Критичность материалов - это определение того, какие материалы, проходящие через отрасль или экономику , наиболее важны для производственного процесса. Это подкатегория в области анализа материальных потоков (MFA), которая представляет собой метод количественного анализа потоков материалов, используемых для промышленного производства в отрасли или экономике. MFA - полезный инструмент для оценки воздействия материалов, используемых в производственном процессе, и того, насколько эффективно они используются в данном процессе.
Критерии оценки критичности материала состоят из трех измерений: риск поставок, уязвимость к ограничению поставок и последствия для окружающей среды. Риск предложения состоит из нескольких компонентов и изменений, основанных на краткосрочных или долгосрочных временных прогнозах. Уязвимость к ограничению поставок зависит от организационного уровня (глобального, национального и корпоративного). [1]Эта методология была разработана на основе модели Национального исследовательского совета США и призвана помочь заинтересованным сторонам принимать стратегические решения в отношении материалов, используемых в их производственном процессе. В условиях глобализированной экономики нехватка основных материалов в производственно-сбытовой цепочке вызывает растущую озабоченность. В результате страны и другие крупные организации все чаще анализируют критичность материала и стремятся минимизировать любой риск, ограничения или воздействие на окружающую среду, связанное с материалом. [1]
Риск предложения
Риск поставки - это одно из трех измерений, которые определяют критичность материала. Риск предложения может быть оценен в среднесрочной перспективе (5–10 лет, как правило, наиболее подходит для корпораций и правительств) и в долгосрочной перспективе (несколько десятилетий, обычно рассматриваемых специалистами по долгосрочному планированию, футуристами и исследователями устойчивого развития ). Риск предложения состоит из трех компонентов: геологического , технологического и экономического ; Социальная и нормативная база ; Геополитический . [1] Первый компонент фокусируется на наличии запаса материала, а два последних сосредотачиваются на том, как можно ограничить доступ к этому запасу. Компоненты оцениваются по шкале от 0 до 100 как для среднего, так и для долгосрочного риска, причем более высокие значения указывают на более высокий риск. Суммарные оценки дают риск поставки материала. [1]
Геологические, технологические и экономические
Геологические, технологические и экономические составляющие риска поставок относятся к самым основным вопросам, связанным с доступностью материалов; геологически, сколько там (материала); технологически возможно ли получить; и экономически ли это практично. Этот компонент состоит из двух индикаторов равного веса. Первый рассматривает относительное количество материала, приводящее к «времени истощения», или относительное количество материала, которое не было израсходовано. [1] Второй - процент данного материала, извлеченного в качестве сопутствующего вещества, или следового материала, извлеченного в качестве побочного продукта. Это используется для понимания скорости истощения материалов, потребляемых в качестве побочного продукта при добыче.
Цитируя Грэдела и др.: «Не следует рассматривать результат как то, сколько времени пройдет, пока мы не закончим, а скорее как полезный относительный индикатор современного баланса между спросом и предложением на рассматриваемый металл». [1]
На практике геологические, технологические, экономические, политические и другие аспекты критичности взаимосвязаны. Например, новые технологии разведки могут изменить геологическую доступность, нехватка может привести к повышению цен, что, в свою очередь, может способствовать технологическим инновациям. [2]
Социальные и нормативные
Социальные и нормативные компоненты риска поставки материалов могут препятствовать или ускорять разработку минеральных ресурсов . [2] Нормативные акты могут снизить надежность поставок минеральных ресурсов. Социальные представления о негативном экологическом и социально-экономическом воздействии на сообщества обычно подпитывают эти правила. [1]
Существенная критичность использует показатели индекса политического потенциала (PPI) и индекса человеческого развития (HDI) для количественной оценки социальных и регуляторных компонентов оценки риска предложения. [1]
Геополитический
Геополитический компонент риска поставки материала учитывает то, как правительственные решения и стабильность могут существенно повлиять на доступность материала. [2] Например, политически нестабильные и раздираемые войной страны представляют больший риск ограничения поставок, чем развитые мирные страны. Концентрация материалов, географическое положение, безопасность, социально-экономические бедствия и политическая стабильность - все это анализируется для определения того, какое количество геополитических компонентов должно влиять на риск поставки материала. [1]
Дефицит металла
