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全世界的“銅荒”日益嚴重,微生物可以幫助解決這個難題

全世界的“銅荒”日益嚴重,微生物可以幫助解決這個難題

Thomas Biesheuvel, 彭博社 2022-12-01
一家初創公司有望解決困擾銅業數十年的難題,并且潛力巨大。

圖片來源:BARTEK SADOWSKI—BLOOMBERG/GETTY IMAGES

警報聲越來越刺耳:全世界的銅荒日益嚴重。人類從一萬年前開始使用銅這種金屬,現在對它更加依賴;新礦藏越來越少,但銅行業卻一直沒有像其他大宗商品行業一樣,出現能夠促進行業變革的突破性技術。

直到現在,這種情況終于有望改變。

一家美國初創公司稱,它解決了困擾銅礦業數十年的難題,可能顛覆全球供應格局。Jetti Resources的發現如果成功,就有望增加數百萬噸銅供應,可以滿足全球電網、建筑工地和汽車的需求,縮小甚至能夠徹底填補供應缺口。

簡單來說,Jetti的技術重點關注一種常見礦石,這種礦石有一層薄膜將銅包裹,增加了銅提純的成本和難度。結果導致數十年來,有大量的銅被丟棄在地表的礦渣堆里,還有許多銅礦藏無法開發。為了解決這個難題,Jetti開發了一種可以破壞包裹層的特種催化劑,使食巖微生物能夠釋放出銅。

目前,這項技術仍然需要進行大規模驗證。但它的巨大潛力吸引了業內最有實力的企業。

據知情人士透露,全球最大的礦業公司必和必拓集團(BHP Group)已經是Jetti的投資者之一,并且與該公司進行了數月談判,計劃在其最重要的銅礦——智利埃斯康迪達銅礦,設立一家試驗廠。美國礦業公司Freeport-McMoRan Inc.今年開始在位于亞利桑那州的一座銅礦采用Jetti的技術,而其競爭對手力拓集團(Rio Tinto Group)計劃推出一種類似工藝,與其抗衡。

礦業公司正在應對一個日益緊迫的問題。現代社會,銅這種金屬無處不在,從手機、電腦到水管和線纜都離不開銅。雖然全球大力脫碳的趨勢基于逐步淘汰石油、煤炭等高污染的自然資源,但未來的電氣化卻需要消耗更多的銅。

盡管銅的作用至關重要,但全世界在未來幾十年陷入銅荒的威脅卻日益嚴峻。最優質的礦山日益枯竭,而少數幾個新發現的礦山要么所在的位置難以運營,要么多年來項目開發一直遭到反對。

大宗商品市場的歷史顯示,迫在眉睫的短缺危機通常會刺激新的發現和技術。2010年代,美國的頁巖油繁榮顛覆了石油市場,而鎳加工技術的突破也徹底改變了供應預期。

然而,在銅行業發現新資源變得越來越不可能,因為銅的開采已經有悠久歷史,在現在土耳其和伊朗所在的地區,使用銅的歷史至少可以追溯到公元前8,000年。這意味著全世界的大多數優質礦藏都已經被發現和開采;全球20大銅礦中,有超過一半是在一個多世紀之前被發現的。

礦渣堆

但漫長的銅礦開采史也意味著,有大量的金屬被丟棄在地面的廢石堆當中。

這種現象背后的原因是與采礦業一樣歷史悠久的一條原則:從地下挖掘出礦石后,提取最容易提取的金屬,提取工藝難度過大或者成本過高的礦石則被作為廢石拋棄。僅過去十年,就有約4,300萬噸銅被開采后并未經過加工,按照目前的價格計算,其價值超過2萬億美元,任何人只要能夠成功收回這些財富,就都將獲得巨大的機會。

確切地說,隨著技術改進或者價格上漲,礦渣再加工并不是一種新概念。只是某些類型的礦石一直無法再加工。技術突破不止帶來了礦渣再加工的機會,在地下還有數百萬噸無法開采的礦石。

該項技術能否成功,在很大程度上取決于礦業公司設立Jetti的工廠的意愿。Jetti估計,如果技術被行業完全接受,到2040年代,每年就可以增產銅800萬噸,超過去年全球銅礦總產量的三分之一。

Jetti的創始人及首席執行官麥克·奧特溫表示:“該行業長年累月不斷積累廢渣材料。二十多年來,人們一直在嘗試解決這個問題,但卻徒勞無功。”

到目前為止,只有美國亞利桑那州的平托谷銅礦正在使用Jetti的工藝。但該工藝具有光明的前景,因此包括必和必拓在內的全球最大的三家銅礦開采公司都持有該公司的股份。該公司的最新估值為25億美元。

銅業巨頭Freeport表示,公司“今年也已經在亞利桑那州的巴格達銅礦開始商業實現,試用該項技術,并將對結果進行評估,與Jetti繼續協商其他合作機會。”

銅礦石

Jetti希望解決的到底是什么問題?

