Gdy zapytamy przeciętnego człowieka, z czym kojarzy mu się miedź, najprawdopodobniej odpowiedź będzie brzmiała: z elektrycznością. I będzie to odpowiedź na wskroś słuszna, chociaż bardzo niepełna. Elektryczność do dziś napędza świat właśnie dzięki miedzi – skoro ludzkość nie wynalazła sposobu bezprzewodowego (i dodajmy – opłacalnego) przesyłania energii na dużą skalę, to najlepszym sposobem pozostają miedziane kable i przewody. A stosowane w każdej dziedzinie życia silniki elektryczne pracują dzięki uzwojeniom z miedzi.

Wielkie potrzeby OZE

Urządzenia elektryczne, kable i przewody to jednak nawet nie połowa zużywanej dziś na świecie miedzi. Do produkcji wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych, a także kabli i przewodów wykorzystuje się ok. 35 proc. światowej produkcji tego metalu, a uwzględniając także elektronikę (miedź jest używana do produkcji stosowanych w urządzeniach coraz nowocześniejszych podzespołów) – 38 proc.

Zresztą i to podstawowe zastosowanie metalu – czyli, bardzo szeroko pojęty sektor energetyczny – zyskuje dzisiaj zupełnie innych wymiar. Bo i ta branża przechodzi rewolucję – z paliw kopalnych przestawiając się na źródła odnawialne, w których to przemianach miedź ma do odegrania kluczową rolę.

Według raportu Copper Technology Roadmap (CTR) metal ten sprawdzi się chociażby w rozwijającej się branży energetyki odnawialnej (np. w elektrowniach wiatrowych miedź stosowana jest w uzwojeniach stojanów i wirników generatorów, przewodach wysokiego napięcia oraz uzwojeniach transformatorowych).

Z raportu agencji Frost and Sullivan dla Europejskiego Instytutu Miedzi (ECI) wynika, że uruchomienie turbiny wiatrowej o mocy 2 MW wymaga zastosowania 15–20 ton miedzi. Nieco mniejsze, ale też znaczące zapotrzebowanie na ten metal zgłasza fotowoltaika – do zbudowania farmy o mocy 1 MW potrzeba (w zależności od typu) od 3,1 do 4,5 t metalu.

To bardzo perspektywiczny rynek. SolarPower Europe prognozuje, że nowa moc zainstalowana fotowoltaiki na świecie w okresie 2018–2022 osiągnie 621,7 GW, co oznacza przyrost ok. 124 GW rocznie. Jeśli przyjąć, że do każdego megawata nowych farm fotowoltaicznych zostaną zużyte 4 tony miedzi, to oznacza dodatkowe roczne zapotrzebowanie na ten surowiec rządu pół miliona ton. Tylko ze strony branży słonecznej.

Metal w nowych szatach

Można oczywiście powiedzieć, że to wciąż te same miedziane kable, tyle, że w coraz nowszych urządzeniach. Po części to prawda, ale nie cała. Naukowcy na całym świecie pracują bowiem nad zupełnie nowymi zastosowaniami. Trwają prace nad stworzeniem nowego kompozytu – połączenia miedzi z grafenem (alotropową odmianą węgla). Po dodaniu grafenu do miedzi otrzymuje się materiał o wyższej przewodności elektrycznej. Może się zatem okazać, że kable i druty przyszłości będą tylko w niewielkim stopniu przypominały te obecne.

Niewykluczone również, że – za sprawą nowych technologii również branża fotowoltaiczna zwiększy swoje zapotrzebowanie na miedź. Obecnie do produkcji paneli fotowoltaicznych używane są metale rzadkie – które są, jak sama nazwa wskazuje, rzadkie, a co za tym idzie – drogie. Nic zatem dziwnego, że branża głowi się nad tańszymi zamiennikami Niektóre wyniki badań wydają się obiecujące. I tak znowu wracamy do miedzi.

Eksperci z Siemens Solas Industries prowadzą badania nad modułem fotowoltaicznym, w którym zastosowano jeden ze związków miedzi (CIS), co po pierwsze, może zmniejszyć cenę ogniwa nawet kilkukrotnie, pod drugie zaś, zwiększyć nieco wydajność urządzenia.

Nie tylko energetyka

Przygoda ludzkości z miedzią zaczęła się wcześniej niż przygoda z elektrycznością. Znacznie wcześniej, ok. 7500 lat temu. Ba, metal miał nawet swój czas w historii, a właściwie w prehistorii. Epokę poprzedzającą epokę brązu (przypomnijmy skądinąd, że to stop miedzi) nazwano właśnie epoką miedzi (chalkolit). Wówczas bowiem zaczęły pojawiać się pierwsze ozdoby i narzędzia wykonane z tego metalu.

Miedź towarzyszy nam w formie coraz najróżnorodniejszych i doskonalszych stopów i związków do dziś. Na każdym kroku. W każdej monecie jednogroszowej 59 proc. stanowi właśnie miedź. Wszędzie możemy spotkać wykorzystywane w budownictwie elementy z miedzi lub jej licznych stopów – np. mosiądzu.

