меди, никеля или ниобия по всему миру. [77] Хотя в таких реальных или предполагаемых злоупотреблениях нет ничего нового, новостью является быстрый рост и огромный перспективный спрос на технологические минералы и полезные ископаемые.Закон Додда-Франка 2010 года включает требования к отчетности о торговле «конфликтными полезными ископаемыми». В недавнем отчете Счетной палаты правительства (GAO) отмечается, что более тысячи компаний подали заявления о раскрытии конфликтных полезных ископаемых в Комиссию по ценным бумагам и биржам, согласно Додду-Франку [78].

Автопроизводители, производящие электромобили, присоединились к производителям смартфонов в таких обязательствах по «этичному поиску» минералов. [79] Автомобильные аккумуляторы используют гораздо больше «конфликтного» кобальта. [80] Компании могут давать залоги; но, к сожалению, факты говорят о том, что существует небольшая корреляция между такими обещаниями и частотой (заявленных) злоупотреблений в иностранных рудниках.[81] Помимо моральных вопросов об экспорте, экологических и трудовых проблем при добыче полезных ископаемых, стратегические проблемы цепочек поставок также являются главной проблемой безопасности.

Стратегические зависимости: реанимированы старые проблемы безопасности

Беспокойство цепочки поставок по поводу критически важных минералов во время Первой мировой войны побудило Конгресс создать в 1922 году Совет по боеприпасам армии и флота для планирования закупок, включив в него 42 стратегических и важнейших материала.За этим последовал Закон о стратегических материалах 1939 года. К моменту Второй мировой войны было накоплено около 15 важнейших материалов, шесть из которых были выпущены и использованы во время этой войны. Закон 1939 года пересматривался дважды, в 1965 и 1979 годах, и в 1993 году были внесены поправки, уточняющие, что целью этого закона была только национальная оборона. [82]

Еще в 1990 году США занимали первое место в мире по добыче полезных ископаемых. Сегодня он на седьмом месте. [83] Более актуальными, как отмечает Геологическая служба США (USGS), являются стратегические зависимости от конкретных важнейших полезных ископаемых.В 1954 году США на 100% зависели от импорта восьми минералов. [84] Сегодня США на 100% зависят от импорта 17 минералов и зависят от импорта более 50% из 29 широко используемых минералов. Китай является важным источником половины из этих 29 минералов. [85]

Министерство обороны и Министерство энергетики (DOE) много раз на протяжении десятилетий публиковали отчеты о зависимости важнейших полезных ископаемых. В 2010 году Министерство энергетики опубликовало Стратегию критических материалов; в 2013 году Министерство энергетики сформировало Институт критических материалов, в том же году Национальный научный фонд выступил с инициативой в области критических материалов.[86] В 2018 году Геологическая служба США определила список из 35 полезных ископаемых как критически важных для безопасности нации. [87]

Но десятилетия ломки рук над растущей зависимостью от полезных ископаемых не привели к существенным изменениям во внутренней политике. Правда в том, что зависимость от импорта небольшого количества минералов, используемых в жизненно важных военных технологиях, может быть разумно решена путем создания внутренних запасов, решение столь же древнее, как и сама добыча полезных ископаемых. Однако сегодняшнее массовое стремление к экологически чистой энергии на внутреннем и глобальном уровнях не может быть решено с помощью небольших запасов.Возможны варианты — помимо отказа от увеличения количества зеленой энергии — просто принять большую стратегическую зависимость или увеличить внутреннюю добычу. [88]

Радикальное ускорение стратегических зависимостей зеленой энергии

США за последние полвека достигли стратегической энергетической независимости. Это произошло после десятилетий политической, экономической и геополитической обеспокоенности по поводу зависимости от импорта природного газа и, в частности, нефти. Теперь страна производит больше газа, чем потребляет, и, таким образом, является нетто-экспортером; он также обеспечивает 90% чистых потребностей в нефти и, таким образом, является по существу стратегически независимым.Как и в случае с сельскохозяйственной продукцией, где США также являются нетто-экспортером, достижение чистой независимости не устраняет необходимости в импорте или его стоимости как части общей сложной структуры товарных бирж. Но стратегическая «изоляция», а также геополитическая «мягкая сила» проистекают из позиции «доминирования» в товарах, критически важных для национального выживания. [89] Хотя еще предстоит увидеть, какой ущерб будет нанесен внутреннему производству энергии в период посткоронавирусной рецессии, теперь ясно, что страна обладает значительными возможностями в области экспорта стратегических углеводородов и .Учитывая, что 56% всей энергии Америки приходится на нефть и газ, это достижение имеет глубокие стратегические последствия.