含銅巖石主要有兩類。最常見的硫化礦石通常經過粉碎和濃縮,通過火法精煉工藝能夠煉出純銅。但這種方法并不適合氧化礦石。該行業最近一次大規模創新是在20世紀80年代中期,當時行業采用電化學工藝對氧化礦石進行銅提純,大幅增加了供應。

現在,Jetti計劃利用其技術從一種常見硫化礦石中提取銅,這種礦石通過上述兩種方法均無法以具有經濟性的方式進行加工,因為礦石中的銅含量過低,導致精煉并不劃算,而礦石堅硬的、非反應性的覆蓋層,導致無法使用低成本的電化學或者“浸出”工藝進行銅提純。

Jetti與不列顛哥倫比亞大學(University of British Columbia)合作開發的一種化學催化劑,可以突破覆蓋層,從而無需高溫就能夠通過浸出工藝釋出銅。

雖然Jetti的工藝是目前最先進的一種,但力拓表示其在實驗室試驗中也已經解決了這項挑戰。力拓還將Nuton技術作為對其投資的小型礦業公司的激勵:如果小公司可以成功開發其采礦項目,力拓就將部署Nuton工藝,以提高小公司的盈利能力。今年,力拓已經簽署了三份類似協議。

力拓項目的負責人亞當·伯利說:“從回報的規模中能夠看出其巨大的潛力。它潛力巨大,必須加以利用。”

力拓希望到這個十年年底,Nuton可以生產約50萬噸銅,希望未來該項業務的年產量能夠與全球前五大銅礦之一相當。

Freeport、智利國家銅業公司(Codelco)和安托法加斯塔礦業公司(Antofagasta Plc)等大型礦業企業也在各自的銅礦開發內部解決方案,但到目前為止,并沒有介紹項目成功狀況的太多信息披露。

而且這些解決方案的成就受到限制。技術的重點市場是北美和南美,而且進展取決于技術能否在大型礦山應用。

但對必和必拓而言,該公司愿意與一家小型初創公司討論全球最大銅礦埃斯康迪達銅礦的未來,足以說明一切。

雙方的談判已經持續了幾個月,但據知情人士透露,談判的關鍵之一是Jetti堅持要求在銅礦設立和運行自己的工廠。雙方還在談判如何進行利潤分成。

與此同時,知情人士稱,力拓作為必和必拓在埃斯康迪達銅礦的初級合作伙伴,希望銅礦也可以考慮Nuton技術。

Jetti和必和必拓拒絕就談判或交易發表意見。

奧特溫說:“Jetti的技術是真實存在的。它既不是實驗室測試,也不是試點工廠。Jetti的技術已經進行了商業部署。合作伙伴利用我們的工藝將獲得巨大的利潤,而Jetti也能夠得到回報。”(財富中文網)

——詹姆斯·阿特伍德(James Attwood)和馬克·伯頓(Mark Burton)對本文亦有貢獻。

譯者:劉進龍

審校:汪皓

警報聲越來越刺耳:全世界的銅荒日益嚴重。人類從一萬年前開始使用銅這種金屬,現在對它更加依賴;新礦藏越來越少,但銅行業卻一直沒有像其他大宗商品行業一樣,出現能夠促進行業變革的突破性技術。

直到現在,這種情況終于有望改變。

一家美國初創公司稱,它解決了困擾銅礦業數十年的難題,可能顛覆全球供應格局。Jetti Resources的發現如果成功,就有望增加數百萬噸銅供應,可以滿足全球電網、建筑工地和汽車的需求,縮小甚至能夠徹底填補供應缺口。

