Pagpapanatili
Berde na Nickel: Pinapagana ang Malinis na Hinaharap ng Enerhiya
Ang mundo ay kasalukuyang dumadaan sa isang berde na transisyon ng enerhiya at ang mga baterya ay gumaganap ng mahalagang papel sa paglalakbay na ito. Bilang mahahalagang bahagi sa iba’t ibang makabagong teknolohiya, ang mga rechargeable na baterya ay nagpapagana ng lahat mula sa mga smartphone at laptop hanggang sa mga electric vehicle (EV) at mga sistema ng imbakan ng enerhiya.
Sa mga uri ng baterya, lithium-ion batteries ang pinaka-popular at malawakang ginagamit. Isang pangunahing sangkap ng mga bateryang ito ay nickel (Ni), ang ikalimang pinaka-karaniwang elemento sa ating planeta.
Hindi lamang ito matatagpuan nang malawakan sa crust at core ng Earth, kundi isa ring karaniwang elemento sa mga meteorite, kasama ang bakal. Natural na naroroon sa lupa at tubig, ang nickel ay mahalagang nutrisyon para sa mga halaman.
Ang nickel ay nagtataglay ng maraming kahanga-hangang pisikal at kemikal na katangian, na ginagawang mahalaga ito sa daan-daang libong produkto. Kabilang dito ang mataas na punto ng pagkatunaw na 1453°C, resistensya laban sa korosyon at oksidasyon, mataas na kakayahang hubugin, kakayahang i-recycle, at mga magnetic na katangian sa temperatura ng silid.
Mabilis din itong nag-aalloy, partikular na sa chromium at iba pang metal, upang makagawa ng stainless at heat-resistant na bakal.
Ginagamit sa 1.97 milyong tonelada ng stainless steel at 210 kiloton ng non-ferrous alloys bawat taon, ang nickel ay naging isang lubos na estratehikong at mahirap palitan na elemento. Ang mga aplikasyon na ito ay nagpapahaba ng buhay ng produkto at nagpapabuti ng kahusayan ng makina, kaya nag-aambag sa pagpapanatili.
Habang ang stainless steel ang kumakatawan sa pinakamalaking bahagi (65%) ng paggamit ng nickel, ang mga baterya ay pangalawang pinakamalaking gamit na may 16%.
Ginagamit ang nickel sa mga baterya upang maghatid ng mas mataas na energy density at mas malaking kapasidad ng imbakan sa mas mababang gastos. Sa pagtaas ng paggawa at pag-aampon ng EV at ang mga sistema ng imbakan ng enerhiya na nagiging mas mahalaga upang balansehin ang demand at suplay ng enerhiya, tumataas ang pangangailangan para sa nickel.
Sa bilang, 70% ng kasalukuyang pandaigdigang taunang produksyon ng nickel, o 3 milyong tonelada, ay ilalaan sa sektor ng stainless steel, habang inaasahang karagdagang 3 milyong tonelada ng Ni ang kakailanganin para sa paggawa ng baterya pagsapit ng 2040. Ang karagdagang Ni na ito ay susuportahan ng dekarbonisasyon ng sektor ng transportasyon sa pamamagitan ng paggamit ng Ni-based na baterya electrode sa mga EV.
Bilang resulta nito, ang pandaigdigang demand para sa nickel ay dodoblehin sa 6 milyong tonelada bawat taon.
Mga Deposito ng Nickel na Mayaman sa Dami, Kumplikado sa Kalidad
Bilang isang medyo saganang metal, ang nickel ay matatagpuan sa halos lahat ng bahagi ng kapaligiran. Gayunpaman, kadalasan ay sa napakaliit na dami lamang. Palagi itong naroroon sa lupa, at mas mataas na konsentrasyon ng nickel ay makikita sa ilang mineral na ore, kabilang ang mga oxide, sulfide, at silicate.
