Reteaua Corect

Grafitul, România și mineritul unui material care a marcat istoria

Scris de newsreporter in 14 septembrie 2021 la 09:27, in Business. 305 vizualizari Intra in discutie Tagurigrafit, minerit, românia shortlinkhttp://crct.ro/nypT

Grafitul este un mineral care a avut un rol important în istoria ultimelor secole fiindcă din el s-au făcut minele a miliarde de creioane, dar grafitul este folosit în industria grea și este tot mai mare cerere pentru utilizarea în bateriile mașinilor electrice. România are rezerve importante de grafit și sunt intenții de a revitaliza exploatările din Oltenia, dar mulți pași mai sunt de făcut. În articol puteți citi despre istoria grafitului în România și în lume, despre zona Baia de Fier și despre grafen, un ”material minune” care încă nu a ”cucerit” lumea, scrie Hotnews.

Informația pe scurt:

  • Grafitul este carbon natural aproape pur, de culoare neagră, cu luciu metalic, din care se fac electrozi pentru metalurgie și industria chimică. Are un rol esențial în istorie fiindcă din el s-au făcut miliarde de creioane, iar în viitor este tot mai important datorită rolului său în bateriile folosite pe mașinile electrice.
  • În 2020 volumul estimat de producție pentru toate minele de grafit din lume a fost de 1,1 milioane tone metrice, iar China este, de departe, cel mai mare producător. Alte țări care stau bine sunt Brazilia, Madagascar, India, Turcia sau Coreea de Nord.
  • Cea mai mare mină de grafit din țară a fost la Baia de Fier, în Oltenia: prezența grafitului a fost semnalată acolo acum 150 de ani și mina a funcționat din anii 50 și a fost închisă în 1994, pe motiv că nu mai era rentabilă.
  • Ministrul economiei anunța la final de august că licitația internațională pentru studiul de fezabilitate pentru exploatarea grafitului din România a fost încheiată de compania de stat Salrom. Ministrul se referea la zăcământul din cele două exploatații din zona Baia de Fier, Cătălinu și Ungurelașu și adăuga că ar ajunge pentru câteva zeci de ani de exploatare.
  • Cererea de baterii pentru mașini electrice va crește mult, iar bateria reprezintă peste 30% din costul de producție pentru un model 100% electric, din cauză că materialele rare necesare sunt scumpe și rafinarea lor costă mult. Grafitul este și el folosit la construcția anodului celulelor bateriei, iar pentru reducerea costurilor se fac teste pentru ca grafitul să fie înlocuit cu siliciu.
  • În ultimul deceniu s-a scris mult despre un material minune care se obține din grafit: grafenul, un material extrem de subțire, dar cu o rezistență extraordinară. Deși s-a vorbit mult despre modul cum grafenul va schimba lumea, el se găsește în puține produse fiindcă este greu de produs în cantități mari și costurile sunt ridicate.
  • Minele de grafit, când nu sunt gestionate după cele mai noi norme de mediu, generează praf gri peste tot - în aer și în apă - și poluare. Un studiu de caz din China arată că În orașele de lângă cele mai mari mine de grafit aerul este poluat, în apă sunt aruncate cantități mari de deșeuri miniere și copacii s-au uscat.

Un material care a uimit

Legenda spune că acum aproximativ 500 de ani, în valea Borrowdale din regiunea Cumbria din Anglia, nu departe de celebrul Lake District, o furtună puternică a dezrădăcinat mulți copaci și a scos la iveală o substanță neagră și strălucitoare pe care oamenii din acele locuri nu o mai văzuseră. Au denumit-o ”plumb negru” și au rămas uimiți de ea, fiindcă deși semăna cu cărbunele, nu ardea. Mai mult, lăsa semne persistente și oamenii din zonă au început să-și marcheze oile cu acestă substanță care va deveni celebră sub numele de grafit și va fi folosită pe larg la producerea minelor de creion.

Culoarea grafitului variază între gri închis și negru, se simte unsuros la atingere și lasă urme negre pe suprafețe. Numele vine de la verbul graphein (a scrie, în limba greacă).

Pentru că era un material moale, dar și rezistent la temperaturi mari, grafitul a fost folosit și la turnarea ghiulelelor pentru tunuri. Încă din secolul 17 devenise atât de valoros încât se spune că la unele exploatări miniere oamenii erau supravegheați la final de schimb de către gărzi înarmate când își schimbau hainele de lucru cu cele obișnuite, pentru a se asigura că nu vor fura bucăți din prețiosul mineral.

O veche mină de grafit (foto - Jiri Vaclavek, Dreamstime.com)
După 1750 francezii importau de la englezi cantități mari de grafit pentru industria creioanelor care devenise tot mai importantă, dar spre 1800 când relațiile dintre cele două țări s-au răcit puternic, francezii nu au mai putut obține grafitul englez și au căutat, găsind până la urmă soluția de a confecționa minele din grafitul de calitate inferioară care se găsea în alte state de pe continent.