簡單來說,Jetti的技術重點關注一種常見礦石,這種礦石有一層薄膜將銅包裹,增加了銅提純的成本和難度。結果導致數十年來,有大量的銅被丟棄在地表的礦渣堆里,還有許多銅礦藏無法開發。為了解決這個難題,Jetti開發了一種可以破壞包裹層的特種催化劑,使食巖微生物能夠釋放出銅。

目前,這項技術仍然需要進行大規模驗證。但它的巨大潛力吸引了業內最有實力的企業。

據知情人士透露,全球最大的礦業公司必和必拓集團(BHP Group)已經是Jetti的投資者之一,并且與該公司進行了數月談判,計劃在其最重要的銅礦——智利埃斯康迪達銅礦,設立一家試驗廠。美國礦業公司Freeport-McMoRan Inc.今年開始在位于亞利桑那州的一座銅礦采用Jetti的技術,而其競爭對手力拓集團(Rio Tinto Group)計劃推出一種類似工藝,與其抗衡。

礦業公司正在應對一個日益緊迫的問題。現代社會,銅這種金屬無處不在,從手機、電腦到水管和線纜都離不開銅。雖然全球大力脫碳的趨勢基于逐步淘汰石油、煤炭等高污染的自然資源,但未來的電氣化卻需要消耗更多的銅。

盡管銅的作用至關重要,但全世界在未來幾十年陷入銅荒的威脅卻日益嚴峻。最優質的礦山日益枯竭,而少數幾個新發現的礦山要么所在的位置難以運營,要么多年來項目開發一直遭到反對。

大宗商品市場的歷史顯示,迫在眉睫的短缺危機通常會刺激新的發現和技術。2010年代,美國的頁巖油繁榮顛覆了石油市場,而鎳加工技術的突破也徹底改變了供應預期。

然而,在銅行業發現新資源變得越來越不可能,因為銅的開采已經有悠久歷史,在現在土耳其和伊朗所在的地區,使用銅的歷史至少可以追溯到公元前8,000年。這意味著全世界的大多數優質礦藏都已經被發現和開采;全球20大銅礦中,有超過一半是在一個多世紀之前被發現的。

礦渣堆

但漫長的銅礦開采史也意味著,有大量的金屬被丟棄在地面的廢石堆當中。

這種現象背后的原因是與采礦業一樣歷史悠久的一條原則:從地下挖掘出礦石后,提取最容易提取的金屬,提取工藝難度過大或者成本過高的礦石則被作為廢石拋棄。僅過去十年,就有約4,300萬噸銅被開采后并未經過加工,按照目前的價格計算,其價值超過2萬億美元,任何人只要能夠成功收回這些財富,就都將獲得巨大的機會。

確切地說,隨著技術改進或者價格上漲,礦渣再加工并不是一種新概念。只是某些類型的礦石一直無法再加工。技術突破不止帶來了礦渣再加工的機會,在地下還有數百萬噸無法開采的礦石。

該項技術能否成功,在很大程度上取決于礦業公司設立Jetti的工廠的意愿。Jetti估計,如果技術被行業完全接受,到2040年代,每年就可以增產銅800萬噸,超過去年全球銅礦總產量的三分之一。

Jetti的創始人及首席執行官麥克·奧特溫表示:“該行業長年累月不斷積累廢渣材料。二十多年來,人們一直在嘗試解決這個問題,但卻徒勞無功。”

到目前為止,只有美國亞利桑那州的平托谷銅礦正在使用Jetti的工藝。但該工藝具有光明的前景,因此包括必和必拓在內的全球最大的三家銅礦開采公司都持有該公司的股份。該公司的最新估值為25億美元。

銅業巨頭Freeport表示,公司“今年也已經在亞利桑那州的巴格達銅礦開始商業實現,試用該項技術,并將對結果進行評估,與Jetti繼續協商其他合作機會。”

銅礦石

Jetti希望解決的到底是什么問題?

