Rolul cobaltului în industria auto: de la rafinarea petrolului la bateriile mașinilor electrice

Procesul de exploatare a cobaltului generează controverse legate de mediu și drepturile omului, însă metalul este esențial pentru întreaga industrie auto, întrucât este utilizat pentru rafinarea petrolului crud și producția de baterii pentru mașini electrice.

Pe acest platou înalt se află probabil unul dintre cele mai mari zăcăminte de cupru de pe continent. Cuprul devine unul dintre cele mai valoroase produse pe care le poate avea o țară, mai valoroase chiar decât aurul. Nativii din această zonă sunt calificați în mineritul cuprului și fierului și reprezintă o forță de muncă esențială pentru dezvoltarea acestor zăcăminte. 

Cercetașul american Frederick Russell Burnham despre regiunea Copperbelt (Centura de Cupru) din centrul Africii într-un raport trimis companiei miniere British South Africa Company în 1895. 

Frederick Russell Burnham avea dreptate: regiunea Copperbelt, care astăzi se află în părți din Zambia și Congo, găzduiește circa 6% din rezervele mondiale de cupru, mai mult decât orice altă țară din Africa. 

Ce nu știa Frederick Russell Burnham la vremea respectivă este că tot în Congo se află și cele mai mari rezerve de cobalt din lume. Potrivit datelor oficiale ale agenției americane United States Geological Survey (USGS), Republica Democrată Congo deține rezerve de 3,6 milioane de tone de cobalt, adică 50% din rezervele globale de 7,1 milioane de tone de cobalt. Australia (1,4 milioane de tone), Cuba (500.000 de tone), Filipine, Russia și Canada (câte 250.000 de tone) sunt alte țări cu zăcăminte majore, însă a aproximativ 70% din producția globală anuală de cobalt provine din Congo. 

Pe silențios dar de neoprit, electrificarea a luat pe sus lumea mobilității, cu avantaje evidente: o mașină electrică nu poluează, poate fi încărcată acum cu ușurință, presupune costuri reduse de întreținere și facilități fiscale. Misiunea Enel X Way este de accelera tranziția energetică în transport și construiește infrastructura de mobilitate în toată lumea.

Descoperă aici stațiile de încărcare potrivite pentru tine și mașina ta, acasă, la birou sau în tranzit.

Pe parcursul ultimelor decenii, cobaltul a căpătat o importanță tot mai mare în industria auto, datorită faptului că este una dintre cele 5 materii prime esențiale pentru producția de baterii Li-Ion. În același timp, modul în care este extras cobaltul, în special în minele din Congo, a generat numeroase critici la adresa compromisurilor pe care le face industria auto în tranziția spre mașini electrice. Aceeași critici ignoră însă complet o altă realitate: cobaltul este esențial pentru rafinarea petrolului crud din care sunt produși carburanții fosili precum benzina și motorina.   

Cum se exploatează cobaltul în Congo

Cobaltul este un metal gri lucios cu pigmenți de culoare albastră care se găsește în crusta terestră numai în combinații cu alte metale, în special cupru și nichel, alte două materii prime importante în numeroase domenii, inclusiv în industria auto. Pentru a obține cobalt, rocile din crusta terestră sunt exploatate în mine, preponderent de suprafață, și ulterior topite, pentru a separa compușii principali. 

În Congo, industria cobaltului este de departe cea mai importantă pentru acest stat african. Potrivit datelor furnizate de organizația britanică Institutul Cobalt, cobaltul asigură 90% din exporturile totale din Congo, iar cea mai mare parte a acestui metal este exploatată în mine de cupru și nichel operate de companii miniere. 

Cu toate acestea, circa 12% din producția de cobalt a țării provine de la mine artizanale, care sunt conduse, în mare parte, de diverși cetățeni aflați în strânsă legătură cu autoritățile centrale, dar și de “investitori privați”, în special de naționalitate chineză.  

Spre deosebire de minele standard unde se lucrează, în general, cu utilaje grele pentru exploatare, minele artizanale sunt suprafețe întinse de teren unde muncitorii sapă manual în pământ cu lopeți și chiar cu mâinile goale în căutarea cobaltului. Muncitorii provin din medii defavorizate și vin să lucreze împreună cu familia, inclusiv cu copiii, care joacă un rol esențial în acest proces: datorită constituției fizice, copiii se pot strecura mai ușor prin tuneluri în căutarea metalului prețios. 

Muncitori la o mină artizanală de cobalt din Congo.