To zastosowanie również zmienia się wraz z rozwojem nowych technologii, ale i odkrywaniem nowych właściwości tego metalu – np. bakteriobójczych. Prowadzone w Stanach Zjednoczonych testy kliniczne na oddziałach intensywnych opieki medycznej udowodniły, że zastosowanie miedzi jako powierzchni antybakteryjnej obniża ryzyko zakażenia szpitalnego o kilkadziesiąt procent.

Na przykład przeprowadzone w latach 2010–2011 w trzech szpitalach badania na zlecenie Departamentu Obrony pokazały, że poziom infekcji szpitalnych u pacjentów przebywających w salach wyposażonych w elementy z miedzi przeciwdrobnoustrojowej był o 58 proc. niższy niż u pozostałych. Rezultaty badań opublikowano w renomowanym czasopiśmie naukowym Journal of Clinical Microbiology.

Ta cecha powoduje, że zastosowanie tego metalu w medycynie jest coraz szersze. Także w Polsce – w ubiegłym roku oddano do użytku – przy współpracy z KGHM blok operacyjny wyposażony w elementy dotykowe z miedzi przeciwdrobnoustrojowej w Miedziowym Centrum Zdrowia w Lubinie.

Bakteriobójcze właściwości miedzi są wykorzystywane nie tylko w szpitalach i aparaturze medycznej ale wszędzie tam, gdzie panuje duży ruch ludności, sprzyjający zakażeniom – na poręczach, w tramwajach, pociągach, autobusach. Rozwiązania tego typu stosuje się już na świecie.

Także odporność miedzi na korozję sprawia, że przez lata była jednym z częściej stosowanych metali do pokrywania dachów (ich zielony kolor, będący efektem warstewki patyny, jednego z tlenków, jest znakiem rozpoznawczym takich budowli), ale do dziś jest materiałem, z którego wytwarza się aparaturę dla przemysłu chemicznego i spożywczego takie jak: chłodnice, aparaty chemiczne, destylacyjne, kolumny rektyfikacyjne.

Stopy miedzi stosuje się również do wyrobu kosztownej armatury, elementów precyzyjnych urządzeń mechanicznych i w jubilerstwie. Powszechnie są zatem stosowane w budownictwie przemyśle metalurgicznym, lotniczym, stoczniowym i wielu innych. Wraz z rozwojem nowych technologii w tych branżach z pewnością będą się pojawiały nowe możliwości wykorzystania tego metalu.

Metalu o takich właściwościach nie mogło zabraknąć również na statkach. Miedź od dawna jest używana jako biostatyczna powierzchnia pokrycia statków, chroniąca przed skorupiakami i omułkami. Pierwotnie była używana czysta miedź, lecz obecnie wyparł ją metal Muntza, będący formą mosiądzu o składzie 60 proc. miedzi i 40 proc. cynku.

Coraz szerzej miedź jest również stosowana w farmach morskich. Dotychczas stosowane plastikowe klatki do hodowli zwierząt zbyt szybko zarastały glonami, te z wykorzystaniem miedzi nie tylko nie zarastają, ale przez to, że są wolne od zanieczyszczeń tworzą znacznie zdrowsze środowisko dla ryb czy skorupiaków.

Metal wielokrotnego użytku

Jest jeszcze jedna właściwość miedzi, która sprawia, że – chociaż jest surowcem o najdłuższej historii – bardzo pasuje do dzisiejszych trendów biznesowych. Trudno sobie bowiem wyobrazić gospodarkę o obiegu zamkniętym, w której zbrakłoby miejsca dla miedzi. Można ją bowiem w 100 proc. poddawać recyklingowi bez najmniejszej utraty jakości.

To dlatego miedź jest trzecim po żelazie i aluminium najczęściej odzyskiwanym metalem. Szacuje się, że w użyciu jest 80 proc. kiedykolwiek wydobytej miedzi.

Już teraz „miedź z odzysku” stanowi grubo ponad jedną trzecią wykorzystywanego surowca, a tendencja jest zdecydowanie wzrostowa. Co równie istotne – także z ekonomicznego punktu widzenia – recykling miedzi nie wymaga żadnych skomplikowanych technologii i jest prostszy niż jej pierwotna produkcja.

Proces odzyskiwania miedzi przebiega w ten sam sposób, jak w procesie jej otrzymywania, z wyjątkiem tego, że wymaga mniejszej liczby etapów. Wysokiej czystości złom jest topiony w piecu, a następnie redukowany i wylewany w postaci kęsów i sztabek; niskiej czystości złom jest poddawany elektrorafinacji w kąpieli kwasu siarkowego.

Widać zatem, że ludzkość nie ma szans na rozwód z miedzią, będzie nam ona towarzyszyła jeszcze zapewne przez najbliższe stulecia, tyle że w coraz nowszych maszynach i bardziej różnorodnych zastosowaniach. A tych – dzięki postępowi technologicznemu – będzie zapewne z każdą dekadą przybywać. Od początku XX w. popyt na miedź stale rośnie. Szacuje się, że w 2030 r. poziom zapotrzebowania na miedź będzie dwukrotnie wyższy od obecnego.

ADS

PARTNER

źródło: Materiały Prasowe