Projekt J1-3029

Partnerji projekta in njihovi logotipi

Vodja projekta:
2021: Janez Turk
2022 in naprej Alenka Mauko Pranjić

Vodja projekta na ZAG:
2021: Janez Turk
2022 in naprej Alenka Mauko Pranjić

Link na SICRIS, projektna skupina in bibliografske reference

Trajanje projekta: 1. 10. 2021 – 30. 9. 2024

Povzetek projekta SI:

Pomanjkanje in kritičnost mineralnih surovin sta med seboj močno prepletena dejavnika. Oba sta predmet zanimanja strokovnjakov, ki se ukvarja z neobnovljivimi naravnimi viri.

Pomanjkanje surovin se nanaša na njihovo razpoložljivost za prihodnje generacije, v smislu absolutnega izčrpavanja naravnih zalog. Medtem ko kritičnost surovine pomeni, da je le ta redka in hkrati bistvenega pomena za današnjo družbo.
Naraščanja svetovne populacije in razvoj novih tehnologij narekujeta vse večje potrebe po surovinah (predvsem po strateških, to se pravi kritičnih surovinah). Pri tem se porajajo vprašanja glede prihodnje oskrbe s surovinami in trajnostnosti novih tehnologij. Ta vprašanja so predvsem sledeča:

1. kako vrednotiti kratkoročna tveganja oskrbe, v časovnem obdobju 5–30 let? (problem, povezan z zanesljivostjo oskrbe, oz. kritičnost)
2. kako vrednotiti dolgoročno izčrpavanje surovin iz zemeljske skorje, v časovnem obdobju 100-1000 let (problem pomanjkanja surovin in razpoložljivosti surovin za prihodnje generacije).
3. Trajnostnost, povezana z rabo surovin.

Vplivi povezani z rabo surovin se običajno vrednotijo z metodo ocena življenjskega cikla (metoda LCA). LCA je orodje, ki se široko uporablja za vrednotenje okoljske učinkovitosti izdelkov in industrijskih procesov. Izraba abiotskih surovin (ADP) je ena od “vplivnih kategorij” v metodologiji LCA. Na področju vrednotenja kritičnih surovin (in surovin na splošno) z metodo LCA obstaja več izzivov.

• Med znanstveniki, ki razvijajo modele za metodo LCA ni soglasja, kako podati najbolj ustrezen in zanesljiv model za izračun izrabe zalog naravnih surovin (črpanje iz zemeljske skorje). Izračun izrabe abiotskih surovin (ADP) še vedno temelji na paradigmi fiksnih zalog. Stopnje recikliranja in nadomeščanje kovin z drugimi materiali v modelu za izračun ADP nista upoštevana. To je pomemben razlog za negotovost tega kazalnika. Nadomeščanje, večja materialna učinkovitost in pospešeno recikliranje izdelkov ob koncu življenjske dobe zmanjšajo potrebo po pridobivanju kovin iz rudišč. Če želimo izboljšati modele za oceno izrabe kovin iz zemeljske skorje je treba upoštevati recikliranje in nadomeščanje kritičnih surovin.
• Drug izziv se nanaša na vključitev problematike kritičnosti surovin v metodologijo LCA. Za takšno vključitev je potrebno pravilno združevanje različnih dejavnikov. Način, kako izvesti takšno združevanje ostaja nerešeno vprašanje.
• Naslednji pomemben izziv je, kako izvesti celovito oceno trajnostnosti kritičnih surovin, tudi glede njihove uporabe v končnih proizvodih (za napredne tehnologije). Takšna celostna ocena mora vključevati okoljsko trajnostnost, socialno trajnostnost in po možnosti tudi ekonomsko trajnostnost.

Splošni cilj projekta je dvojen:

1. izboljšati vhodne podatke za vrednotenje izbranih kritičnih surovin v metodologiji LCA in
2. primerjati okoljske in sociološke vplive, povezane s primarno proizvodnjo izbranih kritičnih surovin (rudarjenje surovin) v primerjavi s proizvodnjo iz sekundarnih virov (ekstrakcija, reciklaža).

Za vrednotenje proizvodnje kritičnih surovin iz sekundarnih virov bomo uporabili podatke iz slovenske industrije. Pridobili bomo podatke o trajnostnosti izbranih kritičnih surovin pridobljenih iz različnih virov. Te informacije so pomembne tako za industrijsko panogo, kot tudi celotno družbo.

Predlagani projekt ima še 3 posebne cilje:

1. Izboljšanje metode za vrednotenje rabe abiotskih surovin v metodi LCA.
2. Proučitev okoljskih in družbenih vplivov v postopkih pridobivanja in končne uporabe izbranih kritičnih surovin.
3. Izboljšanje metode za celostno oceno trajnostnosti naprednih proizvodov, ki vsebujejo kritične surovine (združevanje rezultatov okoljske LCA, družbene LCA in stroškovne LCA).