含銅巖石主要有兩類。最常見的硫化礦石通常經過粉碎和濃縮,通過火法精煉工藝能夠煉出純銅。但這種方法并不適合氧化礦石。該行業最近一次大規模創新是在20世紀80年代中期,當時行業采用電化學工藝對氧化礦石進行銅提純,大幅增加了供應。

現在,Jetti計劃利用其技術從一種常見硫化礦石中提取銅,這種礦石通過上述兩種方法均無法以具有經濟性的方式進行加工,因為礦石中的銅含量過低,導致精煉并不劃算,而礦石堅硬的、非反應性的覆蓋層,導致無法使用低成本的電化學或者“浸出”工藝進行銅提純。

Jetti與不列顛哥倫比亞大學(University of British Columbia)合作開發的一種化學催化劑,可以突破覆蓋層,從而無需高溫就能夠通過浸出工藝釋出銅。

雖然Jetti的工藝是目前最先進的一種,但力拓表示其在實驗室試驗中也已經解決了這項挑戰。力拓還將Nuton技術作為對其投資的小型礦業公司的激勵:如果小公司可以成功開發其采礦項目,力拓就將部署Nuton工藝,以提高小公司的盈利能力。今年,力拓已經簽署了三份類似協議。

力拓項目的負責人亞當·伯利說:“從回報的規模中能夠看出其巨大的潛力。它潛力巨大,必須加以利用。”

力拓希望到這個十年年底,Nuton可以生產約50萬噸銅,希望未來該項業務的年產量能夠與全球前五大銅礦之一相當。

Freeport、智利國家銅業公司(Codelco)和安托法加斯塔礦業公司(Antofagasta Plc)等大型礦業企業也在各自的銅礦開發內部解決方案,但到目前為止,并沒有介紹項目成功狀況的太多信息披露。

而且這些解決方案的成就受到限制。技術的重點市場是北美和南美,而且進展取決于技術能否在大型礦山應用。

但對必和必拓而言,該公司愿意與一家小型初創公司討論全球最大銅礦埃斯康迪達銅礦的未來,足以說明一切。

雙方的談判已經持續了幾個月,但據知情人士透露,談判的關鍵之一是Jetti堅持要求在銅礦設立和運行自己的工廠。雙方還在談判如何進行利潤分成。

與此同時,知情人士稱,力拓作為必和必拓在埃斯康迪達銅礦的初級合作伙伴,希望銅礦也可以考慮Nuton技術。

Jetti和必和必拓拒絕就談判或交易發表意見。

奧特溫說:“Jetti的技術是真實存在的。它既不是實驗室測試,也不是試點工廠。Jetti的技術已經進行了商業部署。合作伙伴利用我們的工藝將獲得巨大的利潤,而Jetti也能夠得到回報。”(財富中文網)

——詹姆斯·阿特伍德(James Attwood)和馬克·伯頓(Mark Burton)對本文亦有貢獻。

譯者:劉進龍

審校:汪皓

The warnings keep getting louder: the world is hurtling toward a desperate shortage of copper. Humans are more dependent than ever on a metal we’ve used for 10,000 years; new deposits are drying up, and the type of breakthrough technologies that transformed other commodities have failed to materialize for copper.

Until now.

In what could prove a game changer for global supply, a US startup says it’s solved a puzzle that has frustrated the mining world for decades. If successful, the discovery by Jetti Resources could unlock millions of tons of new copper to feed power grids, building sites and car fleets around the globe, narrowing and possibly even closing the deficit.

At its simplest, Jetti’s technology is focused on a common type of ore that traps copper behind a thin film, making it too costly and difficult to extract. The result is that vast quantities of metal have been left stranded over the decades in mine-waste piles on the surface, as well as in untapped deposits. To crack the code, Jetti has developed a specialized catalyst to disrupt the layer, allowing rock-eating microbes to go to work at releasing the trapped copper.

The technology still needs to be proven on a large scale. But the riches at stake are pulling in some of the industry’s most powerful players.

BHP Group, the biggest mining company, is already an investor and has now spent months negotiating for a trial plant at its crown jewel copper mine, Escondida in Chile, according to people familiar with the matter. US miner Freeport-McMoRan Inc. began implementing Jetti’s technology at an Arizona mine this year, while rival Rio Tinto Group is planning to roll out a competing but similar process.

The miners are responding to an increasingly urgent problem. Copper is ubiquitous in the modern world, used in everything from phones and computers to water pipes and cables. And while the global drive to decarbonize is based on phasing out dirty natural resources like oil and coal, an electrified future will need more copper than ever before.

Despite its importance, the world is facing a growing threat of shortages in the coming decades. The best mines are getting old and the few new discoveries are either in difficult places to operate, or face years of opposition to development.

The history of commodity markets shows that looming deficits tend to spur new discoveries and technologies. The US shale boom in the 2010s turned the oil market on its head, while breakthroughs in nickel processing upended supply forecasts.