Se estimează că în aceste mine artizanale lucrează în prezent între 100.000 și 200.000 de persoane, iar estimarea este atât de imprecisă din cauza faptului că cei mai mulți dintre muncitori lucrează fără forme legale, fără respectarea unor măsuri elementare de siguranță și fără respectarea drepturilor omului. De altfel, se întâmplă frecvent ca tunelurile săpate să se prăbușească în timp ce copiii sunt în interior pentru a culege roci din care să se extragă cobalt. 

Oamenii vin în aceste mine împreună cu familiile, sapă în pământ instabil, apoi își trimit copiii în tuneluri, iar tunelurile se prăbușesc. 

Michael Posner, directorul departamentului Stern Center for Business and Human Rights din cadrul Universității din New York

Și, chiar dacă nu ar exista acest risc, apare o altă problemă: studiile de specialitate arată că expunerea directă pe termen lung la praful de pe rocile care conțin cobalt poate conduce la apariția cancerului la plămâni. 

Toate aceste forme de exploatare artizanală există cu largul concurs al autorităților centrale. Potrivit datelor publicate de organizația americană Freedom House, Congo este condusă din anul 1979 de președintele Denis Sassou Nguesso, cu o pauză de 5 ani în intervalul 1992-1997. De peste 40 de ani, regimul său autoritar este recunoscut pentru corupție, abuzuri din partea forțelor de ordine și cenzură într-o țară în care sunt respectate doar două dintre cele 40 de drepturi politice și doar 15 dintre cele 60 libertăți civice, așa cum sunt ele enunțate de Freedom House. Cu alte cuvinte, muncitorii care lucrează în condiții improprii nu au cui să ceară ajutorul. 

Rolul cobaltului în industria petrolieră

Petrolul crud extras de companiile petroliere din zăcămintele din întreaga lume are în componență sulf, a cărui proporție poate varia între 0.05% și 10%. Cel mai frecvent, cantitatea de sulf este cuprinsă între 1% – 4%. 

În industria petrolieră, sulful este considerat un contaminant care trebuie eliminat din componența petrolului, întrucât în procesul de ardere generează compuși precum dioxid de sulf și trioxid de sulf, care sunt toxici pentru organismul uman și, în cantități mari, pot produce iritații la nivelul mucoaselor sau chiar edem pulmonar. 

Una dintre metodele utilizate în industria petrolieră pentru eliminarea sulfului din petrolul crud este un catalizator din cobalt. În urma interacțiunii cu catalizatorul din cobalt, sulful este convertit în sulfat de hidrogen și apoi în acid sulfuric, care se folosește în petrochimie. 

În total, se stimează că în prezent 4% din producția globală de cobalt este folosită de către industria petrolieră în procesul de eliminare a sulfului din produsele petroliere. 

Rafinărie de petrol din Bratislava. Foto: Dreamstime

Cobaltul, vedetă după creșterea vânzărilor de mașini electrice

Între timp, cobaltul are o importanță majoră și în producția de baterii Li-Ion. Acest lucru se întâmplă practic de la apariția primelor baterii Li-Ion pentru telefoane mobile, însă fenomenul a luat amploare o dată cu apariția mașinilor electrice de serie, întrucât bateriile acestora au nevoie de o cantitate mult mai mare de cobalt decât bateria unui telefon. 

Dintre materiile prime utilizate pentru producția unei baterii Li-Ion, cobaltul este în general cel mai scump metal, însă prețurile sale fluctuează puternic pe parcursul unui an. Cobaltul este utilizat în cadrul catodului și are rolul de a crește densitatea de energie a bateriei, dar și de a extinde durata de viață a acesteia. 

La nivelul anului 2020, o baterie Li-Ion tipică pentru mașini electrice avea în compoziție circa 8 kilograme cobalt. Prin urmare, este ușor de intuit că o creștere graduală a vânzărilor de mașini electrice a condus inevitabil la creșterea cantității de cobalt necesară pentru industria auto. De altfel, în prezent, se estimează că 41% din producția globală de cobalt este utilizată pentru producția de baterii Li-Ion pentru mașini electrice, iar estimările pentru anii viitori indică, evident, tot o creștere: Congo a exportat în 2022 circa 140.000 de tone de cobalt, iar specialiștii anticipează o creștere a exporturilor la 180.000 de tone în 2023 și 225.000 de tone în 2024. 

În contextul controverselor cu privire la modul în care este exploatat cobaltul în Congo, în special în minele artizanale, constructorii auto au apelat treptat la diverse strategii pentru a se delimita de practicile proprietarilor de astfel de mine. 

