Kritische Mineralien: Erkenntnisse aus einem aktuellen Workshop

Beia Spiller und Michael A. Toman

Datum

30. August 2023

Bild

NamLong Nguyen / Shutterstock

Erkenntnisse darüber, wie die Vereinigten Staaten einen sicheren und erschwinglichen Zugang zu den kritischen Mineralien erreichen können, die für die Produktion von Elektrofahrzeugen benötigt werden, aus einem kürzlich bei Resources for the Future abgehaltenen Workshop.

Während der Trend zur Elektrifizierung der Fahrzeugflotte an Fahrt gewinnt, wächst die Sorge, dass kritische Mineralien, die wichtigsten Rohstoffe für die Batterien von Elektrofahrzeugen (EV), zu einem Engpass werden könnten. Kupfer, das kürzlich als kritisches Material identifiziert wurde, wird auch für die Ladeinfrastruktur benötigt.

Mehrere Fragen sind in den Vordergrund der Diskussion rund um die Elektrifizierung von Fahrzeugen gerückt: Wird kritischer Mineralienmangel die Batterieproduktion einschränken? Werden die Kosten für kritische Mineralien so stark steigen, dass Batterien und damit Elektrofahrzeuge zu teuer werden? Wie könnten die mit diesen Mineralien verbundenen ökologischen, sozialen und geopolitischen Bedenken gemildert werden?

Im Juli 2023 veranstaltete Resources for the Future einen nichtöffentlichen Workshop mit über 20 Interessenvertretern aus der Regierung, Nichtregierungsorganisationen, der Wissenschaft sowie der Mineral- und Automobilindustrie, um viele dieser Herausforderungen zu diskutieren, Bereiche mit Übereinstimmungen und Meinungsverschiedenheiten zu diesen Themen aufzudecken und Identifizieren Sie Fragen, die weiterer Forschung bedürfen. Der Workshop behandelte Themen wie Lieferketten, Sicherheit, Genehmigungen, Richtlinien zur Förderung der Versorgung mit inländischen kritischen Mineralien und Strategien zur Verbesserung der Flexibilität der Nachfrage nach kritischen Mineralien. In diesem Blogbeitrag besprechen wir einige wichtige Erkenntnisse aus dem Treffen.

Um diese Probleme zu untersuchen, werden Forscher Daten benötigen, doch Daten zu kritischen Mineralien – insbesondere im Zusammenhang mit ihren Lieferketten – sind spärlich. Das US Geological Survey National Minerals Information Center (USGS NMIC) ist die umfassendste und zuverlässigste Quelle öffentlich zugänglicher Informationen über Nicht-Brennstoffmineralien. Für mehr als 80 verschiedene Mineralrohstoffe veröffentlicht NMIC nationale und internationale Informationen zu einer Vielzahl von Themen wie Mineralreserven, Verarbeitung, Nachfrage, Preise und Eigentumsverhältnisse. Dennoch sind weitere Informationen erforderlich, um die Mineralmärkte und Lieferketten angemessen zu verstehen. Um diesen Bedarf zu decken, haben frühere Ausschüsse des National Research Council empfohlen, dass NMIC ähnlich wie die US Energy Information Agency organisiert werden sollte, mit vergleichbaren Ressourcen, Autorität und Autonomie.

Obwohl die US-Regierung die Mengen an Mineralien kennt und meldet, die auf Staatsgrundstücken abgebaut werden, besteht bei Bundesgrundstücken eine Informationslücke, da Lizenzgebühren auf Staatsgrundstücken, nicht aber auf Bundesgrundstücken erhoben werden. Diese Wissenslücke schränkt das Verständnis der potenziellen zukünftigen Versorgung mit kritischen Mineralien auf Bundesgebieten ein – ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Behandlung von Genehmigungsfragen.

Der Besitz von Minen und Verarbeitungsanlagen weltweit ist auch wichtig für die Bewertung der globalen Marktmacht großer Lieferanten, die internationale und inländische Quellen kritischer Mineralien mitfinanzieren und Miteigentümer sind. Wie oben erwähnt, versucht USGS, diese Informationen zu verfolgen, aber die Eigentümer ändern sich schnell, sodass die Daten unvollständig sind.

