リンのサプライチェーンに沿ったイノベーションの可能性採掘段階におけるミクロとマクロの視点

Innovation potential along the phosphorus supply chain: A micro and macro perspective on the mining phase.

• Bernhard Geissler
• Michael C Mew
• Jörg Matschullat
• Gerald Steiner

抄録

リンは、地球上のすべての生命に必要不可欠な元素であるという特徴を持つユニークな元素です。この元素は、高濃度のリン酸塩鉱床という形で、代替品がなく、有限である。したがって、人類はこの資源を最も効率的で持続可能な方法で利用するように努力しなければなりません。損失や見落とされた機会は、サプライチェーンに沿って、さまざまな形で、またそれぞれの範囲で発見することができます。サプライチェーン全体でループを閉じることで損失を回避することは、富栄養化などの環境への悪影響を軽減しながら、リンの流れを経済的に利用可能な状態に保つための重要なアプローチです。現在のほとんどが直線的なアプローチを変えるには、サプライチェーンに沿った製品、プロセス、構造、意思決定者、社会的な利害関係者に対応する多次元的なイノベーションが必要です。私たちの研究は、抽出と選鉱を含む採掘段階に焦点を当てており、マクロレベルでの一般化された戦略として、 持続可能な開発の境界内での i) PO 回収の改善、ii) 廃棄物の利用、iii) 副産物の回収の文脈でのイノベーションの可能性を論じている。さらに、世界の鉱床間では鉱石の地質組成や処理方法が根本的に異なるため、リン酸塩鉱石採掘における現在および将来の課題を克服するための「ワン・サイズ・フィッ ト・オール」の解決策は存在しないことを示した。そこで、これまでに発表されていない一次データに基づいて、85の活動中のリン酸塩岩石鉱山を対象とした生産コスト構造の経済的ブレークダウンを実施し、2つの主要な鉱床タイプ（すなわち、火成岩と堆積物）、地下採掘と露天掘り採掘の間、および各タイプの中で大きな違いを示した。

Phosphorus is unique, given its characteristic of being essential for all life on Earth. The element is non-substitutable and finite in the form of highly concentrated phosphate-rock deposits. Thus, humankind should strive to utilize this resource in the most-efficient and sustainable manner. Losses, as well as overlooked opportunities, can be found all along the supply chain in various forms and to distinct extents. Avoiding these by closing the loops all along the supply chain is a key approach for keeping phosphorus flows available for economic use while reducing negative environmental impacts such as eutrophication. Changes to the current, mostly linear approach require multidimensional innovations that address products, processes, structures, and decision-makers along the supply chain as well as societal stakeholders. Our work focuses on the mining phase, covering extraction and beneficiation, whereby we discuss innovation potential in the contexts of i) improving PO recovery, ii) utilizing waste, and iii) recovering by-products within the boundaries of sustainable development as generalized strategies on the macro level. Furthermore, we show that there is no "one-size-fits-all" solution to overcome current and future challenges within phosphate-rock mining, as the geological composition and processing of ores differs fundamentally among global deposits. Therefore, we perform, based on previously unpublished primary data, an economic breakdown of production-cost structures covering 85 active phosphate-rock mines and show significant differences between the two main deposit types (i.e., igneous and sedimentary), underground and open-pit mining as well as within each type.

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