Sa buong mundo, tinatayang nasa 350 milyong tonelada ang mga reserba ng nickel, kung saan ang mga pangunahing deposito ay matatagpuan sa Australia, Indonesia, South Africa, Russia, at Canada. Ang limang bansang ito ay magkakasamang nagtataglay ng higit sa 50% ng mga reserba ng nickel sa mundo.
Bagaman halos 80% ng nickel na mina ay nakuha sa nakalipas na tatlumpung taon, patuloy na lumalaki ang mga reserba ng elemento. Ito ay dahil sa pagtaas ng eksplorasyon ng mga kompanya ng pagmimina, mas mahusay na kaalaman sa mga bagong deposito sa malalayong lugar, at pinahusay na teknolohiya na nagpapahintulot na maproseso ang mas maraming nickel, lalo na ang mga mababang-grado na ore.
Pagdating sa produksyon ng nickel, 60% ay nakasalalay sa mataas na kalidad na sulfide ores na may 1.5–4 wt% Ni na nilalaman. Ang natitira ay nagmumula sa mababang kalidad na variant ng ore tulad ng laterites, na may average na 1.5 wt% Ni. Ang mga ito ay hinahati pa sa dalawang variant: saprolite at limonite.
Kagiliw-giliw, ang mga reserba ng nickel sa lupa ay nakakalat nang kabaligtaran, ibig sabihin 60% ng kabuuang Ni na makukuha sa kalikasan ay matatagpuan sa laterites. Tanging 40% lamang ng Ni ang matatagpuan sa sulfide ore deposits, kung saan ito ay pangunahing umiiral bilang hiwalay na binary at ternary na mineral na mayaman sa nickel tulad ng NiS, Ni2FeS4, at (Co,Ni)3S4.
Ang dahilan kung bakit mas pinipili ang sulfide minerals ay ang kanilang kemikal na kasimplihan. Ito ay nagpapahintulot ng epektibong paghihiwalay ng gangue (komersyal na walang halaga na materyal na nakapalibot o halos halo sa ninanais na mineral) mula sa mga compound na naglalaman ng nickel gamit ang tradisyonal na pamamaraan tulad ng froth flotation.
Syempre, ang problema ay ang mga reserba ng Ni sulfide ay limitado at patuloy na bumababa, kaya hindi nito kayang tugunan ang mabilis na tumataas na pandaigdigang demand para sa nickel. Ito ay lumilikha ng pangangailangan na mag-produce ng nickel nang sustainable mula sa mababang-grado ngunit saganang laterites.
Sa mga deposito na ito, ang nickel ay hindi matatagpuan bilang hiwalay na mineral; sa halip, ito ay natutunaw sa loob ng komplikadong magnesium silicates o iron oxides. Kabilang dito ang magnesium (Mg)-silicates (kilala bilang saprolites) tulad ng (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 at (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O. Pinapalitan din nito nang bahagya ang bakal (Fe) sa limonite, tulad ng goethite (Fe,Ni)OOH.
Ang komplikasyon ng mababang-grado na nickel ores, kapwa sa kemikal at mineral, ay naglilimita sa epektibo at sustainable na pagkuha ng nickel para sa mga downstream na green technologies.
Upang malampasan ang pangunahing problemang ito, ang mga mananaliksik mula sa Max Planck Institute for Sustainable Materials (MPI-SusMat) ay lumikha ng isang bagong teknik, na walang carbon at nakakatipid ng enerhiya, upang kunin ang nickel para sa stainless steel, baterya, at magnet.
Mga Gastos sa Kapaligiran ng Tradisyonal na Produksyon ng Nickel
Habang ang nickel ay may mahalagang papel sa paggawa ng baterya, ang produksyon ng elementong ito ay hindi talaga kaaya-aya sa kapaligiran, tulad ng karamihan sa pagkuha at pagproseso ng metal.