Auch die Preisgestaltung kritischer Mineralien ist schwer zu klären. Obwohl einige Spottransaktionen stattfinden, spielt China eine große Rolle bei der Preisgestaltung, da China der Ursprung des größten Teils des weltweiten Angebots an verarbeiteten Mineralien für Elektrofahrzeugbatterien ist. Da die Preisgestaltung nicht transparent ist, ist es schwierig zu beurteilen, wie wettbewerbsfähig die Preisgestaltung sein könnte und wie sich Angebots- oder Nachfrageänderungen auf die Preise auswirken würden.

Schließlich liegen nur wenige öffentlich verfügbare Daten zur Genehmigung vor, was es schwierig macht, Richtlinien zur Verbesserung des Genehmigungsprozesses zu entwickeln und zu bewerten. Die Workshop-Teilnehmer waren sich einig, dass die vollständige Genehmigung und Errichtung einer Mine in den Vereinigten Staaten mit langen Wartezeiten verbunden ist, aber welcher Anteil dieser Zeit auf das Genehmigungsverfahren selbst zurückzuführen ist, bleibt unklar. An der Genehmigung sind mehrere Behörden auf unterschiedlichen Regierungsebenen beteiligt, und umfassende Daten zu den Genehmigungsverfahren wurden nicht zusammengestellt. Obwohl Anekdoten darauf hindeuten, dass die Vereinigten Staaten länger brauchen, um Minen zu genehmigen als andere vergleichbare Länder, sind die Daten zu den Wartezeiten zu begrenzt, als dass wir eindeutige Schlussfolgerungen ziehen könnten. Einige Teilnehmer meinten, dass diese Genehmigungsprobleme nicht nur in den Vereinigten Staaten auftreten, sondern auch in anderen entwickelten Ländern auftreten, die erhebliche Schutzmaßnahmen für die Umwelt und die Gemeinschaften vorsehen.

Die Teilnehmer des Workshops waren sich einig, dass die Steigerung der heimischen Kapazität zur Gewinnung und Verarbeitung kritischer Mineralien ein wichtiges Ziel ist. Es gab jedoch unterschiedliche Ansichten darüber, inwieweit dieser Ausbau die Verfügbarkeit von wettbewerbsfähigen Lieferungen deutlich erhöhen könnte. Den Meinungsverschiedenheiten unter den Teilnehmern liegen zwei Schlüsselthemen zugrunde.

Erstens produzieren die Vereinigten Staaten derzeit nur sehr geringe Mengen der kritischen Mineralien, die für Batterien von Elektrofahrzeugen benötigt werden, und USGS-Statistiken zeigen nur begrenzte verfügbare Mengen kritischer Mineralreserven. Das geringe Angebot wirft Fragen über die Fähigkeit der USA auf, die Produktion kurz- bis mittelfristig erheblich zu steigern. Teilnehmer, die dieser Sichtweise nicht zustimmten, argumentierten, dass die US-Reserven viel größer sein könnten, wenn die Bergbauexploration weniger durch bundesstaatliche Landnutzungsvorschriften behindert würde, eine Sichtweise, die von anderen Teilnehmern bestritten wurde.

Zweitens waren viele Teilnehmer der Meinung, dass die bestehenden Maßnahmen nur begrenzte Auswirkungen auf die Steigerung der heimischen Gewinnung haben würden, selbst wenn mehr inländische Ressourcen entdeckt würden. Beispielsweise erfordern die Steuergutschriften für Elektrofahrzeuge im Inflation Reduction Act, dass die Mineralien in den Batterien aus inländischen Quellen oder aus Ländern stammen, mit denen die Vereinigten Staaten Freihandelsabkommen haben; Mehrere Workshop-Teilnehmer waren jedoch der Meinung, dass diese Kredite keinen sehr starken Anreiz für die Exploration und den Abbau neuer kritischer Mineralien in den Vereinigten Staaten darstellten.