Металлы являются одними из самых важных материалов для промышленно развитого мира, все, от инфраструктуры до персональных электронных устройств, в значительной степени зависит от металлов для производства. В результате глобальное предложение все чаще отслеживается и исследуется. Например, недавнее исследование проанализировало различные уровни риска для металлов меди во всем мире. [3] Другое исследование показало, что растущий дефицит металла может изменить типичное промышленное поведение. [4] Он также отметил, что металлы в значительной степени сконцентрированы в определенных географических областях, таких как стронций в Китае или платиновая группа в Южной Африке и России ; представляют больший риск перебоев в поставках. [4]
С конца 1990-х годов Китай практически обладал монополией на различные редкоземельные металлы, обычно используемые в повседневной продукции. К большому удивлению международного торгового сообщества Китай начал ограничение экспорта этих металлов в 2009 году [5] США и Всемирная торговая организация немедленно протестовали , однако Китай не изменили свою позицию. Это отличный пример геополитического риска предложения. Чтобы бороться с этим нарушением поставок, другие страны, такие как Япония , пытаются использовать новые инновационные методы добычи этих редкоземельных металлов. [5]
Уязвимость к ограничению поставок
Уязвимость к ограничению поставок (VSR) - это индекс, который сообщает нам, насколько вероятно, что конкретный элемент будет ограничен из-за использования и доступности. То, что оценивает важность того или иного элемента на социальном, экономическом и политическом уровне, можно оценить на трех организационных уровнях; корпоративный, национальный и глобальный уровни. [1] Всего он включает восемь категорий показателей для корпоративного и национального уровня и 4 для глобального уровня. VSR важен при оценке каждого значимого конечного использования материала отдельно. Текущий подход подразумевает, что индикаторы могут быть общими или конкретными для одного-двух. На трех организационных уровнях используется скорректированная шкала от 0 до 100, включая 4 ячейки, каждый с диапазоном 25 баллов. Количественная оценка VSR основана на важности материалов и их взаимозаменяемости, а способность к инновациям может быть включена на некоторых организационных уровнях. [1]
Глобальный
VSR на глобальном уровне фокусируется на внутренней ценности материала для общества страны или стран и на том, на каком уровне возможна замена. [1] Это не краткосрочная оценка, и ни один из ее показателей не оценивается как таковой. Матрица глобального уровня не включает столько категорий, сколько оценки VSR на корпоративном и национальном уровнях. Они оцениваются только по важности и взаимозаменяемости.
1) Важность. Состоит из показателя, обозначающего процент использования населения. [1]
2) Возможность замены. Включает производительность замены, доступность замены и степень воздействия на окружающую среду. [1]
Национальный
Ввести национальную уязвимость к ограничению поставок: Смотрит на значение элемента, но делает это за счет внутренних отраслей промышленности и страны населения . Он оценивается либо в краткосрочной, либо в долгосрочной перспективе и может считаться более промежуточным по времени. [1]
1) Важность Состоит из двух показателей : национально-экономическое значение и процент населения, использующего элемент. [1]
2) Индикаторы заменяемости такие же, как и на корпоративном уровне, за исключением того, что соотношение цен теперь обозначено как соотношение цен чистой важности. [1]
3) Восприимчивость. Это больше не называется «способность к инновациям», как это было на корпоративном уровне. Теперь это «Восприимчивость», и его индикатор больше не корпоративные инновации. Сейчас в центре внимания (1) уверенность в чистой значимости (2) глобальный индекс инноваций. [1]
Корпоративный
На корпоративном уровне VSR используется для определения важности элемента в отношении (1) текущих продуктовых линеек корпораций (2) будущих продуктовых линеек корпораций; с экономическими соображениями каждый. (3) Способность к инновациям. Корпоративный уровень используется, чтобы укрепить уверенность в том, что эти инновационные корпорации быстрее адаптируются к ограничению предложения. Акцент на экономические соображения. Разрабатываются наборы различных сценариев, чтобы можно было оценить, как они могут развиваться. [1]
1) Важность Два показателя: национальное экономическое значение и процент использования населения. [1]
2) Заменяемость Заменяемость оценивает (1) Эффективность замены (2) Доступность замены (3) Норма воздействия на окружающую среду (4) Соотношение цен. Это оценивает возможные последствия использования альтернативного материала или металла в случае, если тот, который имеется под рукой, оказывает большее воздействие на окружающую среду или его не хватает. [1]
3) Способность к инновациям . Корпорация, использующая природные ресурсы, зависит от этих ресурсов, и перебои в их поставках могут повлиять на доходы и долю рынка. Способность конкурента найти замену или более эффективные средства добычи может обогнать корпорацию. [1]
Toyota против Ford и лития
Литий используется в Toyota и Форд автомобилей электрический автомобиль батареи. Литий - это критически важный элемент энергии (ECE) и невозобновляемый ресурс . В аккумуляторе электромобиля требуется примерно в 100 раз больше лития, чем в стандартном аккумуляторе ноутбука. [6] Поскольку общество пытается сократить использование ископаемого топлива за счет использования электромобилей, спрос на литий будет возрастать.