Sa kaso ng nickel, kasama sa negatibong epekto nito sa kapaligiran ang polusyon sa hangin, polusyon sa tubig, pagguho ng lupa, pagkasira ng lupa, deforestation, toxic waste, pagkawala ng biodiversity, at iba pa. Ang produksyon ng nickel ay isang energy-intensive na proseso, na nag-aambag sa greenhouse gas (GHG) emissions.
Ang tradisyonal na produksyon ng nickel ay talagang naglalabas ng humigit-kumulang 20 tonelada ng CO2 kada tonelada ng nickel. Noong 2019, ang pagmimina ng nickel ay responsable para sa humigit-kumulang 120 milyong metric ton ng carbon dioxide equivalent (CO2e) sa buong mundo.
Ayon sa pag-aaral mula sa MPI-SusMat, ang kabuuang bakas ng industriya ay nasa 20-27 tonelada ng CO2e para sa bawat tonelada ng nickel, na higit sa 10 beses kaysa sa bakal, na 2.3 tonelada ng CO2e kada tonelada. Kaya, ang nickel ay isang napaka-environmentally harmful na metal na minina.
Ang CO2 emissions ang pangunahing sanhi ng climate change, at kung nais ng industriya ng produksyon ng nickel na labanan ito at maging climate-neutral, kailangang mabawasan nang husto ang carbon emissions nito.
Kagiliw-giliw, ang pandaigdigang pagsisikap na bawasan ang carbon emissions ay kinabibilangan ng electrification trend, kung saan ang paggamit ng fossil fuel ay pinapalitan ng kuryente. Gayunpaman, ang paglipat na ito ay lubhang nakadepende sa nickel, na malaki ang binabawas sa epekto ng mga inisyatiba at nagdudulot ng alalahanin tungkol sa paglilipat ng environmental burden sa metallurgy. Ayon sa unang may-akda ng pag-aaral, si Ubaid Manzoor, isang PhD researcher sa MPI-SusMat:
“Kung ipagpapatuloy natin ang paggawa ng nickel sa tradisyonal na paraan at gagamitin ito para sa electrification, inilipat lamang natin ang problema imbes na lutasin ito.”
Kaya, sa kanilang bagong paraan ng paggawa ng nickel, nag-aalok ang mga mananaliksik ng sustainable na landas upang alisin ang metal mula sa mga ore kung saan ang hydrogen plasma ay pumapalit sa carbon, kaya ginagawa ang proseso na walang CO2, na nakakatipid din ng enerhiya at oras. Kapansin-pansin, gumagamit ito ng mababang-grado na nickel ores, na hindi napansin dahil sa kanilang komplikasyon.
Sa kasalukuyan, ang industriyal na pagproseso ng mga ganitong ore, partikular ang Ni-laterite, ay nakabatay sa kristalograpikong estruktura ng mga Ni-hosting phase at sa Ni at Fe na nilalaman sa ore.
Ang mga limonite ore na may mababang Ni at MgO content (<4 wt% Mg) ay karaniwang pinoproseso sa pamamagitan ng high-pressure acid leaching (HPAL) upang makuha ang Ni at cobalt (Co), kung present. Ang pangangailangan sa enerhiya para dito ay napakalaki, mula 230 -570 GJ kada tonelada ng Ni, na malayo sa 22 GJ kada tonelada na kailangan para sa bakal.
Sa harap ng nakababahalang kontekstong ito, ang lapit ng pag-aaral ay nangangako ng isang makabuluhang paglayo mula sa tradisyonal na industriyal na teknik. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng carbon (C) at sulfur (S) na reducing agents ng hydrogen, binabawasan ng pag-aaral ang direktang CO2 at sulfur dioxide (SO2) emissions.
Iniiwasan din nito ang paggamit ng mapanganib na mga asido tulad ng sulfuric acid (H2SO4) sa HPAL at tinatanggal ang pangangailangan para sa magastos na pre- at post-treatments.