După 1900 grafitul a fost folosit pe larg și în industria grea și în industria chimică.

Grafitul este carbon natural aproape pur, de culoare neagră, cu luciu metalic, din care se fac electrozi pentru metalurgie și industria chimică, creioane și creuzete refractare. I se mai spune plombagină.

Grafitul are în structură cristale opace de culoare neagră, hexagonale, formă tabulară, solzoasă, sau bare. Luciul fiind metalic la formele cristaline și mat la agregatele amorfe. Duritatea pe scara Mohs este între 1 - 2, densitatea 2,1 - 2,3 având o urmă neagră cenușie. Este un bun izolator termic și electric și are o conductibilitate electrică și termică bună.

Grafitul, folosit în industria metalurgică şi la confecţionarea minelor de creion, este utilizat și pentru fabricarea unor componente din bateriile maşinilor electrice. Cum vânzările acestor mașini cresc puternic, grafitul devine tot mai important.

Foto Anton Leskov, Dreamstime.com
Grafitul poate fi produs și sintetic, dar costurile extragerii grafitului în stare naturală. pură, pot fi cu câteva zeci de procente mai mici. Grafitul a fost obținut pe cale sintetică pentru prima oară în 1896.

În 2020 volumul estimat de producție pentru toate minele de grafit din lume a fost de 1,1 milioane tone metrice, iar China este, de departe, cel mai mare producător, deși se consideră că Turcia are cele mai mari depozite.

Provincia chineză Heilongjiang, de la granița cu Rusia, este locul unde se află cel mai mare zăcământ de grafit.

Producția minelor de grafit în 2020, în sute de mii de tone metrice
China 650
Brazilia 95
Madagascar 47
India
Rusia

Alte țări: Coreea de Nord, Canada, Ucraina, Norvegia, Pakistan, Mexic

Mineritul grafitului și poluarea: un studiu de caz din China

Minele de grafit generează praf gri peste tot - în aer și în apă - și poluare. Un studiu de caz din China arată că în orașele de lângă cele mai mari mine de grafit aerul este poluat, în apă sunt aruncate cantități mari de deșeuri miniere și copacii s-au uscat.

În octombrie 2016 publicația Washington Post a publicat o anchetă sub titlul ”In your phone, in their air” (În telefonul tău, dar și în aerul lor) care descrie pe larg ce efecte au asupra mediului și asupra oamenilor exploatările miniere de grafit din China.

În orașele de lângă cele mai mari mine de grafit aerul este poluat, în apă sunt aruncate cantități mari de deșeuri miniere și au s-au uscat și o mulțime de copaci. În plus, sănătatea oamenilor a fost afectată și a crescut numărul de atacuri de cord, dar și incidența bolilor respiratorii.

România și rezervele de grafit din județul Gorj

Cea mai importantă mină de grafit din țară se găsește în comuna Baia de Fier din Oltenia care are 4.000 de locuitori. Comuna este întinsă pe albia râului Galbenul, fiind mărginită în partea de est de râul Olteț.

Baie însemna pe vremuri mină, iar denumirea comunei provine de la exploatarea primitivă a minereului de fier, care era purificat cu ajutorul apei ce era dirijată în gropi mari săpate în pământ și în care se punea minereul de fier. La 1700 ”baia” dispunea de cuptoare mari, dar până la 1800 exploatarea minereului a încetat. Baia de Fier este cunoscută și pentru că la 2 km se află intrarea în Peștera Muierii, celebră pentru sălile sale și pentru formațiunile geologice.

Exploatarea de grafit din comuna gorjeană Baia de Fier a început in 1954. Din cauza lipsei cererii pe piaţa, în 1994 s-a închis mina Cătălinu, iar producţia s-a oprit cu totul în 2005 şi la cariera Ungurelaşu. Circa 800 de oameni au rămas fără loc de muncă după închiderea minei, o parte dintre ei și-au găsit de lucru în alte domenii.

Există însă în continuare resurse mari de grafit, suficiente pentru zeci de ani, conform specialiştilor. Datorită cererii tot mai mari din partea industriei auto, o societatea de stat vrea acum să reînceapă producţia.

Prezenţa şisturilor de grafit în Baia de Fier a fost semnalată încă de acum 150 de ani. Abia în perioada 1939 – 1942 au început activităţi de explorare. În anii 50 au fost începute şi activităţi de exploatare, iar la vremea respectivă grafitul de la Baia de Fier asigura 70% din necesarul intern. Fiind vorba de o mină, munca era grea și periculoasă, însă partea bună era că salariile erau mult peste media zonei. În 1994 a fost luată decizia de a fi închisă exploatarea de grafit, din cauză că nu ar mai fi fost rentabilă.