С другой стороны, на сегодняшний день только 4% общих внутренних потребностей в энергии обеспечивается ветровыми и солнечными машинами, а батареи обеспечивают менее 0,5% внутренних автомобильных дорог. Около 90% солнечных панелей импортируются. [90] Даже если бы панели были собраны здесь, США производят только 10% мировых поставок критически важного кремниевого материала. Китай производит половину.[91] Что касается ветряных турбин, США импортируют около 80% электрических компонентов (т. Е. Исключая стекловолокно и сталь). [92] И хотя Tesla (на которую приходится почти 80% всех продаж электромобилей на внутреннем рынке) [93] производит внутри страны, практически все важнейшие полезные ископаемые происходят из-за границы.

Таким образом, любое значительное увеличение крошечной доли экологически чистых машин в внутренней энергии радикально увеличит импорт либо этих машин, либо полезных ископаемых зеленой энергии, либо того и другого. Объемы импорта будут беспрецедентными.

Стратегические последствия использования экологически чистых источников энергии не ускользнули от внимания в Европе. Анализ, проведенный Гаагским центром стратегических исследований, резюмировал «аспект безопасности» стремления мира продвигать возобновляемые источники энергии. Анализ указывает на три очевидных макроэкономических тренда:

• Страны-производители полезных ископаемых будут набирать силу.
• Регионы с «большими неизведанными запасами полезных ископаемых» приобретут стратегическое значение.
• «Серьезность международных отношений сместится в сторону стран, которые обладают технологиями использования возобновляемых источников энергии и техническим ноу-хау в области полезных ископаемых для возобновляемых источников энергии».”

Гаага сухо отмечает, что «страны, зависящие от импорта, могут использовать военный потенциал для обеспечения безопасности минеральных ресурсов». [94]

Как следствие, похоже, что Европа могла бы принять политику, направленную на поощрение увеличения объемов внутренней добычи полезных ископаемых, идея, которая казалась столь же маловероятной несколько лет назад, как возможность ЕС поощрять бурение на нефть и природный газ. Но это именно то, что предлагается при «переоснащении» промышленной политики ЕС [95]. Ссылаясь на стратегические и экономические факторы, некоторые политики ЕС предлагают расширить местную добычу и переработку для удовлетворения минеральных потребностей зеленой энергии.Потенциальные горнодобывающие проекты были определены в 10 странах ЕС, включая редкоземельные элементы в Норвегии, кобальт в Финляндии и литий в Испании и Португалии. Это немалая ирония в том, что по мере того, как Европейский инвестиционный банк проводит политику по прекращению кредитования предприятий, занимающихся ископаемым топливом, [96] он реализует политику по кредитованию горнодобывающих проектов [97].

Еще неизвестно, как новообретенные горнодобывающие амбиции Европы будут встречены защитниками окружающей среды и различными зелеными партиями континента, учитывая их враждебное отношение к добывающей промышленности в целом.Незадолго до глобальной пандемии коронавируса начали вспыхивать протесты из-за планов по открытию новых европейских рудников [98], в ответ на которые отрасли раздули пиар-кампанию, чтобы попытаться управлять «неблагоприятным статусом добычи полезных ископаемых» [99]

В любом случае экологи по обе стороны Атлантики продолжают настаивать на расширении зеленой энергетики. [100] Как все это будет развиваться в мире после коронавируса, также еще предстоит увидеть. Но независимо от того, будет ли политика зеленой энергетики ускоряться или замедляться, существенные зависимости от полезных ископаемых, которые уже существуют, не изменятся, если U.С. учится любить или, по крайней мере, мириться с горнодобывающей промышленностью.

