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lunedì, Novembre 28, 2022

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RAME. La Transizione energetica parte da qui

Questa storia è tecnica, ma avvincente. Tutti coloro che parlano di transizione energetica, tralasciano molti dettagli che sono influenti al fine di valutare davvero quali sono i costi/benefici della transizione stessa.

L’autore di questo racconto è B.F. Randall ed è un vero esperto del settore poiché sin da piccolo ha vissuto nelle miniere di rame, di cui ne conosce ogni minuscolo aspetto. Perdersi questa immersione di informazioni e dati è un vero peccato, per cui ho deciso di tradurre il suo thread e proporvelo.

Vivo vicino a una delle più grandi miniere di rame del pianeta (Kennecott Utah Copper – KUC). Ho aiutato a gestire una miniera di rame più piccola per 8 anni. Una precisazione: I sostenitori dell’eolico/solare/batteria e i contabili ESG sono completamente estranei all’estrazione e alla produzione di rame.

Kennecott Utah Copper

Il primo metallo della civiltà è stato il RAME, poi superato in importanza dal ferro e dall’acciaio. Ma con Edison e Tesla, la domanda mondiale di rame divenne quasi infinita. A Butte, MT, si trovavano le risorse di rame più preziose del mondo. E tutto il mondo veniva a Butte per estrarre il rame.

Miniera di rame . Butte.

Diverse linee della mia famiglia sono confluite a Butte da paesi lontani come la Croazia, la Cornovaglia e la Carolina del Nord per estrarre il rame. I miei nonni si sono conosciuti lì durante la Seconda Guerra Mondiale (il nonno era all’USN OTS, School of Mines). Mia madre è nata a Butte. Ne so qualcosa.

Operatività mineraria di Butte.

La cosiddetta “transizione” energetica (energiewende) è un mostro fatto di rame. La domanda di rame che ne deriva supera di gran lunga quella che il mondo ha mai visto prima, anche durante il periodo di massimo splendore dell’elettrificazione (dal 1870 in poi).

La crescita della richiesta di rame

Ad esempio, una turbina eolica da 3 MW contiene fino a 4,7 tonnellate di rame I parchi eolici onshore utilizzano circa 7.766 libbre (3.883 tonnellate) di rame per MW. I parchi eolici offshore utilizzano oltre 21.000 libbre per MW (10,5 tonnellate). Per MW di potenza nominale.

Potenza di consumo in scala

Gli impianti solari utilizzano circa 5,5 tonnellate di rame per MW (scambiatori di calore solari più cablaggi e cavi che trasmettono l’elettricità alle celle fotovoltaiche).  262 GW di nuove installazioni solari tra il 2018 e il 2027 nel solo Nord America = 1,9 miliardi di libbre di rame.

Consumo di rame per pannelli solari.

Ma la nuova domanda di rame non è guidata solo dalle turbine eoliche.  Vediamo quindi una spiegazione semplificata e di alto livello di ciò che richiede la moderna produzione di rame. Indossate un camice da ospedale perché stiamo per passare al bisturi. Ecco il nuovo e totalmente inutile sistema di trasmissione interstatale che costerà ai contribuenti miliardi di euro per un’energia spazzatura di cui non abbiamo bisogno.

Piano di trasmissione interstatale.

L’estrazione del rame inizia con la perforazione. Le trivelle funzionano a gasolio. E bruciano molto. Nelle miniere di rame, flotte di trivelle operano a turni, spesso 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Le trivelle richiedono pneumatici, olio lubrificante, grasso, sistemi di controllo delle polveri, elettronica sofisticata, manutenzione, ecc.

Trivelle.

Il rapporto di strippaggio (Strip ratio)  si riferisce al numero di letti di roccia sterile che devono essere perforati, esplosi, caricati, trasportati e scaricati, rispetto al numero di letti di minerale che lo strippaggio aprirà. I rapporti di strippaggio variano notevolmente da miniera a miniera e da fase a fase. Lo strippaggio può arrivare fino a 15,5:1.

Strip Ratio.

Il rapporto di strippaggio nei depositi di solfuro massiccio vulcanico come il KUC è di solito superiore a 5:1. Questo significa molte punte di perforazione per l’ossido di tungsteno. La valutazione del ciclo di vita della produzione di ossido di tungsteno non è molto chiara. La maggior parte viene prodotta in Cina, dove si trovano centinaia di centrali elettriche a carbone.

sistema di trivellaggio

Gli schemi più grandi di solito funzionano per i rifiuti, ma il minerale deve essere frantumato, quindi gli schemi di perforazione sono più stretti. In ogni caso, l’estrazione del rame comporta la perforazione di molti fori nella roccia dura. Possono essere necessarie settimane o mesi per perforare un singolo BANK (un blocco definito nella cava).

