Den globala lågkoldioxidrevolutionen kan vara i fara om inte nya internationella avtal och styrningsmekanismer införs för att säkerställa en hållbar tillgång på sällsynta mineraler och metaller, en ny akademisk studie har varnat.

Mängden kobolt, koppar, litium, kadmium, och sällsynta jordartsmetaller som behövs för solceller, batterier, elfordon (EV) motorer, vindturbiner, bränsleceller, och kärnreaktorer kommer sannolikt att växa i snabb takt under de kommande åren. Även om alternativ hittas för en metall, det kommer att vara beroende av en annan eftersom omfattningen av möjligheter är i sig begränsad av fysikaliska och kemiska egenskaper hos element.

Dock, med globala leveranser ofta kraftigt monopoliserade av ett enda land, konfronteras med sociala och miljömässiga konflikter, eller koncentrerad till dåligt fungerande marknader, Det finns en reell möjlighet att brist på mineraler kan hålla tillbaka det akuta behovet av en snabb uppskalning av teknik med låga koldioxidutsläpp. I vissa fall, marknader ger vilseledande signaler till investerare som kan leda till dåliga beslut. I andra fall, länderna eller regionerna som levererar mineraler är politiskt instabila.

Ett internationellt team av forskare har gjort ett antal rekommendationer för att hantera efterfrågan på sådana koldioxidsnåla teknologimineraler samt begränsa miljö- och folkhälsoskadorna vid utvinning och bearbetning, stödja sociala förmåner, och även säkerställa att fördelarna delas mer universellt och rättvist, i en ny tidning publicerad i Vetenskap idag [3 januari].

Benjamin K. Sovacool, Professor i energipolitik vid University of Sussex, sa:"Gruvdrift, metaller, och materialutvinning är den dolda grunden för omställningen med låga koldioxidutsläpp. Men det är alldeles för smutsigt, farlig, och skadligt att fortsätta på sin nuvarande bana.

"Konsekvenserna för gruvdrift larmar med rätta många miljöaktivister som ett högt pris att betala för att säkra en framtid med låga koldioxidutsläpp. Men när utvinningen genom landbaserad gruvdrift blir mer utmanande, landreserverna av vissa landbaserade mineraler minskar eller det sociala motståndet i vissa länder eskalerar, även oceaniska eller till och med rymdbaserade mineralreserver kommer att bli en trolig källa. "

Även om den nya studien kräver förnyad uppmärksamhet för att ta itu med befintliga förhållanden för landbaserad utvinning och bearbetning av metaller, det står också att det finns viktiga utsikter för kobolt och nickel på kontinentalsockeln inom staternas exklusiva ekonomiska zoner samt på de yttre kontinentalsockelregionerna.

Inom internationellt vatten, metalliska knölar som finns i den stora Clarion-Clipperton-zonen i Stilla havet samt i kobolt- och tellurskorpor, finns i sjöberg över hela världen, tillhandahålla några av de rikaste fyndigheterna av metaller för grön teknik.

Men mineraler i mer orörda och distinkta ekosystem nära hydrotermiska ventiler bör förbli förbjudna för mineralutvinning under överskådlig framtid, tillägger forskarna.

Morgan Bazilian, Professor och direktör för Payne Institute for Public Policy, Colorado School of Mines, sa:"När det globala energilandskapet förändras, det blir mer mineral- och metallintensivt. Således, hållbarhet och säkerhet i materialförsörjningskedjorna är avgörande för att stödja energiomställningen. Hur vi formar den vägen kommer att få viktiga konsekvenser för allt från miljön, till utveckling, och geopolitik."

Studiens författare rekommenderar också:

• Förbättra och samordna internationella avtal om ansvarsfull gruvdrift och spårbarhet för att upprätta rättvisa för mineralförsörjning.
• Utöka återvinningen och återanvändningen av sällsynta mineraler kraftigt för att förlänga produkternas livslängd och sträcka ut reserver.
• Diversifiera mineraltillförselskalan för att införliva både små och storskaliga verksamheter samtidigt som gruvarbetare får kontroll över mineralintäkter genom starkare fördelningsmekanismer och tillgång till marknader.
• Fokusera utvecklingsgivarnas politik för att erkänna försörjningspotentialen för gruvdrift i områden med extrem fattigdom snarare än att bara reglera sektorn för skatteintäkter.
• Bestämmer starkare utökat producentansvar för produkter som använder värdefulla sällsynta mineraler. Detta kan säkerställa att ansvaret för hela livslängden för en produkt, inklusive i slutet av dess användbarhet, flyttas från användare eller avfallshanterare till stora tillverkare som Apple, Samsung, och Toshiba.
• Materialsäkerhet för essentiella mineraler och metaller ska aktivt införlivas i formell klimatplanering inklusive upprättande av en lista över "kritiska mineraler" för energisäkerhet (vilket redan i viss mån görs av EU och USA).

Saleem Ali, Blue and Gold Distinguished Professor of Energy and Environment vid University of Delaware, sa:"Vår analys syftar till att uppmuntra internationella beslutsfattare att inkludera mineraltillgångsproblem för grön teknik i klimatförändringsförhandlingarna. Vi måste bygga vidare på resolutionen om mineralstyrning som antogs vid FN:s miljöförsamling 2019 och operationalisera en tydlig handling plan för leveranskedjans säkerhet för en omställning med låga koldioxidutsläpp."

Benoit Nemery, Emeritus professor vid Centrum för miljö och hälsa vid KU Leuven, sade:"Låt oss inte uppnå en koldioxidsnål framtid på bekostnad av gruvarbetare och folkhälsa."

Faktafil—De förväntade stigande kraven på en kolfri framtid

Mellan 2015 och 2050, det globala elbilsbeståndet måste hoppa från 1,2 miljoner lätta personbilar till 965 miljoner personbilar

För samma period, batterilagringskapaciteten måste klättra från 0,5 gigawatt-timmar (GWh) till 12, 380 GWh medan mängden installerad solcellskapacitet måste öka från 223 GW till mer än 7100 GW.

En annan forskningsstudie har förutspått en ökning av efterfrågan på material för elbilsbatterier på 87, 000 %, 1000 % för vindkraft, och 3000 % för solceller och solceller mellan 2015 och 2060.