Политика безопасности цепочки поставок энергетических материалов: Dig More

Исследования, слушания в Конгрессе и анализ политики в течение нескольких десятилетий все указали на одни и те же два факта. [101] Во-первых, территории Соединенных Штатов содержат огромные запасы полезных ископаемых на сумму в триллионы долларов, включая все минералы, имеющие отношение к машинам, использующим экологически чистую энергию, не говоря уже о тех, которые имеют решающее значение для компьютеров и вооруженных сил.[102] Во-вторых, доля Америки во внутренних и мировых запасах полезных ископаемых продолжает сокращаться.

Точно так же десятилетия предложений, восходящих к Закону о стратегических материалах 1939 года, все предлагали список действий, которые каждый раз по сути идентичны. И все они сделали один центральный и очевидный вывод: основным средством уменьшения зависимости от импорта является увеличение добычи внутри страны. [103] Как указали Национальные академии наук в отчете о горнодобывающей промышленности за 1999 год: «Отсутствие своевременного, последовательного сотрудничества и участия всех федеральных, государственных и местных агентств, вовлеченных в процесс NEPA, приводит к чрезмерным затратам, задержкам и неэффективности.”[104]

В США один из самых длительных процессов выдачи разрешений в мире; инвесторы должны пройти через лабиринт десятков федеральных, государственных и местных правил. [105] Для ввода в эксплуатацию одного нового рудника может потребоваться от одного до трех десятилетий.106 Это сопоставимо с процессом выдачи разрешений, который обычно занимает около двух лет в Канаде и Австралии. [107] (В последнее время выдача разрешений в этих странах стала более сложной.) [108] США, наряду с Европой, проложили себе путь к гораздо большей зависимости от импорта.[109] Менее 10% мировых расходов на разведку полезных ископаемых приходится на землю США. [110]

В то же время политики и президенты США на протяжении многих лет радикально ограничили доступ к федеральным землям для разведки полезных ископаемых, не говоря уже о разработке. В западных штатах, где федеральное правительство контролирует почти 90% общей площади [111], почти половина этой территории закрыта для добычи полезных ископаемых. [112] Кроме того, в 1996 году Конгресс закрыл центр горнодобывающей промышленности Америки — Горное бюро, уволив большую часть персонала и распределив оставшихся между различными агентствами.[113]

В прошлом году администрация Трампа предложила увеличить добычу внутри страны. [114] В отчете Министерства торговли за 2019 год содержится более 60 рекомендаций; по сути, все они перекликаются с отчетами, сделанными в предыдущих аналогичных отчетах как демократической, так и республиканской администраций, и почти идентичны им. [115] У нас есть десятилетия почти идентичных призывов к действию. [116] Все это сводится к одной важной директиве: реструктурировать нормативно-правовую базу, чтобы инвесторы могли открывать и управлять местными шахтами.Сегодня есть одно другое: цифровая революция открывает значительные и даже радикально новые возможности для более рентабельной и экологически безопасной добычи и производства полезных ископаемых.

Значительный прогресс все еще возможен в фундаментальных науках о материалах и химии [117], в том числе в методах сокращения использования опасных химикатов, необходимых для очистки минералов и переработки. [118] Но, как и в промышленном секторе в целом, именно в области программного обеспечения будут обнаружены одни из самых больших достижений в производительности и безопасности.[119] Программное обеспечение и цифровые технологии наконец-то в достаточной степени улучшились, чтобы начать приносить выгоды в «жестких» отраслях, таких как горнодобывающая промышленность и производство, как в «мягких» отраслях, таких как новости и развлечения. [120] Например, в шахтах только начали использовать автоматические буровые установки и грузовики. [121]

Некоторые бесстрашные предприниматели продолжают продвигать развитие горнодобывающей промышленности в США, от огромного потенциала для добычи меди, золота и молибдена на Аляске [122] до месторождения редкоземельных металлов в Раунд-Топ, штат Техас, [123] и (также в Техасе) первый за пределами Китая завод по переработке редкоземельных руд.[124] Последнее, совместное предприятие австралийских, японских и американских компаний, планировалось начать в 2021 году. [125]