Die Workshop-Teilnehmer waren sich einig, dass der Widerstand der Interessengruppen ein wesentlicher Grund für die Verzögerungen bei der Genehmigung und Eröffnung neuer Minen in den Vereinigten Staaten war. Jüngste Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die meisten heimischen Reservate im Umkreis von 35 Meilen um das Land der Ureinwohner befinden. Diese Beobachtung unterstreicht, dass ein erfolgreicher Ausbau der Exploration und Gewinnung kritischer Mineralien eine frühzeitige, konsequente, glaubwürdige, transparente und gerechte Beteiligung der Gemeinschaft und der Interessengruppen erfordert. Der Schlüssel zur Entwicklung von Plänen, die die Auswirkungen reduzieren und gerechte Ergebnisse erzielen, wird darin liegen, die Anliegen der lokalen Gemeinschaften zu verstehen und sicherzustellen, dass die Gemeindemitglieder Teil des Planungsprozesses sind. Zusätzliche objektive Daten darüber, wie der Bergbausektor bewährte Verfahren für das Engagement der Gemeinschaft im Vorfeld neuer Projekte übernimmt, wären ebenfalls nützlich.

Es gibt nicht-traditionelle Möglichkeiten, die inländischen Vorräte zu erhöhen, etwa die Steigerung der Rückgewinnung kritischer Mineralien als Nebenprodukte anderer Bergbauaktivitäten, die Gewinnung aus vorhandenen Abfällen und die Ausweitung des Recyclings. Allerdings sind diese Optionen derzeit kostenmäßig nicht wettbewerbsfähig. Darüber hinaus sind die derzeit für das Recycling verfügbaren Materialmengen im Vergleich zu den hohen anfänglichen Kapitalkosten, die für die Einrichtung des Recyclings erforderlich sind, zu gering. Investitionen in Forschung und Entwicklung (F&E), die die Kosten für den Zugang zu diesen Quellen senken, wären für die Steigerung der inländischen Kapazität wertvoll.

USGS-Daten zeigen, dass China derzeit einen erheblichen Marktanteil bei der Gewinnung und einen dominanten Anteil bei der Verarbeitung der kritischen Mineralien hat, die in Elektrofahrzeugbatterien verwendet werden. Die Workshop-Teilnehmer waren sich einig, dass diese Marktkonzentration Risiken für die Fähigkeit der Vereinigten Staaten birgt, erschwingliche und zuverlässige Versorgung mit kritischen Mineralien für die erweiterte Batterieproduktion sicherzustellen. Beispielsweise hat China kürzlich Graphitexporte nach Schweden zurückgehalten, und die Workshop-Teilnehmer deuteten an, dass diese Sanktion eine geopolitische strategische Reaktion auf Schwedens Entscheidung sei, der Nordatlantikpakt-Organisation beizutreten. Beamte in China haben gedroht, als Vergeltung für die Sanktionen den Export von Seltenerdelementen in die Vereinigten Staaten zurückzuhalten oder zu verbieten; Eine ähnliche Maßnahme ergriff China 2010 als Reaktion auf einen Territorialstreit mit Japan, der zu einem starken Preisanstieg führte.

Die Teilnehmer des Workshops schlugen Maßnahmen zum Umgang mit dieser Unsicherheit vor, obwohl jede mögliche Lösung ihre eigenen Herausforderungen mit sich bringt. Beispielsweise könnten die Vereinigten Staaten und andere große Importeure gemeinsam die Abhängigkeit von Importen aus „besorgniserregenden Ländern“ begrenzen. Dieser Ansatz würde jedoch einen ähnlichen Preisdruck nach oben erzeugen wie Exportbeschränkungen. Alternativ könnte die US-Regierung die inländische Verarbeitung subventionieren, um eine Alternative zur chinesischen Verarbeitung kritischer Mineralien zu schaffen. Um mit China preislich konkurrenzfähig zu werden, wären wahrscheinlich Subventionen erforderlich. Allerdings müssten die Subventionen möglicherweise über einen längeren Zeitraum fortgesetzt werden, was kostspielig wäre und die technische Innovation in der Branche behindern könnte. Darüber hinaus sind die Vereinigten Staaten für diese Tätigkeiten mit einem Mangel an Arbeitskräften konfrontiert. Wie bereits erwähnt, könnten nichttraditionelle Quellen für die Gewinnung kritischer Mineralien erschlossen werden, diese Optionen erfordern jedoch wahrscheinlich erhebliche Forschungs- und Entwicklungsausgaben, um sie kostenmäßig wettbewerbsfähig zu machen.

