ทั่วโลกต่างเห็นเป้าหมายเดียวกันคือความพยายามจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลกไม่ให้เกิน 1.5 องศาเซลเซียสเมื่อเทียบกับยุคก่อนปฏิวัติอุตสาหกรรม การบรรลุเป้าหมายนั้นคือการทำทุกวิถีทางเพื่อเปลี่ยนผ่านสู่เศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ นั่นคือลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและเพิ่มกำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนเพื่อตอบสนองความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจากหลายภาคส่วน แต่การเปลี่ยนผ่านดังกล่าวต้องพึ่งพาอุตสาหกรรมสำคัญนั่นคือแร่หายาก (rare earth elements)
แร่หายากที่ว่าไม่ได้ ‘หายาก’ เหมือนชื่อ เพียงแต่แร่ธาตุกลุ่มนี้ไม่สามารถพบได้ในรูปแร่บริสุทธิ์ แต่ต้องผ่านการถลุงแร่ที่ขั้นตอนซับซ้อนและยุ่งยาก แร่ดังกล่าวมีทั้งหมด 17 ชนิด อาทิ แลนทาไนด์ (lanthanide) สแกนเดียม (scandium) และอิตเทรียม (yttrium) แร่ในกลุ่มนี้เป็นองค์ประกอบสำคัญในการผลิตโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน เช่น แม่เหล็กของกังหันลมขนาดยักษ์ที่ต้องใช้แร่นีโอไดเมียม (neodymium) เพื่อเสริมความแข็งแรง และดิสโพรเซียม (dysprosium) เพื่อป้องกันการลบล้างสภาวะแม่เหล็ก (demagnetization) นอกจากแร่หายากเหล่านี้แล้ว เรายังต้องพึ่งพาแร่ธาตุที่สำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่เศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ เช่น โคบอลต์ และลิเทียมซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตแบตเตอรี
รายงานโดยองค์การพลังงานระหว่างประเทศระบุว่าทั้งรถยนต์ไฟฟ้า แผงพลังงานแสงอาทิตย์ และกังหันผลิตพลังงานลมต่างต้องอาศัยแร่ธาตุเหล่านี้ในปริมาณเพิ่มขึ้นมากเมื่อเทียบกับอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิล รถยนต์ไฟฟ้าต้องใช้แร่ธาตุมากกว่ารถยนต์สันดาปถึง 6 เท่าตัว ส่วนกังหันลมต้องใช้แร่ธาตุมากกว่าโรงไฟฟ้าแก๊สธรรมชาติถึง 9 เท่าตัว นับตั้งแต่ปี 2010 เป็นต้นมา ความต้องการแร่ธาตุเหล่านี้จึงเพิ่มขึ้นกว่า 50 เปอร์เซ็นต์และเพิ่มขึ้นอีกในอนาคตตามเม็ดเงินลงทุนที่หลั่งไหลเข้าสู่อุตสาหกรรมที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
อย่างไรก็ตาม การทำเหมืองแร่หายากสร้างผลกระทบร้ายแรงต่อสภาพแวดล้อมทั้งดิน น้ำ และอากาศ เหมืองดังกล่าวปล่อยขยะพิษปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อม ใช้น้ำมหาศาล บางแห่งต้องทำลายผืนป่าซึ่งนำไปสู่การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ รวมทั้งกระทบต่อวิถีชีวิตชุมชนโดยรอบ การทำเหมืองขึ้นแท่นอุตสาหกรรมที่สร้างมลภาวะอันดับหนึ่งแม้แต่ประเทศที่มีกฎเกณฑ์เข้มงวดอย่างสหรัฐอเมริกา
กระบวนการทำเหมืองแร่หายากก็ไม่ต่างจากกระบวนการทำเหมืองทั่วไปที่ต้องเปิดหน้าดินขนาดใหญ่ แล้วจึงใช้สารเคมีเพื่อแยกแร่ธาตุที่ต้องการออกจากหินแร่ แต่จุดต่างสำคัญคือแร่หายากส่วนใหญ่มักพบใกล้กับจุดที่มีธาตุกัมมันตรังสี หมายความว่าขยะจากการทำแร่หรือที่เรียกกันว่าหางแร่ (tailings) ทั้งเป็นพิษและอันตรายอย่างยิ่ง อุตสาหกรรมเหมืองแร่มักจะขุดแอ่งขนาดใหญ่เพื่อใช้ทิ้งหางแร่เหล่านี้ ทำให้เกิดความเสี่ยงที่สารพิษจะปนเปื้อนทั้งในดินและน้ำใต้ดิน
เหมืองแห่งหนึ่งในเขตปกครองมองโกเลียใน ประเทศจีน ภาพจาก sciencenews.org
ที่นครเปาโถว เขตปกครองมองโกเลียใน ประเทศจีน เมืองหลวงของการผลิตแร่หายากของโลก นักวิทยาศาสตร์พบปนเปื้อนด้วยสารอาร์เซนิกหรือสารหนู และฟลูออร์ไรต์ในดินและน้ำ การปนเปื้อนดังกล่าวส่งผลให้ประชากรจำนวนมากมีภาวะผิดปกติที่กระดูก สมอง และหัวใจเนื่องจากรับสารพิษเหล่านี้เป็นเวลายาวนาน ส่วนการทำเหมืองแร่ธาตุโคบอลต์ที่จำเป็นในการผลิตแบตเตอรีรถยนต์ไฟฟ้าก็สร้างมลภาวะไม่แพ้กัน เพราะกระบวนการถลุงแร่จะปล่อยแก๊สซัลไฟด์ที่สามารถปนเปื้อนได้ทั้งในน้ำและในอากาศ