Но это знамение времени — и иллюстрация того, что защитники зеленых не сумели связать точки с реальностью — когда оно было представлено в прошлом году, предложение администрации о расширении добычи полезных ископаемых внутри страны было встречено партизанской критикой как «постыдное» и вредное. в окружающую среду. [126] Но, призывая к таким вещам, как накопление запасов (особенно для национальной обороны), больший доступ к федеральным землям, финансовая поддержка и ускоренное получение разрешений, сегодняшняя администрация следует тем же предложениям, которые неоднократно выдвигались предыдущими администрациями обеих политических партий на протяжении многих десятилетий.

Действительно, призыв администрации к действию очень напоминает закон, принятый 40 лет назад на двухпартийной основе и подписанный президентом Картером. В этом законе, в Законе о национальной политике в области материалов и полезных ископаемых, исследованиях и разработках 1980 года, конкретно содержится призыв к равным усилиям по добыче полезных ископаемых и охране окружающей среды [127].

Чтобы обеспечить мотивацию и опыт, необходимые для реанимации отечественной горнодобывающей промышленности — действие, которое принесет выгоду всем отраслям, зависящим от полезных ископаемых, — Конгрессу следует обновить закон о горной добыче 1980 года.И новое законодательство должно, в частности, включать планы:

• Воскресите Горное бюро, чтобы обеспечить центр экспертных знаний, которые в настоящее время отсутствуют, необходимые для предоставления всеобъемлющих и независимых знаний в области технологий горнодобывающей промышленности.


• Непосредственно увязывайте все субсидии и предписания для зеленой энергетики с политикой, поддерживающей расширение отечественной добычи и переработки полезных ископаемых.

Даже без субсидий, мандатов и политики, благоприятствующей «зеленой» энергии, в будущем как для Америки, так и для остального мира будет гораздо больше ветряных и солнечных ферм и гораздо больше электромобилей.Это произойдет именно потому, что эти технологии стали достаточно зрелыми, чтобы играть важную роль. И учитывая масштабы сдерживаемого глобального спроса на энергоносители и энергопотребляющие машины и услуги — особенно после того, как мир пытается выйти из рецессии — это правда, а не лозунг, что миру понадобится «все вышеперечисленное» в энергоснабжение.

Эти реалии в сочетании с неизменной реальностью того, что «зеленые» машины требуют огромного количества энергетических минералов, возможно, могут образовать общее пересечение интересов, поддерживающее расширение отечественной добычи полезных ископаемых.В конце концов, это было бы стратегической и экономической выгодой для Соединенных Штатов, независимо от дебатов о том, является ли зеленая энергия заменой углеводородов, которой они не являются, или значительным новым и ценным энергетическим сектором, которым она, несомненно, является .

Сноски

См. Сноски в PDF

Горнодобывающая промышленность в Колорадо

Государственный и государственный реестр

Горнодобывающая промышленность, несомненно, была самой значительной отраслью в Колорадо девятнадцатого и начала двадцатого века и остается важной с тех пор.Золотая лихорадка Пика Пика принесла в регион беспрецедентное количество людей, что, в свою очередь, привело к мощным социальным, экономическим и политическим изменениям, которые привели к созданию территории Колорадо в 1861 году, кульминацией которой стало принятие Колорадо в Союз в 1876 году.

Горнодобывающая промышленность на всех ее этапах оставалась главным двигателем экономики Колорадо до начала двадцатого века. Отрасль также способствовала значительному технологическому прогрессу, что в сочетании с профессиональным изучением всех аспектов отрасли имело мощные последствия для глобальной экспансии отрасли как в девятнадцатом, так и в двадцатом веках.Несмотря на то, что его иногда высмеивают как отрасль «мама и папа» и причудливые руины, разработка полезных ископаемых в Столетии Столетия отражала и вносила свой вклад в драматические промышленные и технологические достижения конца девятнадцатого и двадцатого веков. Более того, мощный прогресс промышленной добычи металлов в сочетании с огромной добычей угля внес неизмеримый вклад в государственное, национальное и международное развитие.