На корпоративном уровне литий необходимо оценить с точки зрения его важности для компании и посмотреть, в какой степени он может быть заменен в продуктах компании. Текущие и наиболее часто используемые батареи в электромобилях Ford и Toyota - литий-ионные . Старший менеджер компании Ford Motor по исследованиям в области накопления энергии заявил: «Существуют определенные ограничения для литий-ионной технологии», это было заявлено в сочетании с графиком, показывающим, что к 2017 году их количество будет уменьшаться [1] . В соответствии с корпоративной стратегией Toyota в области экологических технологий: «Поскольку Toyota предвидит широкое использование электромобилей в будущем, мы начали исследования по разработке вторичных аккумуляторов следующего поколения с характеристиками, значительно превышающими литий-ионные аккумуляторы». [7]
На национальном уровне страны-производители лития должны учитывать свою национальную политику в отношении лития. К основным странам-производителям лития относятся Боливия , Чили , Аргентина , Афганистан и Тибет . [6] Высокий спрос на литий может принести большие доходы этим богатым ресурсами странам: тонну лития можно продать по цене от 4500 до 5200 долларов, а более чистый литий, который используется в батареях, продается по верхней границе этого интервала. Текущие запасы Боливии оцениваются примерно в 100 миллионов тонн. [8] Для сравнения, текущая рыночная стоимость тонны цинка составляет примерно 2670 долларов. [9]
Наконец, на глобальном уровне высокоразвитые страны добывают ресурсы и поставляют промышленность в более бедные страны. Что касается населения, использующего литий, существует относительно большое количество людей, использующих литий, при этом большая часть наших взаимодействий и действий в мире приходится на технологии. Учитывая, что в некоторых деревнях в Африке используется больше мобильных телефонов, чем ванных комнат, разумно оценить, что значительный процент населения мира использует литий, и прогнозировать, что использование материалов будет увеличиваться по мере роста индустриализации и технологической зависимости. [10] Что касается использования лития Toyota и Ford, важно отметить, что по состоянию на 2005 г. глобальное производство цинка в воздухе могло произвести достаточно цинково-воздушных батарей для питания 1 миллиарда электромобилей, а запасы лития могли обеспечить питание только 10 миллионов литий-ионных аккумуляторов. ионные транспортные средства [2] .
Последствия для окружающей среды
Нагрузка, которую различные материалы создают для окружающей среды, учитывается в критичности материала. Материалы могут иметь множество негативных последствий для окружающей среды из-за их токсичности, количества энергии и воды, используемых при обработке, и их выбросов в воздух, воду и землю. [2] Целью включения оценки воздействия на окружающую среду является передача информации о потенциальных последствиях использования определенного материала разработчикам продукции, правительственным чиновникам и неправительственным организациям. [1]
Оценка воздействия на окружающую среду может использовать данные из такого источника, как база данных Ecoinvent . База данных ecoinvent предоставляет единую оценку негативного воздействия на здоровье человека и экосистемы по шкале от 0 до 100. Тематика партитуры - Cradle to Gate . [1]
Экологические последствия также могут быть отражены в социальном отношении, которое может стать препятствием для разработки ресурсов в виде возражений против добычи. Эти возражения могут возникать из-за опасений, что новый участок добычи может потенциально негативно повлиять на окружающие сообщества и экосистемы. [1] Этот барьер может повлиять на надежность и безопасность ресурсов.