Cava di estrazione.

Poi arriva la parte più divertente: LA SABBIATURA. Il nitrato di ammonio/olio combustibile (ANFO) è il principale agente di sabbiatura. È composto per il 94% da nitrato di ammonio e olio combustibile diesel. L’ANFO è prodotto dal metano e richiede una grande quantità di energia da combustibili fossili e di emissioni associate.

Sabbiatura

Non è un caso che il Premio Nobel porti quel nome. Lo strano trucco di Alfred Nobel (la dinamite) ha cambiato il corso dell’umanità in innumerevoli modi, dalla guerra all’industria petrolchimica e mineraria.
https://www.thoughtco.com/history-of-dynamite-1991564

Dopo le esplosioni, tutto il materiale raccolto (rifiuti o minerale) deve essere caricato su camion e spostato fuori dalla cava. I rifiuti vengono scaricati; il minerale viene caricato nel frantoio. È impossibile quantificare le risorse nette di combustibile fossile consumate fino a questa fase. La scala è enorme.

OGNI pneumatico pesa 12.000 libbre ed è prodotto con quasi il 100% di materie prime PETROCHIMICHE (centinaia di ingredienti) e il 100% di ENERGIA FOSSILE. Nero=nero di carbonio. I pneumatici non sono riciclabili. E non durano a lungo. KUC ha una propria discarica di pneumatici. Acciaio per la produzione di attrezzature; pneumatici; olio lubrificante; grasso; carburante; manutenzione; batterie; acciaio da usura; spostamento di oggetti in tutto il mondo (importazione di camion dalla Corea), mobilitazione e smobilitazione – consumo al 100% solo per la perforazione, l’esplosione, la raccolta e lo spostamento di roccia.

Il minerale deve essere frantumato. È difficile descrivere la portata di questa attrezzatura. I combustibili fossili e gli altri input utilizzati per questo singolo frantoio in una miniera di rame – e il relativo impatto in termini di CO2 e di altro tipo, per non parlare dell’energia necessaria per farlo funzionare – sono enormi. Manutenzione e sostituzione costanti.

Un mio amico d’infanzia è stato per decenni un operatore di attrezzature KUC. Questi camion consumano circa 92 galloni di carburante DIESEL ogni ORA, che siano in movimento o meno. KUC ha una flotta in funzione 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Poi, macinazione e frantumazione. Il minerale di solfuro è duro e deve essere macinato fino a diventare una sabbia fine. Ogni mulino a sfere/SAG ha una potenza nominale di migliaia di cavalli (un SINGOLO mulino a sfere = 16k HP). Non è possibile macinare il minerale con la forza del tempo. I mulini funzionano 24h/7g/365 anno.

Macine.

Non siamo nemmeno vicini alla fine. Dopo la macinazione e la frantumazione, il minerale deve essere concentrato e gli sterili fatti galleggiare. A KUC, questo richiede il pompaggio di milioni di galloni di fanghi d’acqua per molti chilometri, con enormi quantità di elettricità affidabile (carbone-gas).

Gli sterili sono rifiuti del concentratore. Il bacino di decantazione degli sterili del KUC è enorme. La sua costruzione finora ha richiesto la movimentazione di MILIARDI di tonnellate di terra, roccia, argilla e copertura ingegneristica (decine di milioni di tonnellate di sabbia e ghiaia lavorata, lavata, vagliata e importata).

Bacino di decantazione.

Sarebbe impossibile quantificare con precisione oggi l’effettivo fabbisogno di combustibili fossili associato solo a questo bacino, alla sua costruzione, manutenzione e bonifica. Non conosceremo la sua dimensione/configurazione finale per anni. La bonifica è prevista per DECENNI.
I concentrati (24% Cu) vengono fusi utilizzando il carbone. Non è possibile utilizzare altri combustibili. Il minerale di solfuro di idrogeno è ricco di zolfo e rende KUC un importante produttore di acido solforico. L’acido viene venduto per l’estrazione di altri tipi di rame e uranio (solubile in acido), per la produzione di fertilizzanti fosfatici e per altri processi.

Il minerale KUC è solfuro, non solubile in acido. Ma il minerale della miniera che ho aiutato a gestire viene sottoposto a lisciviazione in cumulo in modo molto efficiente, utilizzando l’acido KUC derivato dal minerale solfuro. Le operazioni industriali sono efficienti e simbiotiche.