De exemplu, Tesla anunța într-un amplu raport publicat în 2021 că are “toleranță zero” pentru exploatarea copiiilor și că peste 50% din cantitatea de cobalt folosită în bateriile mașinilor sale provine direct de la companii miniere și chimice care au politici de mediu și sociale stricte. 

De asemenea, Grupul Volkswagen a anunțat încă din anul 2019 un parteneriat cu Minespider, o companie specializată din domeniul blockchain, cu scopul de a identifica sursa primară pentru toate materiile prime folosite în cadrul proceselor sale industriale. 

O baterie Li-Ion folosește aproximativ 8 kilograme de cobalt. Foto: Volkswagen

Cu toate acestea, specialiștii trag un semnal de alarmă că este aproape imposibil de stabilit sursa originală a materiilor prime. 

Cumpărătorii globali de cobalt ignoră adevărul că este aproape imposibil să separi fluxul de cobalt din minele artizanale de fluxul minelor de cobalt industrializate. 

Dorotheé Baumann-Pauly, autorul studiului “Cobalt Mining in the Democratic Republic of the Congo

Mai puțin cobalt: baterii LFP și reciclare

Chiar dacă peste 40% din producția de cobalt este utilizată în prezent pentru producția de baterii Li-Ion, este de așteptat ca pe termen lung importanța acestui metal în domeniul industrial să scadă datorită noilor tehnologii. 

De exemplu, producătorii de baterii au reușit să dezvolte un nou tip de acumulator Li-Ion care nu are deloc în compoziție mangan, nichel și cobalt. Noua baterie este cunoscută sub acronimul LFP (Lithium Iron Phosphate – LiFePO), oferă un număr dublu de ciculuri de încărcare-descărcare, dar vine cu dezavantajul unei densități de energie mai scăzută: circa 160 Wh pe kilogram, comparativ cu densitatea de circa 200 Wh pe kilogram în cazul celorlalte tehnologii. Inevitabil, asta se traduce prin faptul că o baterie LFP de 60 kWh va oferi o autonomie cu circa 20% mai mică decât o baterie clasică cu aceeași capacitate montată pe aceeași mașină. 

În faza inițială, bateriile LFP au fost produse de diverși constructori chinezi și introduse pe modele precum BYD Atto 3, MG ZS EV sau GWM Ora, însă mai nou își fac apariția și pe modele comercializate în Europa. Printre ele se numără versiunile standard ale modelelor Tesla Model 3 și Model Y, în timp ce Ford a anunțat că va oferi baterii LFP în Europa pe SUV-ul Mustang Mach-E începând din acest an (2023). 

De altfel, potrivit datelor din raportul “EVs, Batteries and Battery Materials” realizat de Adamas Intelligence, cota de piață a bateriilor LFP a crescut constant de la 17% în ianuarie 2021 la 26% în ianuarie 2022 și la 31% în septembrie 2022. 

SUV-ul electric Ford Mustang Mach-E va utiliza baterii LFP începând din acest an. Foto: Ford

Pe de altă parte, cobaltul este un metal care poate fi reciclat cu ușurință și, poate chiar mai important, în principiu poate fi reciclat de un număr nelimitat de ori. În prezent, se estimează că 65% din cantitatea de cobalt reciclat provine din reciclarea bateriilor Li-Ion uzate de pe mașinile electrice. De altfel, prețul ridicat al cobaltului și posibilitățile nelimitate de reciclare ale acestui metal reprezintă principalul motiv pentru care reciclarea bateriilor Li-Ion poate deveni o afacere profitabilă.

Pentru moment, tehnologiile folosite pentru reciclarea bateriilor Li-Ion sunt mai degrabă în faze incipiente de dezvoltare. Companii precum ReLiB sau ReCell lucrează în prezent la îmbunătățirea tehnologiilor pentru reciclare și există premise ca în următorii ani aceste procese să devină mai simple și mai puțin costisitoare. Cu alte cuvinte, mai eficiente. 

O reciclare pe scară largă a cobaltului și a altor materii prime utilizate pentru anodul și catodul unei baterii va reduce treptat presiunea pe exploatarea resurselor naturale din partea producătorilor de mașini electrice. 

În schimb, acest lucru nu este valabil în cazul proceselor de rafinare a petrolului crud, întrucât cobaltul utilizat pe post de catalizator nu poate fi reciclat și refolosit ulterior. Practic, din acest punct de vedere, industria bateriilor Li-Ion aduce mai multe beneficii pe termen lung comparativ cu industria petrolului, în ciuda faptului că în prezent cea mai mare parte a cobaltului este utilizat la producția de baterii Li-Ion.