سالهاست که تقاضا برای فلزات و مواد معدنی حیاتی به شدت بالا رفته و طبق همهی پیشبینیها، عرضهی بیشتر این عناصر وارد مشکلات زیادی شده و چشماندازهای افزایش تولید نیز با چالشهای بیشتری درگیر هستند.
در این بین نوآوری و خدمات نوآورانهی معدنی، میتوانند در کنار ابداعات و حتی جلوتر از اختراعات، نقش بسیار ضروری در کاهش مصرف مواد راهبردی داشته باشند و توان این را دارند که راهکارهای کاربردی برای افزایش استخراج و فرآوری، استفادهی بهینه و بازیافت ارائه دهند.
برای دستیابی به این هدف بسیار مهم، چند روش کلیدی که نوآوری سهم بالایی در اجرایی شدن آنها دارد، ایجاد شده که باید نگاهی دقیقتر و ظریفتر به این روشها داشت.
ابتدا بحث جایگزینی مواد است که محققان و نوآوران با کشف مواد جدید و در حقیقت نوآوری در علم مواد، به توسعهی موادی میرسند که عملکردی مشابه یا حتی بهتر نسبت به مواد معدنی مهم دارند و این مواد جدید از عناصر فراوانتر و در دسترستر ساخته شدهاند.
به عنوان نمونه، برای جایگزینی کبالت و لیتیوم در ساخت باتریها، تلاش شده از موادی ارزانتر و فراوانتر استفاده شود و یا کامپوزیتها و آلیاژهایی به کار آیند که با مقدار کمتری از مواد معدنی خاص، همان استحکام، هدایت الکتریکی یا خواص حرارتی را داشته باشند.
بهبود کارایی، روش دیگر رسیدن به کاهش مصرف است و مهندسان با استفاده از روشهای طراحی نوین و نرمافزارهای شبیهسازی پیشرفته، محصولاتی را طراحی میکنند که نیازمند مقدار کمتری از مواد معدنی هستند.
این امر شامل کوچکسازی قطعات، طراحی بهتر برای کاستن از ضایعات در فرآیند تولید و نیز افزایش قابلیتها با حتی کاهش حجم استفاده شده از ماده معدنی اصلی میباشد.
یعنی بهینهسازی فرآیندهای تولید و نوآوری در روشهای تولید همچون چاپ سهبعدی یا فرآیندهای تولید افزایشی، که میتوانند منجر به استفادهی اقتصادیتر از مواد و کاهش چشمگیر هدررفت شوند.
و اما بازیافت و اقتصاد چرخشی، روش نوآورانهی دیگریست که میتواند جایگزین استخراج و تولید بیشتر از معادن شود و عرضه را بهبود بخشد.
که با توسعهی روشهای بازیافت میشود به جداسازی مواد از باطلههای عظیم معدنی رسید و با بازیافت پیشرفتهی زبالههای صنعتی و الکترونیکی، به حجم زیادی از مواد باارزش دست یافت.
و حتی میشود بازیافت را وارد طراحی صنعتی هم کرد و با طراحی محصولات و قطعاتی که اجزای آنها به راحتی قابل جدا شدن و بازیافت باشند، چرخهی عمر مواد را بلندتر کرده و مصرف مواد معدنی خام را کمتر کرد.
میشود بازیافت را وارد طراحی صنعتی هم کرد و با طراحی محصولات و قطعاتی که اجزای آنها به راحتی قابل جدا شدن و بازیافت باشند، چرخهی عمر مواد را بلندتر کرده و مصرف مواد معدنی خام را کمتر کرد.
روش دیگر ایجاد شرایط فنی جهت افزایش طول عمر محصولات است. زیرا تولید محصول بادوامتر، به معنای عدم نیاز به تولید و مصرف مواد جدید است و نوآوری در کیفیت مواد، باعث عمر مفید طولانیتری خواهد شد و بازههای زمانی مصرف مواد معدنی، کوتاه نخواهد بود.
و در نهایت دیجیتالیسازی و گذار به اقتصاد خدماتی نیز دلیلی بر مصرف کمتر مواد معدنی خواهد شد و نوآوری دیجیتال باعث شده که مردم به جای خرید محصولات فیزیکی مانند لوحهای فشرده یا دستگاههای خاص، از خدمات دیجیتال استفاده کنند و این روند مصرف مواد معدنی را کاهش میدهد.
نوآوری دیجیتال باعث شده که مردم به جای خرید محصولات فیزیکی مانند لوحهای فشرده یا دستگاههای خاص، از خدمات دیجیتال استفاده کنند و این روند مصرف مواد معدنی را کاهش میدهد.
در مجموع نوآوری با پشتوانهی فناوری، علم مواد را دگرگون کرده و بهرهوری و کارایی بیشتری به فرآیندهای تولید خواهد داد و میتوان منابع محدود را طی این ساختار بهتر مدیریت کرد و از وابستگی و مصرف کاست و توسعه نوینی را وارد معدن و صنایع مرتبط به آن کرد.
که فناوری و زیرساختهای آن، پایه اصلی نوآوریست و هیچ کشور نوآوری در جهان نداریم که در شاخصهای توسعه صنعتی، آموزشی و خدماتی، در رتبههای پایین جهانی باشد.
مثال به روز این تحلیل، کاهش تقاضای عناصر نادر در آمریکاست که به دلیل پیشرفتهای فناورانه به دست آمده و برخلاف پیشبینیهای قبلی که از کمبود شدید عناصر کمیاب سنگین مانند دیسپروزیوم و تربیوم حکایت داشت، اتفاق افتاده است.
و طی این اتفاق، تولیدکنندگان آهنرباهای دائمی که در موتور خودروهای برقی و توربینهای بادی استفاده میشوند، موفق شدهاند فرمولهایی ابداع کنند که با مقدار بسیار کمتری از عناصر نادر سنگین، همان بازدهی قبلی را داشته باشند.
تولیدکنندگان آهنرباهای دائمی که در موتور خودروهای برقی و توربینهای بادی استفاده میشوند، موفق شدهاند فرمولهایی ابداع کنند که با مقدار بسیار کمتری از عناصر نادر سنگین، همان بازدهی قبلی را داشته باشند.
و طی همین اتفاق که به دلیل نوآوریهای فنی حاصل شده، فشار تقاضا کاهش یافته و قیمتها نیز تغییر خواهند یافت.
و این صرفهجویی نوآورانه و فناورانه یعنی جایگزینی، افزایش کارایی و بهرهوری و امکان بازیافت و دستیابی به تاثیرات نوآوری در کاهش مصرف عناصر استراتژیک که تأمین بیشتر آنها در انحصار چین بوده است.
و نشانهای دیگر که نوآوری و فناوری حتی میتوانند بر تنشهای ژئوپلیتیک جهانی غلبه کنند، فشارهای عرضه را محدود کرده و قیمتها و تقاضاها را تغییر دهند و تدبیری باشند برای حفظ منابع و محیطزیستی که انسان به آنها نیاز دارد و این نیازمندی، همیشگی خواهد بود.