Isang Hakbang na Rebolusyon sa Pagproseso ng Nickel na Pinapagana ng Hydrogen
Ang pananaliksik, na sinuportahan ng Advanced Grant ng European Research Council, ay inilathala sa journal na Nature. Detalye nito ang new process for nickel extraction1.
Ang kanilang ganap na kakaibang lapit ay isang smelting reduction process ng buong tuyong ore charge sa isang solong hakbang na metalurhikal gamit ang hydrogen plasma.
Pinagsasama ng prosesong ito ang calcination, smelting, at refining sa isang hakbang. Ang lahat ng operasyon na ito ay nangyayari nang sabay-sabay at sa iisang pugon. Pinahintulutan nito ang koponan na direktang kunin ang high-grade ferronickel, isang metalikong materyal na binubuo ng bakal at nickel at ginagamit bilang alloying agent, mula sa tuyong ore charge sa isang hakbang.
Sa “single step,” tinutukoy ng mga mananaliksik ang produksyon ng refined ferronickel mula sa tuyong ore feed sa isang solong proseso metalurhikal kumpara sa RKEF route. Ang RKEF, o Rotary Kiln-Electric Furnace, ay paraan upang gumawa ng ferronickel mula sa laterite nickel ores. Binubuo ito ng tatlong yugto: calcination ng tuyong ore, na sinusundan ng smelting sa electric arc furnace (EAF), at sa huli, refining upang bawasan ang impurities sa katanggap-tanggap na antas.
Sa kabaligtaran, ang Hydrogen Plasma Smelting Reduction (HPSR) process ay sumasaklaw sa lahat ng ito sa isang hakbang.
Sa kanilang lapit, nakagawa ang mga mananaliksik ng high-grade, refined ferronickel alloys na may mabilis na reduction kinetics. Ang alloy ay naglalaman ng napakakaunting impurities dahil sa thermodynamic control ng atmospera ng pugon, na nagbigay-daan upang selektibong mabawasan ang nickel. Ang pagkakaroon ng silicon (Si) na mas mababa sa 0.08 wt.%, calcium (Ca) na mas mababa sa 0.09 wt.%, at phosphorus (P) na halos 0.00 wt.% ay nagpayag sa karagdagang refining.
“Sa paggamit ng hydrogen plasma at pagkontrol sa thermodynamic processes sa loob ng electric arc furnace, nagagawa naming buwagin ang komplikadong estruktura ng mga mineral sa mababang-grado na nickel ores tungo sa mas simpleng ionic species – kahit na walang catalyst.”
– Corresponding author Professor Isnaldi Souza Filho, pinuno ng grupong “Sustainable Synthesis of Materials” sa MPI-SusMat
Ganap na operable gamit ang renewable energy, ang bagong proseso ay pumapalit sa carbon-based fuels at reductants ng renewable electricity at hydrogen. Sa ganitong paraan, nag-aalok ito ng hanggang 18% na pagtitipid sa enerhiya at hanggang 84% na reduction in CO2 emissions.
Sinusuportahan ng experimental evidence mula sa pag-aaral ang one-step HPSR bilang isang sustainable alternative para sa produksyon ng metal mula sa parehong oxides at silicates, na nagpapalawak ng feedstock options sa mababa ang gastos, mababang-grado na mineral.
Sa pangkalahatan, pinahihintulutan ng sustainable na lapit na ito ang kapaki-pakinabang na paggamit ng nickel sa sustainable energy technologies habang binabawasan ang pinsalang pangkapaligiran na dulot ng produksyon nito. Ang parehong proseso ay maaaring ilapat din sa isa pang mahalagang elemento ng baterya, ang cobalt.