But new discoveries in copper are increasingly unlikely, given the long history of mining – evidence of copper usage has been traced back to at least 8,000 BC in what is now Turkey and Iraq. That means most of the world’s great deposits have already been found and exploited; more than half the world’s 20 biggest copper mines were discovered more than a century ago.

Waste dumps

Yet the long history of copper mining also means there are massive amounts of metal sitting on the surface in waste dumps.

The reason is a principle as old as mining itself: ore is pulled up from the earth, the easiest metal is extracted, and anything too difficult or expensive to process is tossed aside as waste. Over the past decade alone, an estimated 43 million tons of copper have been mined but never processed, worth more than $2 trillion at current prices, creating huge opportunities for anyone who can successfully recover those riches.

To be sure, it’s not a new concept to reprocess mine waste when technology improves or prices rise. But that just hasn’t been feasible for certain types of ore. And the breakthrough has opportunities far beyond waste dumps – there are millions more tons still underground that haven’t been viable to mine.

Much depends on mining companies’ willingness to install Jetti’s plants. But if the technology becomes fully embraced by the industry, the company estimates that as much as 8 million tons of additional copper could be produced each year by the 2040s – more than one third of last year’s total global mine production.

“The industry has accumulated this waste material forever,” said Jetti’s founder and chief executive officer, Mike Outwin. “They’ve been trying to come up with an answer for it on their own for a couple of decades and haven’t been able to.”

So far Jetti’s process has been running on just one mine, at Pinto Valley in Arizona. But the results have been so promising three of the world’s biggest copper miners — including BHP — have bought stakes in the company. Its latest fundraising was at a valuation of $2.5 billion.

Copper giant Freeport says it has also “initiated a commercial implementation this year at our Bagdad mine in Arizona to trial the technology and will assess the results and continue to dialogue with Jetti on other opportunities to work together.”

Copper ores

So what is the problem that Jetti is seeking to solve?

There are two main kinds of copper-bearing rock. The most common type, sulfide ores, are typically crushed, concentrated, and then turned into pure copper in a fire-refining process. But that method isn’t suitable for oxidic ores, and the industry’s last big innovation came in the mid-1980s when it adapted an electro-chemical process to extract copper from oxide ores, providing a major boost to supply.

Now, Jetti aims to apply its technology to recover copper from a common type of sulfide ore that couldn’t be economically processed via either route — the copper content is too low to justify the cost of refining, while the hard, non-reactive coating prevented the copper from being extracted in the lower-cost electro-chemical or “leaching” process.

Jetti worked with the University of British Columbia to develop a chemical catalyst that breaks through the layer, so that the copper can be released using leaching without the need for high temperatures.

While Jetti’s process is the most advanced, Rio Tinto says it’s also cracked the challenge in lab trials. Rio has been offering its Nuton technology as a sweetener to junior mining companies that it invests in: if the smaller firms successfully develop their mining projects, then Rio will deploy the Nuton process to boost profitability. It’s signed three such deals already this year.

“When you look at the size of the prize, the potential is enormous,” said Adam Burley, who runs the Rio project. “It’s too big to leave on the table.”

Rio wants Nuton to have produced a total of about 500,000 tons of copper by the end of this decade, with hopes that the business may one day produce the annual equivalent of one of the world’s top-five copper mines.

Other major miners including Freeport, Codelco and Antofagasta Plc have all been working on in-house solutions at their own mines, though so far there has been little disclosed information on how successful these projects have been.

And there are limitations to how much can be achieved. The focus is on North and South America, and the progress will depend on whether the technology can be deployed across the major mines.

Yet for BHP, the fact that it is even discussing the future of Escondida, the world’s single biggest source of copper, with a small upstart is telling.

Negotiations have been underway for months, although one of the sticking points in the talks has been Jetti’s insistence that it installs and runs its own plant at the host mine, according to the people familiar with the matter. There are also negotiations about how to split the profits.

Meanwhile, Rio, which is BHP’s junior partner at Escondida, is arguing that it wants the Nuton technology to also be considered, according to people familiar with the matter.

Jetti and BHP declined to comment on the specific negotiations or deals.

“Jetti is very real. It’s not lab tests or pilot plants. Jetti has been deployed commercially,’’ said Outwin. “Our partners will make extraordinary profits from being able to utilize our process, and Jetti will do well.’’

—With assistance from James Attwood and Mark Burton

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