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中國掌握1戰略資產6成命脈!降低供應鏈風險,紐西蘭從木屑中找到替代方案

撰文者:風傳媒 / 金牛幫幫忙 更新時間:2024-01-18 瀏覽數:1,436

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電動車 能源 鋰電池 石墨 戰略

圖片來源:達志影像
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世界各國致力於2050年淨零碳排目標,由化石燃料轉向電力是大勢所趨。由於石墨是鋰電池的負極材料,因此成為每個國家競相爭取、控制的戰略資源。

不過近年來,隨著地緣政治衝突情勢升高,中國占全球石墨供給高達60%的現狀,也成為各國隱憂;為了避免供應鏈過度集中,其他國家正在尋找新的石墨來源,而紐西蘭公司CarbonScape正在研究一個看似不可能的方案:從廢木材萃取石墨。


石墨是一種由碳組成的黑色物質,具有耐高溫、導電性高、導熱性高等特性,被廣泛應用於冶金、石化、機械、電子、國防等領域,在人類重視再生能源之前,就已被多國列為戰略性礦產資源。如今再生能源快速發展,石墨的地位更顯重要,因為它是鋰電池的負極材料。

國際能源總署(IEA)預估,從現在起到2040年的這段時間,全球石墨需求量將成長達25倍之多。

中國掌握供給石墨逾60%,各國紛尋找替代方案

但是在即將供不應求之際,現狀卻是中國供應全球60%的天然石墨與69%的人造石墨,是全球最大的石墨生產、提煉和出口國;換言之,中國有能力掐住鋰電池供應鏈。

2023年10月,中國擴大管制石墨出口,消息立刻衝擊全球的鋰電池市場。尤其考量到目前中美地緣政治衝突仍未有緩解跡象,歐洲與中國關係也有裂痕,為了確保石墨穩定供應,許多國家正在尋找中國以外的替代方案。

然而,開發新的石墨供應來源並不容易,因為鑑定、開發一個礦區,往往得花上多年時間,特別是在環保法規嚴格的國家。因此除了傳統的礦場開發,人們還需要新的做法。

CarbonScape就是一例——紐西蘭是林業發達的國家,伐木、木材加工會產生大量木屑等廢棄物,因此該公司使用熱裂解技術,透過加熱木屑來取得生物炭(biochar)。生物炭是種富含碳的材料,將其轉化成原始型態的石墨,經過純化與塗層,就能提煉出高純度的石墨,達到鋰電池所需的純度。

目前,CarbonScape可以從7噸木屑中提煉出1噸合成石墨,稱得上石墨供給的替代方案,降低市場對中國的依賴,且其石墨品質已獲得部分電池製造商的認可,並以投資表達支持,如日本東電化電子(TDK)旗下的Amperex Technology,歐洲林業產品公司Stora Enso也對該公司投資1,800萬美元,取得15%股份,相關資金將用於設置新產線。

除了讓供應鏈去中心化,降低對中國依賴,CarbonScape的創新做法,也能消除不少石墨合成過程所排放的碳。

傳統合成石墨是從化石燃料提煉而來,製程需要在攝氏3,000度環境下進行,過程除了會消耗大量能源,排放溫室氣體,也會產生其他對人體有害的氣體;而CarbonScape製程的排碳量較低,有助於降低電池供應鏈的碳足跡,而東電化電子執行副總裁Joe Kit Chu Lam認為,這便是CarbonScape石墨製程的最大優點。

技術創新,學者質疑恐造成森林濫伐

在技術創新的同時,CarbonScape也引發新的爭議。有些學者批評,從木頭提煉石墨,可能會促進業者砍伐森林。CarbonScape反駁表示,石墨從林業廢棄物就可提煉,不需要砍伐額外的樹木,因此僅會排放些許二氧化碳,程度應接近碳中和。

也有分析師質疑,全球未來需要大量電動車與鋰電池,CarbonScape將木屑做為替代來源,很可能無法供應電動車業所需的石墨數量;此外,其成本也沒有明顯競爭力。

聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的首席科學家Adam Best則認為,從廢電池回收石墨是較可行的方案。對此,CarbonScape執行長Ivan Williams回應,從木屑提煉石墨的成本跟從化石燃料提煉的成本相當,因為不需要高溫,僅需要數小時就可提煉,但他並未提供數據做為佐證。

自2016年以來,CarbonScape就開始研發從木材提煉石墨的技術,目前已經走到商業化的階段,該公司正在規畫興建第1座商業性工廠,預計年產1萬噸的合成石墨,遠高於當今實驗性工廠的5噸產量。

總結上述,目前的鋰電池需要石墨原料,但中國掌握超過全球6成的供應鏈,為了提升供應鏈安全,各國積極尋找替代方案,而CarbonScape的木屑提煉技術就是一個例子。除了能提升供應鏈安全,CarbonScape技術也能降低人工石墨製造過程的排碳量,為2050年淨零碳排發展提供助力。

本文獲「風傳媒」授權轉載,原文:不起眼的木屑,竟能提煉鋰電池的原料!這家紐西蘭公司,如何將垃圾變成戰略資產?
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