ปัญหาดังกล่าวมีแต่จะทวีความเลวร้ายรุนแรงยิ่งขึ้นในอนาคตที่ทุกประเทศต่างต้องการ ‘เปลี่ยนผ่าน’ สู่เศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ เหล่านักวิทยาศาสตร์จึงพยายามค้นหาวิธีการทำเหมืองที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ส่วนฝั่งผู้มีอำนาจกำหนดนโยบายก็เดินหน้าพัฒนาระบบรีไซเคิลให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
ทำเหมืองแร่อย่างเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
หนึ่งในทางเลือกที่ได้รับความสนใจจากห้องทดลองหลายแห่งทั่วโลกคือการทำเหมืองชีวภาพ (Biomining) ที่ประยุกต์หลักชีววิทยามาใช้ในการทำเหมืองแร่ เช่นนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ (Cornell University) ที่พัฒนาสิ่งมีชีวิตตัวจิ๋วซึ่งสามารถปล่อยกรดตามธรรมชาติเพื่อใช้ในการถลุงแร่หายากออกจากสินแร่ เหล่านักวิทยาศาสตร์ต้องพยายามตัดต่อยีนของเจ้าตัวจิ๋วเพื่อพัฒนาเป็นสายพันธุ์ที่สามารถช่วยถลุงแร่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด
ขณะที่นักวิทยาศาสตร์ที่ฮาร์วาร์ดใช้แบคทีเรียจากสาหร่ายทะเลเทเข้าไปในสารละลายที่มีแร่หายากผสมอยู่ ก่อนจะกรองออกด้วยตัวทำละลายที่มีค่าความเป็นกรดด่างต่างกันเพื่อแยกธาตุหายากแต่ละชนิดออกจากกัน วิธีการนี้เหมาะสำหรับกรณีที่สินแร่มีความหนาแน่นต่ำ
ส่วนนักวิจัยจากประเทศจีนทดลองใช้หลักจลนศาสตร์ไฟฟ้า (Electrokinetic) โดยใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อแยกแร่หายากที่มีเลขอะตอมสูง เช่น ดิสโปรเซียม (dysprosium) และเทอร์เบียม (terbium) ออกจากสินแร่ วิธีการนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการแยกแร่หายากออกจากสินแร่โดยลดการใช้สารเคมีในกระบวนการ
ขณะที่ทีมวิจัยจากฝรั่งเศสเสนอแนวคิดการทำเหมืองเกษตร (Agromining) ซึ่งเป็นการยิงปืนนัดเดียวได้นกสองตัว ขั้นแรกคือการมองหาที่ดินซึ่งอุดมด้วยแร่ธาตุสำคัญ อาทิ นิกเกิล โครเมียม และโคบอลต์ ที่ดินลักษณะนี้มักจะไม่สามารถใช้ทำการเกษตรเพื่อผลิตอาหารได้ หลังจากนั้นจึงคัดสรรชนิดพันธุ์พืชที่สามารถสะสมธาตุโลหะในปริมาณมากแล้วนำมาปลูกบนที่ดินดังกล่าว เมื่อพืชโตเต็มที่ก็จะถูกเก็บเกี่ยวไป ‘ถลุง’ สินแร่ออกจากเนื้อไม้ด้วยการเผาและการใช้สารเคมี นักวิจัยพบว่ากระบวนการนี้จะใช้พลังงานน้อยกว่าการถลุงแร่ทั่วไป อีกทั้งยังสร้างผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า และช่วยฟื้นฟูที่ดินให้กลับมาใช้ปลูกพืชทางการเกษตรได้อีกด้วย
ยางของต้น Phyllanthus balgooyi หนึ่งในพืชที่สามารถสะสมแร่ในธาตุปริมาณมาก ภาพจาก abc.net
แม้ว่าทั้งสามแนวคิดจะใช้ทำได้จริงในเชิงการวิจัย แต่ก็ยังไม่พร้อมขยายผลสู่การใช้งานในระดับอุตสาหกรรม ระหว่างนั้นเอง นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรอีกกลุ่มก็เลือกใช้วิธีตรงกันข้ามโดยพยายามลดความต้องการใช้แร่หายากด้วยการปรับเปลี่ยนตั้งแต่การออกแบบผลิตภัณฑ์
แนวหน้าที่ผลักดันแนวคิดดังกล่าวคือเหล่าบริษัทภาคเอกชน เช่น บีเอ็มดับเบิลยูและเรโนลต์ ที่ออกแบบยานยนต์ไฟฟ้าโดยไม่ใช่แร่หายากซึ่งจะทำให้แบตเตอรีสามารถเก็บประจุได้น้อยลงแต่ก็มากพอสำหรับตอบโจทย์การขับขี่ในเมืองใหญ่ แม้แต่แนวหน้าของโลกยานยนต์ไฟฟ้าอย่างเทสลาเองก็ยังประกาศว่ารถโมเดลใหม่จะลด ละ เลิก การใช้แร่หายากอีกด้วย ซึ่งคงต้องจับตาดูกันต่อไปว่าบริษัทจะสามารถบรรลุเป้าหมายได้ตามที่หวังไว้หรือไม่
หรือรีไซเคิลคือทางออก?
โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติประมาณการว่าทั่วโลกผลิตขยะอิเล็กทรอนิกส์ปริมาณกว่า 53 ล้านตันในแต่ละปี ขยะเหล่านี้คือแหล่งแร่หายากและแร่มีค่าที่มูลค่ารวมกันมากกว่า 57 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ การพัฒนาประสิทธิภาพของระบบรีไซเคิลจึงจะช่วยลดความจำเป็นในการทำเหมืองแร่ซึ่งสร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมหาศาล
แนวหน้าด้านการรีไซเคิลอย่างประเทศญี่ปุ่นขับเคลื่อนอุตสาหกรรมนี้ด้วยการกำหนดกฎหมายรีไซเคิลขยะอิเล็กทรอนิกส์อย่างเคร่งครัดตั้งแต่ปี 2010 ปัจจุบันขยะอิเล็กทรอนิกส์มากกว่าครึ่งหนึ่งของญี่ปุ่นจะถูกส่งเข้าโรงงานรีไซเคิล อย่างไรก็ดี ประเทศที่มีระบบรีไซเคิลประสิทธิภาพสูงก็ถือเป็นส่วนน้อย เพราะจากสถิติพบว่าทั่วโลกมีการรีไซเคิลขยะอิเล็กทรอนิกส์เพียง 17 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น
การพัฒนาอุตสาหกรรมรีไซเคิลเผชิญอุปสรรคนานัปการ หากเราเลือกที่จะเดินทางนี้ก็ต้องเริ่มจากการปลูกฝังเรื่องวัฒนธรรมการแยกขยะ การวางโครงสร้างพื้นฐานการจัดเก็บขยะที่ครอบคลุม รวมทั้งสร้างแรงจูงใจหรือกำหนดความรับผิดชอบให้ผู้ผลิตต้องจัดการกับขยะที่เกิดจากผลิตภัณฑ์ของตนเอง ยังไม่นับการพัฒนาอุตสาหกรรมรีไซเคิลที่ต้องใช้เงินลงทุนมหาศาล แถมกระบวนการรีไซเคิลเองก็ยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพราะต้องพึ่งพาสารเคมี ความร้อน และพลังงานไฟฟ้าเช่นกัน
อีกหนึ่งแนวคิดคือการทำให้ไม่เกิดขยะอิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่ต้นด้วยการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่สามารถอัปเกรดหรือซ่อมแซมได้ง่ายด้วยตนเอง หรือเปลี่ยนการทำธุรกิจจากการขายผลิตภัณฑ์เป็นบริการ (Product-as-a-Service) โดยผู้ผลิตและจัดจำหน่ายมีหน้าที่จัดเก็บสินค้าเก่าและเปลี่ยนสินค้าเป็นของใหม่เมื่อผลิตภัณฑ์หมดอายุ ขณะที่ผู้บริโภคก็จ่ายค่าใช้ผลิตภัณฑ์เหล่านั้นเสมือนเป็นค่าเช่ารายเดือน วิธีการนี้จะช่วยปิดวงจรไม่ให้เกิดขยะและสามารถเก็บสินค้ากลับมารีไซเคิลได้แบบ 100 เปอร์เซ็นต์
ปฏิเสธไม่ได้ว่าการมุ่งสู่เศรษฐกิจคาร์บอนต่ำจำเป็นต้องพึ่งพาแร่หายากและสารพัดแร่ธาตุสำคัญ อาทิ ทองคำ แร่เงิน และนิกเกิล ในการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานและผลิตภัณฑ์ยุคใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ผู้มีอำนาจกำหนดโยบายจึงไม่ควรมองเพียงวิธีการบรรลุเป้าหมาย โดยหลงลืมผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นระหว่างทางซึ่งอาจเลวร้ายไม่ต่างกัน
เอกสารประกอบการเขียน
The Energy Transition Will Need More Rare Earth Elements. Can We Secure Them Sustainably?
The Future of More Sustainable Rare Earth Mining
A Sustainable Way To Mine Rare Earth Elements From Old Tech Devices: Agromining Explained
