Jak długo metale pozostają w obiegu? Ludzkość musi się jeszcze wiele nauczyć

Publikacja z Nature Sustainability opisuje, jak wygląda eksploatacja i recykling metali, zanim zostaną one niemal bezpowrotnie utracone.

Dokładniej rzecz biorąc, celem autorów badania było ustalenie, jak długo poszczególne metale pozostają w obiegu oraz kiedy dochodzi do ich utraty. Okazało się, że problemem jest nie tylko brak bądź niedobór recyklingu, ale również wyrzucanie metali znajdujących się rudach, które są wydobywane w celu pozyskania różnych pierwiastków.

Czytaj też: Mamy prawdziwy przełom. Ten metal może naśladować inne

Kluczową rolę w badaniach odegrał model MaTrace umożliwiający śledzenie przepływu materiałów od momentu produkcji do ich utraty. Dzięki niemu da się też oszacować straty na każdym etapie cyklu życia materiału, co jest oparte na danych empirycznych. Autorzy skupili się na produkcji surowca z rud, wykorzystaniu metalu do produkcji wyrobów, jego częściowej utracie w czasie eksploatacji a także końcowym etapie – w postaci recyklingu bądź wyrzucenia w formie odpadu.

Jak to wyglądało w praktyce? Symulacja zaczynała się od kilograma materiału wirtualnie eksploatowanego przez MaTrace przez 1000 lat lub do momentu utraty całego metalu (w zależności od tego, który wariant występował wcześniej). Autorzy badań przeprowadzili analizy poświęcone 61 metalom i podzielili je na kilka grup: metale żelazne, metale nieżelazne, metale specjalne i metale szlachetne. W efekcie byli w stanie zidentyfikować pewne ogólne trendy dotyczące materiałów.

Naukowcy podzielili metale na kilka grup, aby wyznaczyć ogólne trendy dotyczące ich żywotności

Taki podział okazał się jednak mniej przejrzysty niż można byłoby się spodziewać. W przypadku metali żelaznych średni okres eksploatacji wynosi około 150 lat – mniej więcej tyle dzieli moment ich wydobycia i utraty. Z kolei metale specjalne potrzebują do osiągnięcia tego celu około 12 lat. W przypadku 43 metali największe źródło strat pojawiło się w końcowym okresie eksploatacji. Straty wynosiły 70-85% dla wszystkich metali z wyłączeniem specjalnych, które zanikają przede wszystkim w czasie użytkowania.

Co szczególnie martwiące, nawet metale takie jak aluminium, miedź i żelazo, które są powszechnie recyklingowane, z czasem odnotowywały duże straty. Te są bardzo odmienne na poszczególnych etapach cyklu życia metalu. Na przykład ruda żelaza może zawierać mangan w niskich stężeniach, lecz ilość przetwarzanej rudy oznacza, że duża ilość manganu zostanie utracona. Tego typu straty wynosiły około 15%, choć w przypadku metali specjalnych wskaźnik wzrastał do około 25%.

Czytaj też: Nowy stop metalu łamie dotychczasowe zasady. Został odkryty przez przypadek

Szczególnie martwiąca sytuacja staje się, gdy analizujemy najbardziej skrajne przypadki. Około połowa kobaltu ulega utracie jeszcze na etapie produkcji, podczas gdy w przypadku indu straty sięgają 70 procent. Jeszcze gorzej sprawy mają się w odniesieniu do arsenu, galu, germanu, hafnu, skandu, selenu i telluru – tu wskaźnik osiąga nawet 95%. Jeśli chodzi o straty z etapu użytkowania, to w przypadku metali specjalnych wynoszą one średnio ponad 30%. Najwyższe pojedyncze wskaźniki dotyczą strontu, rtęci i baru, dla których użycie jest największym źródłem strat.

W przypadku ponad połowy analizowanych metali produkcja przynosi najmniejsze straty. Ten etap nie jest więc szczególnie negatywnie oceniany. Innymi słowy, etap produkcji ludzkość opanowała co najmniej zadowalająco. Ostatecznie autorzy badań oszacowali, iż gal czy selen pozostają w obiegu przez mniej niż rok, podczas gdy złoto osiąga w tym zakresie niemal dwieście lat. Imponujący jest też około 150-letni rezultat żelaza. Mając dostęp do takich danych naukowcy powinni teraz zająć się wprowadzeniem rozwiązań, które umożliwią jeszcze wydajniejszą eksploatację metali.