Daripada kobalt kepada tungsten: bagaimana kereta elektrik dan telefon pintar mencetuskan jenis baharu emas

Apa yang ada dalam barangan anda? Kebanyakan kita tidak memikirkan bahan-bahan yang menjadikan kehidupan moden mungkin. Namun teknologi seperti telefon pintar, kenderaan elektrik, TV skrin besar dan penjanaan tenaga hijau bergantung pada pelbagai unsur kimia yang kebanyakan orang tidak pernah mendengarnya. Sehingga akhir abad ke-20, ramai yang dianggap sebagai rasa ingin tahu semata-mata - tetapi kini mereka penting. Malah, telefon bimbit mengandungi lebih satu pertiga daripada unsur dalam jadual berkala.

Memandangkan lebih ramai orang mahukan akses kepada teknologi ini, permintaan untuk elemen kritikal semakin meningkat. Tetapi bekalan tertakluk kepada pelbagai faktor politik, ekonomi dan geologi, mewujudkan harga yang tidak menentu serta potensi keuntungan yang besar. Ini menjadikan pelaburan dalam perlombongan logam ini sebagai perniagaan yang berisiko. Di bawah ialah beberapa contoh elemen yang kami harapkan yang telah menyaksikan kenaikan harga yang mendadak (dan beberapa kejatuhan) dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

Kobalt

Kobalt telah digunakan selama berabad-abad untuk mencipta kaca biru dan sayu seramik yang menakjubkan. Hari ini ia merupakan komponen kritikal dalam aloi super untuk enjin jet moden, dan bateri yang memberi kuasa kepada telefon dan kereta elektrik kami. Permintaan untuk kenderaan ini telah meningkat dengan pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan pendaftaran di seluruh dunia meningkat tiga kali ganda daripada 200,000 pada 2013 kepada 750,000 pada 2016. Jualan telefon pintar juga meningkat – kepada lebih 1.5 bilion pada 2017 – walaupun penurunan pertama pada penghujung tahun mungkin menunjukkan bahawa sesetengah pasaran kini tepu.

Di samping permintaan daripada industri tradisional, ini membantu menaikkan harga kobalt daripada £15 sekilogram kepada hampir £70 sekilogram dalam tempoh tiga tahun lepas. Afrika dari segi sejarah merupakan sumber terbesar bagi mineral kobalt tetapi peningkatan permintaan dan kebimbangan mengenai keselamatan bekalan bermakna lombong baharu dibuka di kawasan lain seperti AS. Tetapi dalam ilustrasi ketidaktentuan pasaran, peningkatan pengeluaran telah menyebabkan harga jatuh sebanyak 30% dalam beberapa bulan kebelakangan ini.

Unsur nadir bumi

"bumi nadir" adalah sekumpulan 17 unsur. Walaupun namanya, kita kini tahu bahawa ia tidak begitu terhad, dan ia paling biasa diperolehi sebagai hasil sampingan daripada perlombongan besi, titanium atau uranium berskala besar. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pengeluaran mereka telah dikuasai oleh China, yang telah menyediakan lebih 95% daripada bekalan global.

Nadir bumi digunakan dalam kenderaan elektrik dan turbin angin, di mana dua unsur, neodymium dan praseodymium, adalah penting untuk membuat magnet berkuasa dalam motor elektrik dan penjana. Magnet sedemikian juga terdapat dalam semua pembesar suara dan mikrofon telefon.

Harga untuk nadir bumi yang berbeza berbeza-beza dan turun naik dengan ketara. Sebagai contoh, didorong oleh pertumbuhan dalam kenderaan elektrik dan kuasa angin, harga neodymium oksida memuncak pada akhir 2017 pada £93 sekilogram, dua kali ganda harga pertengahan 2016, sebelum kembali ke paras sekitar 40% lebih tinggi daripada 2016. Kemeruapan dan ketidakamanan sedemikian bekalan bermakna lebih banyak negara sedang mencari sumber nadir bumi mereka sendiri atau mempelbagaikan bekalan mereka dari China.

galium

Gallium adalah unsur pelik. Dalam bentuk logamnya, ia boleh cair pada hari yang panas (melebihi 30°C). Tetapi apabila digabungkan dengan arsenik untuk membuat gallium arsenide, ia menghasilkan semikonduktor berkelajuan tinggi yang berkuasa yang digunakan dalam mikro-elektronik yang menjadikan telefon kita begitu pintar. Dengan nitrogen (gallium nitride), ia digunakan dalam pencahayaan tenaga rendah (LED) dengan warna yang betul (LED dahulunya hanya merah atau hijau sebelum gallium nitride). Sekali lagi, galium dihasilkan terutamanya sebagai hasil sampingan perlombongan logam lain, kebanyakannya untuk besi dan zink, tetapi tidak seperti logam tersebut harganya meningkat lebih daripada dua kali ganda sejak 2016 kepada £315 sekilogram pada Mei 2018.

Indium

Indium ialah salah satu unsur logam yang jarang ditemui di bumi namun anda mungkin melihatnya setiap hari kerana semua skrin rata dan sentuh bergantung pada lapisan indium timah oksida yang sangat nipis. Unsur ini diperolehi kebanyakannya sebagai hasil sampingan perlombongan zink dan anda mungkin hanya mendapat satu gram indium daripada 1,000 tan bijih.

Walaupun jarang, ia masih merupakan bahagian penting peranti elektronik kerana pada masa ini tiada alternatif yang berdaya maju untuk mencipta skrin sentuh. Walau bagaimanapun, saintis berharap bentuk karbon dua dimensi yang dikenali sebagai graphene boleh memberikan penyelesaian. Selepas penurunan besar pada 2015, harga kini telah meningkat sebanyak 50% pada paras 2016-17 kepada sekitar £350 sekilogram, didorong terutamanya oleh penggunaannya dalam skrin rata.

Tungsten

Tungsten adalah salah satu unsur yang paling berat, dua kali lebih padat daripada keluli. Kami pernah bergantung padanya untuk menerangi rumah kami, apabila mentol pijar gaya lama menggunakan filamen tungsten nipis. Tetapi walaupun penyelesaian pencahayaan tenaga rendah telah menghapuskan mentol lampu tungsten, kebanyakan kita masih akan menggunakan tungsten setiap hari. Bersama-sama dengan kobalt dan neodymium, itulah yang membuatkan telefon kami bergetar. Ketiga-tiga elemen digunakan dalam jisim kecil tetapi berat yang diputar oleh motor di dalam telefon kami untuk mencipta getaran.

Tungsten yang digabungkan dengan karbon juga menghasilkan seramik yang sangat keras untuk alat pemotong yang digunakan dalam pemesinan komponen logam dalam industri aeroangkasa, pertahanan dan automotif. Ia digunakan dalam bahagian tahan haus dalam pengekstrakan minyak dan gas, perlombongan dan mesin pengorek terowong. Tungsten juga terlibat dalam pembuatan keluli berprestasi tinggi.

Bijih tungsten ialah salah satu daripada beberapa mineral yang baru dilombong di UK, dengan lombong bijih tungsten-timah yang tidak aktif berhampiran Plymouth dibuka semula pada tahun 2014. Lombong itu mengalami masalah kewangan disebabkan oleh harga bijih global yang tidak menentu. Harga turun dari 2014 hingga 2016 tetapi sejak itu pulih kepada nilai awal 2014 memberikan sedikit harapan untuk masa depan lombong.


Masa siaran: Dis-27-2019