În Baia de Fier, grafitul a fost exploatat în două perimetre miniere: în subteran, prin punctul Cătălinu, şi în cariera Ungurelaşu. 40.000 de tone din acest mineral erau produse în fiecare an

Primarul din Baia de Fier a declarat în presa locală că de câteva ori a mai fost contactat de oameni interesați de preluarea minei. De exemplu în 2013 cineva s-a arătat dornic să investească, iar în 2019 un om de afaceri din județul Bihor s-a declarat interesat de posibila preluare a minei de grafit de la Baia de Fier. Nu s-a concretizat nimic.

La final de august ministrul economiei anunța că s-au făcut pași pentru ”punerea României pe harta producției de baterii”.

Mai este mult până acolo, dar ce anunța ministrul Năsui era că licitația internațională pentru studiul de fezabilitate pentru exploatarea grafitului din România a fost încheiată de compania de stat Salrom.

”Din ultimele prospecțiuni, zăcământul din cele două exploatații din zona Baia de Fier, Cătălinu și Ungurelașu, ar ajunge pentru câteva zeci de ani de exploatare, cu aplicarea tuturor normelor de mediu agreate de UE”, spunea ministrul.

Bateriile pentru mașini electrice - De ce sunt atât de scumpe

Până acum 10-15 ani nu prea se vorbea despre baterii când era vorba de mașini și industria auto, însă creșterea vânzărilor de mașini electrice a făcut ca bateria să devină extrem de importantă, mai ales că la o mașină 100% electrică, bateria ajunge să reprezinte între 30% și 40% din costul total de producție. La cele mai mici mașini electrice bateria costă peste 5.000 de euro, iar la cele cu autonomie reală de peste 500 km poate fi peste 20.000 euro.

De ce sunt bateriile pentru mașini electrice atât de scumpe? Pentru că sunt scumpe componentele cu care ele sunt construite și cea mai scumpă parte a celulei este catodul, din cauza metalelor folosite, cum ar fi cobaltul, litiul sau nichelul. Aceste materiale sunt extrase din mine care se găsesc în diverse locuri din lume și costurile sunt mari și datorită faptului că trebuie apoi procesate intens pentru a fi convertite în componente chimice de o puritate super - înaltă. Cele mai multe extracții se fac în țări precum Australia, R D Congo, Chile și China, dar în China se fac aproximativ 80% dintre operațiunile de procesare și rafinare.

O problemă este faptul că, dată fiind creșterea cererii pentru aceste metale rare, prețul lor va crește și el și va anula o parte dintre câștigurile de eficiență obținute prin inovații tehnologice.

Grafitul este folosit la anodul bateriilor.

Într-o celulă de baterie, catodul este polul negativ, iar anodul este polul pozitiv, la acesta din urmă fiind folosit și grafitul procesat.

Pentru reducerea costurilor se testează înlocuirea grafitului cu siliciu în construcția anodului, dorința fiind de a reduce costurile, dar și de a crește autonomia. Recent a fost lansată o brățară de fitness la care grafitul a fost înlocuit cu siliciu la construcția bateriei, iar firma care a realizat bateria speră că spre 2030 se va putea face la fel și la bateriile mult mai mari de la automobile.

Problema cu aceste metale și minerale este că în anii următori, când producția mondială de mașini electrice va fi mult mai mare, resursele de metale rare și scumpe s-ar putea să nu fie suficiente. Tocmai de aceea se fac cercetări intense pentru bateria cât mai apropiată de perfecțiune: densitate energetică mare, dimensiuni mici și preț cât mai scăzut.

Când este vorba de bateriile mașinilor electrice, sunt mai multe probleme, două find esențiale: nevoia de a crește mult autonomia și nevoia de a produce mult mai multe baterii și de a nu mai depinde de fabricile din China, Japonia și Coreea de Sud. În Europa sunt foarte puține fabrici în raport cu cererea, unele se vor mai deschide curând, dar deși guvernele și marile companii auto discută despre crearea unor mega-fabrici de baterii, acest lucru nu este ușor de făcut fiindcă va dura foarte mulți ani și este nevoie de investiții de miliarde de euro.

Grafenul - materialul minune care se obține extrem de greu

În ultimul deceniu s-a scris și s-a vorbit mult despre așa-numitele materiale minune (wonder materials), materiale cu proprietăți speciale care vor permite miniaturizarea pe mai departe a diverselor gadget-uri și vor permite implementarea de senzori aproape oriunde.

Acum un secol și plasticul era considerat ”material minune” fiindcă era rar și scump, dar s-a răspândit enorm, în timp ce alte materiale catalogate ca fiind aproape miraculoase nu au ajuns să fie folosite pe scară largă.