Усовершенствованная технология и инфраструктура для повторного использования вторичной переработки и более эффективное использование материалов могут смягчить некоторые из связанных с ними негативных воздействий на окружающую среду. [2] Это также может повысить надежность и безопасность ресурсов.
Примером воздействия на окружающую среду является запрет на использование свинца (Pb) во многих продуктах. Как только правительственные чиновники и разработчики продуктов узнали об опасностях ведущей политики правительства и компаний, они начали запрещать его использование.
Критичность
Материальная критичность - относительно новая область исследований. По мере того, как глобальная промышленная деятельность продолжает расти, широкий круг заинтересованных сторон уделяет больше внимания критичности материалов, чтобы оценить, как это может повлиять на производственные процессы и сделать их более эффективными. British Petroleum [11], Министерство энергетики США [12] и Европейский Союз [13] имеют все установленные процедуры проверки для определения критичности материала и того, как это влияет на их поведение. Кроме того, в этой области растет количество академических исследований, возглавляемых Томасом Грэделем из Йельского университета. Критичность материалов будет важным фактором в процессе промышленного производства в обозримом будущем.
Смотрите также
- Агроэкосистемный анализ
- Антропогенный метаболизм
- Промышленный метаболизм
- Оценка жизненного цикла
- Ограничивающий фактор
- Анализ материального потока
- Социальный метаболизм
- Управление рисками цепочки поставок
- Устойчивость цепочки поставок
- Городской метаболизм
Рекомендации
- ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р а Q R сек т у V ш х у Graedal, TE; Рэйчел Барр (2012). «Методика определения критичности металлов». Наука об окружающей среде и технологии . 46 (2): 1063–1070. Bibcode : 2012EnST ... 46.1063G . DOI : 10.1021 / es203534z . PMID 22191617 .
- ^ а б в г д Оверленд, Индра (2019-03-01). «Геополитика возобновляемых источников энергии: развенчание четырех зарождающихся мифов» . Энергетические исследования и социальные науки . 49 : 36-40. DOI : 10.1016 / j.erss.2018.10.018 . ISSN 2214-6296 .
- ^ Graedel, TE (2012). «Критичность геологического семейства меди». Наука об окружающей среде и технологии . 46 (2): 1071–078. Bibcode : 2012EnST ... 46.1071N . DOI : 10.1021 / es203535w . PMID 22192049 .
- ^ а б Graedel, TE; Л. Эрдманн (2012). «Будет ли дефицит металла препятствовать рутинному промышленному использованию?» . Бюллетень МИССИС . 37 (4): 325–331. DOI : 10.1557 / mrs.2012.34 .
- ^ а б Эванс-Причард, Эмброуз (24 марта 2013 г.). «Япония разрушает мертвую хватку Китая над редкими металлами с помощью морской грязи Bonanza» . Телеграф . Проверено 13 апреля 2013 года .
- ^ а б Кернер. Литиевая Саудовская Аравия https://www.forbes.com/forbes/2008/1124/034.html/
- ^ Тойота. Прогресс в исследованиях: вторичные батареи нового поколения. 2013. «Мобильность» . Архивировано из оригинала на 2013-04-07 . Проверено 21 апреля 2013 . /
- ^ Билл Мур. А вы думали, что Peak Oil мертва и похоронена. 4/14/13 http://evworld.com/blogs.cfm?authorid=209&blogid=1128/
- ^ Цинк http://www.indexmundi.com/commodities/?commodity=zinc/
- ^ Новый мир. Факты о литии. Новая эра разведки полезных ископаемых в Америке. Корпорация New World Resource . «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2013-06-10 . Проверено 21 апреля 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ) /
- ^ "Бритиш Петролеум" (PDF) . Проверено 21 апреля 2013 года .
- ^ «Архивная копия» . Министерство энергетики. Архивировано из оригинального 23 марта 2013 года . Проверено 21 апреля 2013 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ «Сырье» . Европейский Союз . Проверено 21 апреля 2013 года .
Внешние ссылки
- База данных Ecoinvent