В этом документе представлен базовый исторический обзор горнодобывающей деятельности и связанных с ней технологий, чтобы помочь специалистам по культурным ресурсам, землевладельцам и менеджерам, а также широкой общественности в выявлении и оценке горнодобывающих и связанных с ними объектов в соответствии с критериями приемлемости, установленными Национальным комитетом. Реестр исторических мест.В документе основное внимание уделяется трем тесно связанным горнодобывающим отраслям — драгоценным и цветным металлам, углю и промышленным металлам. Географическая зона включает весь штат Колорадо, хотя добыча полезных ископаемых, особенно металлических руд, велась в основном в горной западной половине штата. Как следует из названия документа, исторический контекст связан с бизнесом и технологиями основных горнодобывающих функций по добыче, обогащению и переработке. Также обсуждается развитие железнодорожного транспорта, поскольку железные дороги и горнодобывающая промышленность росли, процветали и приходили в упадок в симбиотических отношениях.

Документ развивает четыре исторических контекста:

• Добыча драгоценных и недрагоценных металлов в Колорадо: 1858-2005 гг.
• Угольная промышленность в Колорадо: 1858-2005
• Промышленная металлургия в Колорадо: 1870-2005
• Горные технологии, методы и оборудование в Колорадо: 1858-2005

В документе определены восемь типов свойств, связанных с четырьмя контекстами:

1. Россыпная шахта
2. Проспект Хардрок
3. Рудник Hardrock
4. Карьер
5. ГОК
6. Медеплавильный завод
7. Угольная шахта
8. Горное поселение и резиденция

Сопроводительная документация принята Национальным регистром 18.09.2008.

Следующие объекты недвижимости, которые в настоящее время внесены в Национальный реестр, официально связаны с этим заявлением о множестве объектов собственности.

китайских майнеров биткойнов присматривают за сайтами в богатой энергоресурсами Канаде

МОНРЕАЛЬ / ШАНХАЙ (Рейтер) — Китайская Bitmain Technologies присматривается к сайтам добычи биткойнов в Квебеке, сообщил Reuters представитель компании, поскольку ожидания потенциального преследования Китая в отношении добычи криптовалюты заставляют энергию -богатая канадская провинция — привлекательная альтернатива.

ФОТО: компьютеры для майнинга биткойнов изображены на майнинговой ферме Bitmain недалеко от Кефлавика, Исландия, 4 июня 2016 года. REUTERS / Jemima Kelly / File Photo

Китай превратился в один из крупнейших мировых источников добычи криптовалюты, но есть признаки Пекин уделяет более пристальное внимание игрокам сектора и может попросить местные власти отрегулировать их энергопотребление. Bitmain Technologies, оператор некоторых из крупнейших майнинговых ферм в стране, входит в число нескольких компаний, стремящихся к расширению за рубежом.

Представитель Bitmain Нишант Шарма сообщил в пятницу по электронной почте, что компания изучает сайты в Квебеке и ведет переговоры с региональными властями провинции. Также планируется расширение в Швейцарии.

Майнинг биткойнов потребляет большое количество энергии, потому что он использует компьютеры для решения сложных математических задач для проверки транзакций в криптовалюте, которые записываются в блокчейн или цифровую книгу. Первый майнер, решивший проблему, получает вознаграждение в биткойнах, а транзакция добавляется в цепочку блоков.

Хотя Пекин не издал официального указа о биткойн-шахтах, два китайских майнера сообщили Reuters, что местные власти стали более неохотно допускать расширение и начали закрывать некоторые шахты в конце 2017 года, когда Китай ограничил криптовалюты.

В сентябре прошлого года власти Китая запретили так называемые первичные предложения монет и приказали биржам криптовалюты в Пекине прекратить торговлю.

«Мы и, насколько я понимаю, многие наши коллеги, уже строим планы поехать за границу», — сказал Ли Вэй, исполнительный директор ZQMiner, компании из Ухани, которая продает оборудование для майнинга биткойнов и имеет шахты в трех провинциях Китая. .