Durante la fusione, i concentrati si trasformano in “lava” e si auto-separano in base al peso specifico degli elementi. La sabbia silicea e gli altri minerali di fusione formano una “schiuma” nella parte superiore e vengono spillati/rimossi per formare le scorie. I valori metallici della fonderia vengono poi rimossi.

La strada da percorrere è ancora lunga. La purificazione e la separazione dei metalli fusi e di altri preziosi sottoprodotti richiede ancora molti passaggi. Sono stati scritti volumi sul KUC, una delle più importanti fonti minerali del mondo. Questo thread è un’estrema semplificazione.

Per il rame, il processo è l’elettrofiltrazione. I valori metallici vengono disciolti in H2SO4 e poi placcati per formare le piastre CATHODE. Questa fase consuma grandi quantità di elettricità. Per garantire un buon rapporto costi-benefici, gli impianti EW utilizzano spesso l’energia eolica-solare (ad esempio, il load shedding).

Il fatto che le compagnie minerarie utilizzino accordi di load-shedding per assorbire l’energia in eccesso e spazzatura non è un complimento. È perché il valore dell’energia eolica e solare per la rete è così basso che le compagnie elettriche devono pagare per liberarsene.

Il risultato finale dell’intero processo di estrazione è il nuovo rame catodico. Sfido direttamente gli analisti che calcolano l’impatto del ciclo di vita delle batterie eolico-solari a tenere conto dell’impatto dei combustibili fossili e del carbonio speso per produrre nuovo rame catodico. Consumo al 100%.

Solo il catodo di rame della migliore e più alta qualità (purezza) soddisfa le specifiche per i generatori come quelli utilizzati nelle turbine eoliche. Il filo deve essere arrotolato in modo sottile e lungo; qualsiasi imperfezione nel catodo provoca la rottura dei fili.

Rame Catodico.

La trasformazione del catodo in filo richiede ancora più energia fossile. Il catodo viene trasportato dalla miniera a un laminatoio (a volte per migliaia di chilometri, compreso lo stoccaggio intermedio). Al laminatoio, viene fuso in un forno elettrico ad arco (energia dispacciabile). Non è possibile far funzionare un forno elettrico ad arco con l’energia solare.

Il catodo vergine con una purezza del 99,9% è apprezzato dagli acquirenti delle cartiere. Il calibro del filo (spessore) regola la resistenza e altri fattori tecnici che influenzano tutti i generatori. Più sottile è il filo, maggiore è l’energia richiesta e più elevata è la purezza dell’alimentazione. È possibile utilizzare un numero limitato di rottami di alta qualità.

E questo è solo il RAME.

GRADI DI MINERALI DI RAME: Le fonti di rame hanno guidato l’umanità fin dalla preistoria, in particolare l’Iberia e la Cornovaglia. La metallurgia romana avanzata ha permesso loro di prosperare. Uno dei miei parenti è arrivato a Butte, MT, dalla Cornovaglia per estrarre il rame. I suoi antenati della Cornovaglia risalivano ai Romani.

Dall’epoca romana, le qualità dei minerali di rame sono diminuite, in modo astronomico da quando le invenzioni di Edison e Tesla hanno elettrificato il pianeta. Ciò è dovuto alla presenza naturale del rame nella crosta terrestre e al costo di estrazione. Economia delle materie prime. BUTTE.

Miniera di Butte.

Negli Stati Uniti ci sono solo 23 miniere di rame. La più grande è Kennecott, che possiede grandi volumi di minerale di bassa qualità. Daniel C. Jackling è stato il primo a capire come utilizzare attrezzature su larga scala per sfruttare il minerale di bassa qualità. Le attuali riserve di minerale di KUC sono pari allo 0,47%.

Perché il grado è importante?  L’energia essenziale del CARBONE necessaria per estrarre un chilo di catodo di rame aumenta al diminuire del grado. Il minerale di oggi era la roccia di scarto di ieri. Ma la scoperta di Jackling? La pala a vapore alimentata a carbone.

Pala a carbone.

BHP, il terzo produttore di rame al mondo, ha stimato che il declino del grado potrebbe eliminare circa 2 milioni di tonnellate metriche all’anno (mt/a) di forniture di rame raffinato entro il 2030, mentre l’esaurimento delle risorse potrebbe potenzialmente eliminare altri 1,5-2,25 milioni di mt/a entro quella data.

L’unico modo per produrre le stesse tonnellate di rame all’anno è estrarre e lavorare ancora più minerale e rimuovere ancora più rifiuti. È difficile credere che il rame non possa essere estratto e lavorato con mulini a vento e pannelli solari. Occorrono OCEANI di petrolio, carbone e simili.