Probabil că despre niciun alt ”material minune” nu s-a scris mai mult în ultimul deceniu decât despre grafen (graphene, în engleză) un material care se obține din grafit și despre care se știe că are o rezistență extraordinară. Comparația cel mai des utilizată a fost că grafenul este de 200 de ori mai rezistent ca oțelul, dar mai subțire decât hârtia.

sursa ProductionPerig, Dreamstime.com
A fost numit cel mai rezistent material din lume, dar și cel mai pliabil și cu o conductivitate electrică extraordinară. Deși s-a vorbit mult despre grafen, el se găsește în puține produse, iar unii spun că acest material constituie o mare dezamăgire.

În 2012, American Chemical Society spunea că grafenul este de 200 de ori mai rezistent decât oțelul și atât de subțire încât ar fi posibil să avem telefoane subțiri precum o foaie de hârtie cu posibilitatea de a le și plia apoi. Ce este uimitor e că grafenul este, în același timp, transparent, ultra-rezistent, flexibil, cu o bună conductibilitate și cu posibilitatea de a-l scufunda în lichide fără a se oxida.

Grafenul este o variantă bidimensională a grafitului (o foiţă extrem de subţire, cea mai subţire posibil), atomi de carbon dispuşi într-o reţea bidimensională. El a fost descoperit şi izolat în anul 2004, prin exfolierea grafitului, de un grup de cercetători de la Universitatea din Manchester, lucru care le-a adus Premiul Nobel pentru Fizică în anul 2010.
Printre primele produse care conțineau grafen se numără o rachetă de tenis lansată în 2013 de compania HEAD, dar din greutatea de 240 de grame, grafenul reprezenta sub un gram.

Sunt puține produse care includ grafen, și acelea în cantități foarte mici. De exemplu există baterii portabile cu grafen, dar și căști de motociclete care conțin un strat de grafen. Se fac teste pentru a pune grafen în amestecuri cu cauciuc pentru a obține, spre exemplu, garnituri mult mai rezistente. Teste mai noi se fac cu grafen amestecat cu ciment pentru materiale mai rezistente în domeniul construcțiilor.

De ce nu este lumea plină de produse care conțin acest material cu super-proprietăți? Fiindcă este greu de produs în cantități mari, chiar dacă prețul de producție a scăzut mult. În plus, din momentul unei descoperiri până când un material devine larg răspândit pot trece și peste 20 de ani. O altă problemă ține de unul dintre atuurile acestui material: rezistența, pentru că și după ce obții grafen este greu să-l tai în forme super-precise și proprietățile materialului rezultat nu sunt așa de grozave precum în laborator.

Apoi s-a vorbit despre posibilitatea ca grafenul să înlocuiască siliciul în producția de procesoare, însă acest lucru nu se va întâmpla. Când este vorba ca un super-material nou să înlocuiască pe scară largă un material consacrat, acel material nou trebuie să fie mult mai ieftin de cumpărat și mult mai bun decât materialul consacrat.

În 2012, revista Nature scria că grafenul poate fi utilizat pentru a crea implanturi bionice, ecrane flexibile uimitor de subțiri, dar și celule fotovoltaice. Descoperitorii grafenul anunțau acum 6 ani că materialul are potențial pentru a fi folosit și la pilele de combustie. Ei anunțau că membrane din grafen vor putea fi folosite pentru a filtra hidrogenul din atmosferă pentru a genera electricitate.

Fără îndoială că grafenul va fi folosit în tot mai multe domenii și aplicații, dar vor mai trece decenii până să fie folosit aproape pretutindeni.

HotNews

Intra in discutie:
Pentru a putea intra in discutie trebuie sa fii autentificat ca utilizator CorectNews.
Daca nu ai cont, da click aici. Daca ai deja cont, da click aici.

Twitter is down for the moment!

CorectBusinessbeta

Afla tot despre business din cele 7 sectiuni ale site-ului AICI

CorectPoliticsbeta

Afla tot despre politica in cele 4 sectiuni ale site-ului AICI

CorectSocialbeta

Afla tot despre societate in cele 8 sectiuni ale site-ului AICI

CorectScITbeta

Afla tot despre stiinta din cele 5 sectiuni ale site-ului AICI

CorectSportsbeta

Afla tot despre sport din cele 9 sectiuni ale site-ului AICI

CorectLifestylebeta

Afla tot despre felul de trai din cele 7 sectiuni ale site-ului AICI

CorectArtsbeta

Afla tot despre arta in cele 6 sectiuni ale site-ului AICI

CorectDiasporabeta

Afla tot despre diaspora din cele 4 sectiuni ale site-ului AICI

CorectBooks »

Cumpara carti digitale la un pret mult mai bun decat cele clasice!

CorectBazaar »

Schimbi, vinzi si cumperi orice

Urmareste-ne pe:

© Copyright Corect 2010. Toate drepturile rezervate.