Во всем мире регулирующие органы все чаще выражают озабоченность по поводу криптовалют, которые не поддерживаются никаким центральным банком, из-за их нестабильности и опасений по поводу рисков для инвесторов. Китай, в котором действует строгий контроль за капиталом, также обеспокоен тем, что криптовалюты могут способствовать незаконным потокам средств и создавать финансовые риски.

В Канаде компания Hydro Quebec описала потенциальную воронку продаж около 30 крупных майнеров криптовалюты после того, как кампания коммунального предприятия по привлечению центров обработки данных в провинцию вызвала волну интереса со стороны майнеров биткойнов в 2017 году.

«Из пяти крупнейших в мире игроков на блокчейне у нас есть как минимум три или четыре», — сказал Дэвид Винсент, директор по развитию бизнеса в Hydro Quebec distribution, в интервью в среду.

МАНИТОБА ТАКЖЕ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНАЯ

Стефан Паке, вице-президент Montreal International, который способствует иностранным инвестициям в крупнейший город провинции, назвал Квебек местом «зеленого биткойна».

Согласно Hydro Quebec, в провинции имеется избыток энергии, эквивалентный 100 тераватт-часам за 10 лет.Один тераватт-час обеспечивает электроэнергию 60 000 домов в Квебеке в течение года.

Ни Hydro Quebec, ни Montreal International не разглашают имена заинтересованных горняков. Винсент сказал, что компании рассматривают возможность работы от 20 мегаватт, размером с центр обработки данных, до площадок размером до 300 мегаватт, размером с небольшой алюминиевый завод.

Он ожидает, что некоторые крупные компании начнут свою деятельность в Квебеке в этом году и в начале 2019 года. Представитель Bitmain сказал, что Bitmain ведет майнинг в Канаде с 2016 года, но не сказал, где.

Задача майнеров — найти существующие объекты в Квебеке, где уже есть здания и другая инфраструктура для использования большого количества энергии, необходимой для майнинга криптовалюты. Ввод в эксплуатацию нового объекта займет около года.

«У нас есть энергия», — сказал Эрик Филион, вице-президент отдела распределения Hydro Quebec. «Это вопрос быстрого поиска земли и зданий».

Hydro Quebec, предлагающая одни из самых низких тарифов на электроэнергию в Северной Америке, взимает промышленный тариф в размере 0 долларов.0248 за киловатт-час (кВт / ч) (2,48 цента США) для центров обработки данных и 0,0394 доллара США / кВт · ч (3,94 цента США) для клиентов, использующих криптовалюту. По словам Филиона, покупателям придется взять на себя другие начальные затраты.

Текстильные и целлюлозно-бумажные предприятия особенно привлекательны для компаний, занимающихся добычей криптовалют.

Ален Бурдаж, вице-президент компании Resolute Forest Products Inc RFP.N, находящейся в Монреале, сказал по телефону, что с компанией связались криптовалютные компании по поводу возможности совместного использования своих существующих производственных площадок или тех, которые больше не используются.

«Мы внимательно на это смотрим», — сказал он. «Это интересная возможность, которая может принести пользу».

В провинции Манитоба в центральной Канаде провинциальная государственная коммунальная компания Manitoba Hydro за последние три месяца направила более 100 запросов от майнеров криптовалюты о конкретных сайтах, сообщил представитель компании.

Интерес представляют североамериканские брокеры, которые представляют китайских инвесторов, которых привлекла дешевая энергия Манитобы и потенциальное снижение требований к охлаждению, сообщил официальный представитель Брюс Оуэн.По его словам, он работает с двумя крупномасштабными операциями с криптовалютой, которые хотят открыть в Манитобе.

Тем не менее, тарифы на электроэнергию в Манитобе могут скоро вырасти. Manitoba Hydro просит совет по коммунальным предприятиям провинции одобрить повышение тарифов на 7,9 процента по всем направлениям с 1 апреля 2018 года. Это намного больше, чем изменения тарифов на коммунальные услуги, предложенные в прошлом году в других провинциях, включая 0,7 процента в Квебеке, по данным Manitoba. Гидравлические данные.