Certo, la nostra capacità di recuperare economicamente il rame da un minerale di grado sempre più basso è una meraviglia moderna, guidata quasi al 100% da un’energia al carbonio abbondante ed economica. Ma il calo di qualità è solo un problema di produzione. Più estrazione, più trasporto, più sterili, ecc.

Si prevede che la cosiddetta “transizione” energetica raddoppierà la domanda mondiale di rame nei prossimi 10 anni. Per quanto grande, la KUC fornisce solo l’1% della domanda mondiale di rame. FANTASIA: il mondo creerà altre 100 operazioni su scala KUC in un decennio.

Fantasia

I grandi depositi di rame porfirico del mondo sono tutti noti e la maggior parte è stata esaurita o è prossima all’esaurimento, compreso il KUC. La diminuzione dei gradi del minerale spiega le vaste impronte di impatto (in Perù).

Ma la nuova domanda NON porterà a una carenza di rame, bensì a una carenza di rame a prezzi accessibili. Il rame si gonfierà semplicemente fino a quando il suo costo non sarà pari a quello del suo sostituto più economico: L’ALLUMINIO.

L’alluminio è un buon conduttore, anche se con diverse proprietà e limitazioni (come gli avvolgimenti dei motori elettrici – l’alluminio è troppo fragile). L’alluminio è già utilizzato per i cavi. L’ostacolo principale è semplicemente il costo. Rispetto al rame, la produzione di alluminio richiede costi e carbonio ancora maggiori.

L’Al ha il 61% della conduttività del rame ma ha solo il 30% del peso, ma entrambi possono essere utilizzati in molte applicazioni. La sostituzione sta avvenendo e continuerà ad avvenire. Ma questo non significa che l’Al abbia un’impronta di carbonio inferiore.

Tutto il rame estratto sulla terra prima dell’energia eolica/solare era essenziale per la civiltà per usi non correlati all’energia eolica/solare. Il bisogno di rame continuerà e si espanderà con lo sviluppo tecnologico. Gonfiare il costo del rame per far sì che corrisponda a quello dell’alluminio danneggia la civiltà.

Se l’alluminio fosse migliore del rame, la civiltà sarebbe già passata all’alluminio.

Eppure, l’abbondanza di rame a prezzi accessibili è semplice. Una singola miniera di rame di alto livello può cambiare il mondo (come Iberia e Cornovaglia per il rame/stagno e Petosi, in Bolivia, per l’argento). Ringraziamo Madre Natura. E gli Stati Uniti ne hanno due: Resolution Copper in AZ e Pebble in Alaska.

Resolution è uno dei più grandi progetti di rame non sviluppati al mondo e ha il potenziale per diventare rapidamente il più grande produttore di rame del Nord America. Le risorse di Resolution sono di alto livello, vaste e in profondità nel sottosuolo. NESSUNA CAVA APERTA.

Ricordate, minerali di alta qualità significano la minore impronta di carbonio. Quindi, ovviamente, gli stessi gruppi che si affannano a fermare il cambiamento climatico attraverso l’uso massiccio di energia eolica/solare/batteria sostengono l’apertura di una risorsa di rame così rara, di classe mondiale e di alta qualità. Beh, non tanto.

Attivisti Climate Change

È difficile descrivere il divertimento interiore che provo ogni volta che un sostenitore dell’eolico/solare/batteria mi fa la predica sull’imminente esaurimento dell’uranio e del torio, ignorando dettagli minuscoli come il RAME e l’energia perpetua del carbone che richiede. Mulini a vento per sempre!

Fortunatamente per l’umanità, esiste una soluzione di gran lunga migliore, che non richiederà un aumento dei normali tassi di produzione mineraria mondiale e non causerà inflazione mineraria. L’apporto netto di combustibili fossili è minimo. Questa soluzione è l’energia nucleare (il reattore veloce è + 27x).

Negli anni ’70, durante la crisi energetica mondiale, la Francia ha costruito troppo e ha dovuto affannarsi per trovare acquirenti ed elettrificare tutto. Questa è vera crescita economica. Immaginate un po’! Energia abbondante e accessibile PRIMA , elettrificare tutto, POI. Oggi parliamo prima di povertà energetica e poi di non elettrificare nulla. DISCORDANTE. Con questo pensiero, termino questo mio primo thread sul tema. A presto ne preparerò un altro per contrastare la narrativa che imperversa ovunque e che, dati alla mano, è completamente inattendibile e per chiarire ciò che c’è di vero in questa transizione energetica.

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