Kapansin-pansin, ang pag-upscale ng proseso para sa industriyal na aplikasyon ay posible, na susunod na hakbang para sa koponan. Kakailanganin nito ang pag-implement ng short arcs na may mataas na kuryente, paggamit ng gas injection, o pag-integrate ng external electromagnetic stirring device sa ilalim ng pugon. Titiyakin nito na ang unreduced melt ay patuloy na umaabot sa reaction interface, dahil dito lamang nagaganap ang reduction ng nickel ores tungo sa mas simpleng ionic species.
Magagawa ito sa pamamagitan ng mga well-established na industriyal na pamamaraan, na nagpapahintulot sa bagong metodo na maisama sa umiiral na mga proseso.
Pamumuhunan sa Berde na Nickel
Tesla (TSLA ) ay isa sa mga pangunahing pangalan na nagtutulak ng mas malinis na pagkuha ng nickel. Sa pag-asa ng mga electric vehicle sa bateryang mayaman sa nickel, nagsimulang tiyakin ng kumpanya ang suplay mula sa mga prodyuser na nakatuon sa mas mababang emisyon at mas magagandang pamantayan sa pagmimina, tulad ng mga operasyon ng BHP (BHP ) sa Australia.
At kapag pinili ng Tesla ang mas berde na nickel, ito ay nakakaimpluwensya kung paano iniisip ng natitirang industriya ang pag-sourcing, kaya ito ay may sentral na papel sa larangang ito.
Tesla (TSLA )
Sa Q2 2020 Earnings Call ng kumpanya, hinikayat ni Musk ang mga minero na mamuhunan sa “environmentally-friendly nickel mining at high volume” bilang paghahanda sa pagtaas ng produksyon ng EV sa mga susunod na taon.
Noong 2022, pumasok ito sa isang kasunduan sa metals company na Talon (TSX:TLO) upang suplayan ito ng nickel mula sa high-grade Tamarack Project nito sa Minnesota. Ang partnership ay “para sa responsableng produksyon ng battery materials direkta mula sa minahan hanggang sa battery cathode,” ayon kay Talon CEO Henri van Rooyen noong panahong iyon, na binanggit na ang kumpanya ay may “pinakamababang embedded CO2 footprint sa industriya.”
Samantala, pinuri ng Tesla ang innovative na lapit ng Talon sa pagtuklas, pag-develop, at produksyon ng battery materials, na kinabibilangan ng permanenteng pag-imbak ng carbon at pagsasaliksik ng mga bagong paraan ng pagkuha ng materyales.
Sa parehong taon, pumirma rin ang Tesla ng long-term contract sa Vale upang suplayan ito ng low-carbon nickel mula sa mga operasyon nito sa Canada.
Bago pa man ito, nakipagtulungan na ang Tesla sa $127.7 bilyong market cap na Australia-based na BHP Group, na kasangkot sa low-carbon nickel production para sa mga EV, upang mapabuti ang resilience ng battery supply chain at mabawasan ang carbon emissions.
Sa huling bahagi ng nakaraang taon, sinimulan ng BHP ang konstruksyon ng off-grid mining solar at battery energy storage systems upang patakbuhin ang Nickel West Mount Kit at Leinster operation nito, na magbibigay ng elementong ito sa Tesla.
Ang Proyekto ay “unang off-grid large-scale renewable energy project ng BHP sa buong global operations nito at, mahalaga, aalisin ang katumbas ng hanggang 23,000 combustion engine cars mula sa kalsada bawat taon, sumusuporta sa aming greenhouse gas reduction targets,” sabi ni BHP Nickel West Asset President Jessica Farrell.
Pagdating sa performance ng merkado ng Tesla, ang mga shares nito ay kasalukuyang nagte-trade sa $340.20, halos 14% pababa ngayong taon, matapos makabawi mula sa $217.80 na low na inilagay noong nakaraang buwan. Ang pagbawi na ito ay nagdadala ngayon ng TSLA shares nang dahan-dahan papunta sa halos $484 all-time high (ATH) na naabot noong Disyembre 2024.