Репортаж Эллисон Лэмперт в Монреале, Александры Харни и Бренды Го в Шанхае; Дополнительная отчетность Рода Никеля в Калгари; Редакция Гранта Маккула и Раджу Гопалакришнана

Бокситы | The Aluminium Association

Quick Read

Бокситовая руда является основным источником алюминия в мире.Сначала руду необходимо химически обработать для получения глинозема (оксида алюминия). Затем глинозем плавится с использованием процесса электролиза для получения чистого металлического алюминия. Бокситы обычно встречаются в верхнем слое почвы в различных тропических и субтропических регионах. Руду добывают в результате экологически ответственных операций по вскрышным работам. Наиболее богатые запасы бокситов находятся в Африке, Океании и Южной Америке. По прогнозам, запасов хватит на века.

Полезные факты

• Алюминий необходимо очистить от руды.
  Хотя алюминий является наиболее распространенным металлом на Земле (в общей сложности 8 процентов коры планеты), этот металл слишком реактивен с другими элементами, чтобы возникать в естественных условиях.Бокситовая руда, перерабатываемая двумя способами, является основным источником алюминия.
• Сохранение земель является ключевым направлением отрасли
  В среднем 80 процентов земель, добываемых для добычи бокситов, возвращаются в его естественную экосистему. Верхний слой почвы с участка добычи хранится, поэтому его можно заменить в процессе восстановления.
• Запасов хватит на века
  Хотя спрос на алюминий быстро растет, запасов бокситов, оцениваемых в настоящее время в 40–75 миллиардов метрических тонн, по прогнозам, хватит на века.Гвинея и Австралия обладают двумя крупнейшими доказанными запасами.
• Богатые запасы бокситов
  Во Вьетнаме есть богатые запасы бокситов. В ноябре 2010 года премьер-министр Вьетнама объявил, что запасы бокситов в стране могут составить до 11 миллиардов тонн.

Бокситы 101

Бокситовая руда — главный источник алюминия в мире

Боксит — это горная порода, образованная из красноватого глинистого материала, называемого латеритной почвой, и чаще всего встречается в тропических или субтропических регионах.Бокситы в основном состоят из соединений оксида алюминия (глинозема), кремнезема, оксидов железа и диоксида титана. Примерно 70 процентов мирового производства бокситов перерабатывается с помощью химического процесса Байера в глинозем. Затем глинозем превращается в чистый металлический алюминий с помощью электролитического процесса Холла-Эру.

Добыча бокситов

Бокситы обычно находятся на поверхности земли, и их можно рентабельно добывать. Промышленность взяла на себя ведущую роль в усилиях по охране окружающей среды.Когда земля очищается перед добычей, верхний слой почвы хранится, чтобы его можно было заменить во время реабилитации. В процессе вскрыши боксит дробится и вывозится из шахты на глиноземный завод. После завершения горных работ верхний слой почвы заменяется, и территория подвергается процессу восстановления. Когда руда добывается в лесных районах, в среднем 80 процентов земли возвращается в ее естественную экосистему.

Добыча и запасы

Ежегодно добывается более 160 миллионов тонн бокситов.Лидерами по добыче бокситов являются Австралия, Китай, Бразилия, Индия и Гвинея. Запасы бокситов оцениваются в 55–75 миллиардов метрических тонн, в основном распределенных по Африке (32 процента), Океании (23 процента), Южной Америке и Карибскому бассейну (21 процент) и Азии (18 процентов). В Соединенных Штатах есть небольшие запасы бокситовой руды, расположенные в Арканзасе, Алабаме и Джорджии. Однако сегодня в Соединенных Штатах добыча полезных ископаемых ведется очень мало.

Взгляд в будущее: дальнейшее совершенствование усилий по восстановлению окружающей среды

Цели восстановления окружающей среды продолжают продвигаться.Ведущим примером является проект восстановления биоразнообразия, осуществляемый в Западной Австралии. Цель: восстановить эквивалентный уровень богатства видов растений на реабилитированных территориях, равный не заминированному лесу Джарра. (Лес Джарра — это высокий открытый лес. Доминирующим деревом является Eucalyptus marginata.)

Ле Бо, родина бокситов

Бокситы были названы Пьером Бертом в честь деревни Ле Бо.