Povzetek projekta EN:

Scarcity and criticality of mineral resources are two interconnected aspects of resource use, which are under main concern of scientific community dealing with non-renewable resources.
While scarcity of resources refers to their availability for future generations in terms of absolute depletion, the criticality of a resource means that it is scarce and, at the same time, essential for today’s society.
A growing world population and increasing need for resources (i.e. critical raw materials) required for various technological applications raise the questions of future resources supply and also on sustainability of new technologies. These questions are associated with:

1. Short-term supply risks over time period of 5-30 years (problem related with security of supply, criticality respectively).
2. Long-term depletion of earth’s resources over time period of 100-1000 years (problem of resource scarcity and resource availability for future generations).
3. Sustainability related with resource usage.

In scientific community, the impacts of using resources are evaluated by means of Life Cycle Assessment (LCA). LCA is broadly used tool to quantify the environmental performance of products and processes. Abiotic Depletion of Resources (ADP) is one of the impact categories in LCA methodology. Regarding evaluation of critical raw materials (and resources in general) by means of LCA, several challenges exist.
– There is no scientifically consensus above the method, which would provide the most adequate and reliable model for accurate calculation of depletion of resources from earth’s crust. ADP is still based on fixed-stock paradigm. Recycling rates and replacement of metals by other materials are not taken into account in calculation of ADP, which is reason for uncertainty of this indicator. Substitution, higher material efficiency, and successful recycling at end-of-life of the products reduce the demand growth for primary metals. In order to overcome uncertainties in predicting of depletion of metals, recycling and substitution rates for several critical raw materials need to be addressed and integrated in models for calculation of ADP.
– Another challenge refers to integration supply risks and criticality in LCA methodology. Proper aggregation of various factors is required to conduct such integration. However, how to conduct such aggregation is still an open issue in LCA community.
– Important challenge is also how to perform holistic Sustainability Assessment of critical raw materials and their application in advanced products. Such holistic assessment should address environmental sustainability, social sustainability and possibly also economic sustainability.

The overall goal of the proposed project is two-folded:

1. improve evaluation of selected critical raw materials in the LCA methodology and
2. to benchmark environmental and social impacts related with primary production (i.e. extraction from ore deposits) of selected critical raw materials versus their production (recovery) from secondary sources.

Five case studies of Slovenian industry will be taken into account to address impacts related with secondary production of selected critical raw materials. We aim to provide valuable information on sustainability of the selected critical raw materials recovered from secondary sources. This information is of great interest of the industry and the society.

1. Moreover, the proposed project has 3 additional specific goals:
   Improvement of method for evaluation depletion and scarcity of abiotic resources in Life Cycle Assessment (LCA) tool.
2. Improvement of environmental and social life cycle perspectives on selected critical raw materials (regarding their production and final application).
3. Improving method for holistic evaluation of sustainability in case of advanced products containing critical raw materials (taking into account environmental, social and also economic LCAs).

Faze projekta in opis realizacije (delovni sklopi) (SI in EN)

Izvajanje projekta bo potekalo po sledečih delovnih sklopih:

Delovni sklop 1: Izboljšanje metode za vrednotenje rabe abiotskih virov v orodju LCA
– Ocena deleža recikliranja izbranih kovin/kritičnih surovin
– Ocena deleža nadomeščanja izbranih kovin/kritičnih surovin
– Izboljšanje formule za izračun izrabe abiotskih surovin z vključitvijo njihovega recikliranja in nadomestitve v računske modele (na primeru izbranih kovin/kritičnih surovin)
– Razvoj alternativnega kazalnika za vrednotenje rabe surovin v LCA (kazalnik, ki združuje problematiko izrabe in kritičnosti surovin)

Delovni sklop 2: Izboljšanje okoljskega in družbenega vidika glede pridobivanja kritičnih surovin (upoštevanje proizvodnje iz primarnih nahajališč in sekundarnih virov)
– Dopolnitev inventarnih podatkov izbranih kritičnih surovin za izvajanje okoljske LCA
– Razvoj enotnega kazalnika za vrednotenje vplivov na okolje in zdravje ljudi, povezanih s pridobivanjem kritičnih surovin
– Vrednotenje družbenih vplivov v proizvodnji izbranih kritičnih surovin (družbena LCA)

Delovni sklop 3: Ocena trajnostnosti življenjskega cikla proizvodov, ki vsebujejo kritične surovine
– Primeri presoje trajnostnosti proizvodov, ki vsebujejo kritične surovine (upoštevajoč nabor okoljskih, družbenih in ekonomskih vplivov)
– Združevanje okoljskih, družbenih in ekonomskih vidikov trajnostnosti z uporabo metode večkriterijskega odločanja
– Vrednotenje trajnostnosti proizvodov, ki vsebujejo kritične surovine

Delovni sklop 4: Razširjanje rezultatov projekta