(TSLA )
Ngayon, ang market cap ng Tesla ay higit na $1 trilyon ($1.2 trilyon eksakto) habang ang EPS (TTM) nito ay 1.82 at ang P/E (TTM) ay 191.36.
Samantala, ipinakita ng financial results para sa unang quarter ng 2025 ang pagbaba ng 9% sa revenue mula sa nakaraang taon sa $21.3 bilyon. Isang malaking 20% na pagbaba ang naitala sa automotive revenue nito sa $14 bilyon, habang tumaas ang revenue mula sa credits ng 37.7% sa $595 milyon, at ang revenue mula sa energy generation at storage ay tumaas nang 67% sa $2.73 bilyon.
Bukod pa rito, bumaba ang net income sa $409 milyon, o 12 sentimo kada share habang ang operating income ay bumaba sa $400 milyon, na nagresulta sa 2.1% operating margin.
Bukod sa mga insentibo sa benta at mas mababang average selling prices, iniuugnay ang pagbaba sa pangangailangan na i-update ang mga linya sa mga pabrika nito upang magsimulang gumawa ng mga refreshed na bersyon ng Model Y SUV.
Sa panahong ito, nakagawa ang Tesla ng higit sa 362,000 na sasakyan at nag-deliver ng bahagyang higit sa 336,000 na sasakyan. “Habang ang pagbabago ng mga linya ng Model Y sa lahat ng apat naming pabrika ay nagdulot ng pagkawala ng ilang linggo ng produksyon sa Q1, ang pag-ramp ng New Model Y ay patuloy na maayos,” ayon sa kumpanya sa pahayag sa press.
Nag-deploy din ang Tesla ng 10.4 GWh ng energy storage products sa Q1 2025. Binanggit ng kumpanya na ang paglago ng AI infrastructure ay “creating an outsized opportunity” para sa segmentong ito na i-stabilize ang grid.
Sa shareholder deck nito, binigyan ng babala ng automaker ang mga mamumuhunan tungkol sa “uncertainty” sa mga merkado dahil sa mabilis na pag-unlad ng trade policy na negatibong nakakaapekto sa coasts at supply chain. Ang “dynamic,” at “changing political sentiment” ay inaasahan ng Tesla na magkakaroon ng epekto sa demand para sa mga produkto nito sa malapit na hinaharap.
Sa gitna nito, humaharap ang Tesla sa kompetisyon mula sa mga mas murang kakompetensya ng China sa EV market at sa Waymo ng Alphabet (GOOG ) sa sektor ng robotaxi.
Konklusyon
Ang nickel ay pundasyon ng malinis na transisyon ng enerhiya, ngunit ang tradisyonal na mga pamamaraan ng pagkuha nito ay nakakasira sa kapaligiran at sumisira sa mismong mga layunin na tinutulungan nitong makamit.
Sa harap ng kontekstong ito, ang mga inobasyon tulad ng hydrogen plasma smelting ay nag-aalok ng isang promising pathway upang i-decarbonize ang produksyon ng nickel. Ang green nickel production approach mula sa MPI-SusMat ay nagbubukas din ng pinto sa mas sustainable na electrification ng sektor ng transportasyon. Hindi pa nabanggit, ang nickel alloy na ginawa mula sa mababang-grado na ore ay maaaring direktang gamitin sa paggawa ng stainless steel, at pagkatapos ng karagdagang refinement, bilang electrode material sa mga baterya. Maging ang waste (slag) na nalikha sa proseso ay maaaring magbigay ng mahalagang mapagkukunan sa industriya ng konstruksyon.
Kaya, ang bagong, sustainable na proseso ng produksyon ng nickel ay nag-aalok ng malaking potensyal para sa scaling at pagpapalago ng EVs at grid storage, na nangangako ng mas berde na hinaharap!
Mga Sanggunian na Binanggit:
1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Sustainable nickel enabled by hydrogen-based reduction. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7