Angesichts der verschiedenen Hindernisse, die der Bewältigung der Unsicherheit kritischer Mineralien durch angebotsseitige Maßnahmen entgegenstehen, wird eine entscheidende Überlegung darin bestehen, technologische Innovationen zu nutzen, um die Batteriedesigns für Elektrofahrzeuge zu diversifizieren, insbesondere Designs, die kritische Mineralien einsparen, die knapper sind oder weniger zuverlässig geliefert werden. Ein aktuelles Beispiel ist der zunehmende Einsatz von Batterien ohne Kobalt (obwohl solche Batterien eine geringere Reichweite haben). Mehr Optionen für das Batteriedesign erhöhen die Flexibilität der Nachfrage nach kritischen Mineralien und verringern so die Anfälligkeit der USA für Engpässe oder hohe Preise. Kurzfristig ist die Flexibilität begrenzt, insbesondere angesichts der Notwendigkeit, dass Fahrzeughersteller Verpflichtungen beim Fahrzeugdesign eingehen müssen, um bestimmte Batterietechnologien zu berücksichtigen. Forschungs- und Entwicklungsgelder könnten jedoch zur Diversifizierung der Batteriechemie genutzt werden und so den Herstellern von Elektrofahrzeugen und Batterien zusätzliche Möglichkeiten bieten, mögliche Störungen bei der Versorgung mit bestimmten kritischen Mineralien zu beheben. Die Kosten für die erforderliche Forschung und Entwicklung müssen gegen die Vorteile einer größeren Anzahl verfügbarer Optionen für die Batteriechemie abgewogen werden, die weniger oder gar nicht von kritischen Mineralien abhängen, die knapper oder unzuverlässiger verfügbar sind.

Um einen reibungslosen Übergang zu einer elektrifizierten Fahrzeugflotte zu gewährleisten, sind erhebliche Anstrengungen erforderlich, um die potenziellen Engpässe zu überwinden, die durch kritische Mineralien entstehen. Wie wir in unserem letzten Workshop gelernt haben, sind diese Herausforderungen komplex und erfordern die koordinierte Aufmerksamkeit einer Vielzahl von Interessengruppen, darunter politische Entscheidungsträger auf Bundes- und Landesebene, Wirtschaftsführer, Wissenschaftler und Nichtregierungsorganisationen. Es müssen neue Richtlinien entwickelt und bestehende Richtlinien überarbeitet werden, um die Versorgung mit kritischen Mineralien zu diversifizieren, die Optionen für das Batteriedesign von Elektrofahrzeugen zu erweitern, Risiken zu reduzieren, die Kosten niedrig zu halten und Innovationen voranzutreiben.

Eine weitere klare Schlussfolgerung ist, dass die Vereinigten Staaten dies nicht alleine schaffen können. Die Bewältigung der Herausforderungen erfordert internationale Zusammenarbeit. Diese Zusammenarbeit kann die Koordinierung von F&E-Richtlinien und von Richtlinien zur Förderung wettbewerbsfähigerer und transparenterer Märkte für kritische Mineralien umfassen. Indem die Vereinigten Staaten außerdem daran arbeiten, die Umwelt- und Arbeitsergebnisse beim Abbau und der Verarbeitung kritischer Mineralien in befreundeten Ländern zu verbessern (z. B. durch die Minerals Security Partnership) und die Zahl der Länder zu erhöhen, mit denen sie Freihandelsabkommen haben, können sie niedrigere Ergebnisse erzielen -Kostengünstigere, sicherere sowie umweltfreundliche und sozialfreundliche Lieferketten für die kritischen Mineralien, die in Elektrofahrzeugbatterien verwendet werden.

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