المنغنيز، وهو معدن متعدد الاستخدامات، له تطبيقات في مختلف الصناعات مثل علم المعادن (Sun et al., 2022)، وتصنيع البطاريات (Song et al., 2023)، والمجالات الطبية الحيوية (Sisakhtnezhad et al., 2023). في الوقت الحالي، يؤدي الطلب العالمي المتزايد على السيارات الكهربائية إلى زيادة الطلب على بطاريات الطاقة، وبالتالي زيادة الطلب على معدن المنغنيز (Maisel et al., 2023). تشير بيانات عام 2022 بشأن استهلاك خام المنغنيز في الصين إلى زيادة ملحوظة في استخدام المنغنيز في بطاريات الليثيوم-أيون، بما يتجاوز علامة 1% (IMNI, 2023). لا تُصنف الصين على أنها رابع-أكبر منتج لخام المنغنيز في العالم، بعد جنوب أفريقيا والجابون (USGS, 2023) وأستراليا فحسب، ولكنها تحتل أيضًا المركز الأول كأكبر منتج لمعدن المنغنيز التحليلي الكهربائي (EMM) (DJ He et al., 2021; Li et al., 2023). الوضع الحالي هو أن مؤسسات إنتاج EMM واسعة النطاق-لا توجد إلا في الصين وجنوب إفريقيا. منذ عام 2008، ساهمت الصين باستمرار بأكثر من 98% من الإنتاج العالمي لـ EMM، مما أدى إلى ترسيخ مكانتها كمنتج رائد في جميع أنحاء العالم (Han and Wu, 2019).
يمثل إنتاج التحليل الكهربائي لمعدن المنغنيز صناعة معالجة تتميز بارتفاع استهلاك الموارد والطاقة، وتوليد تلوث كبير، وتكاليف عالية، وأرباح منخفضة نسبيًا (Ning et al., 2010). تتركز غالبية شركات إنتاج EMM في الصين في مثلث المنغنيز الشهير، الذي تحدده هونان وقويتشو وتشونغتشينغ. ومع ذلك، افتقرت الشركات في المنطقة إلى الوعي البيئي، مما أدى إلى أضرار بيئية كبيرة وتلوث تسببت فيه هذه الشركات (SC He et al., 2021). التلوث الناتج عن الإنتاج الصناعي لـ EMM، بما في ذلك بقايا المنغنيز الكهربائي، وإطلاق المنغنيز2+ويشكل نيتروجين الأمونيا تهديدًا خطيرًا للنظم البيئية وصحة الإنسان (Chen et al., 2022). وبالتالي، من الضروري إجراء تقييم شامل للأثر البيئي لإنتاج EMM في منطقة مثلث المنغنيز من أجل تقديم توصيات للإنتاج الأنظف.
يعد تقييم دورة الحياة (LCA) بمثابة أداة فعالة للتحليل البيئي، وتحديد التأثير البيئي للمنتجات أو العمليات أو الأنشطة بشكل منهجي (ISO 14040، 2006). يتم تطبيق LCA على نطاق واسع عبر قطاعات متنوعة، بما في ذلك الزراعة (van der Werf et al., 2020)، والبناء (Rodrigues et al., 2023)، والتعدين (Tao et al., 2022)، ويوفر فهمًا شاملاً للآثار البيئية. بالنسبة لصناعة معادن المنغنيز، Westfall et al. (2016) جمع البيانات الأولية من 16 منتجًا لسبائك المنغنيز في جميع أنحاء العالم وأجرى تقييم دورة الحياة. تظهر نتائج الدراسة أن إجمالي القدرة على إحداث الاحترار العالمي وAP وPOCP لكل 1 كجم من سبيكة المنغنيز المتوسطة كان 6 كجم من ثاني أكسيد الكربون2مكافئ، 45 جم SO2مكافئ، و 3 غرام ج2H4مكافئ، على التوالي. نينغ وآخرون. (2010) أجرى تحليلًا شاملاً لتوازن المواد والملوثات لصناعة EMM في الصين، وكشف عن مصادر ووجهات الملوثات الرئيسية. ومع ذلك، فإن دراستهم لم تتناول الجانب المتعلق بتغير المناخ. بنغ وآخرون. (2011) استخدم LCA لمقارنة التأثيرات البيئية لإنتاج EMM في الصين وجنوب إفريقيا، مع التركيز فقط على احتمالات الاحتباس الحراري وإمكانية التحمض. دافوري وآخرون. (2017) أجرى تقييم دورة الحياة لتقييم انبعاثات المواد الجسيمية في إنتاج سبائك المنغنيز. كشفت النتائج أن 66% من انبعاثات المواد الجزيئية المرتبطة بالإنتاج-تحدث خارج منشآت المنغنيز، حيث تمثل الانبعاثات المباشرة أو الموجودة في الموقع-نسبة 34% من إجمالي انبعاثات الجسيمات الدقيقة. ومع ذلك، فقد درس فقط الجسيمات ولم يدرس الملوثات الأخرى. فرجانا وآخرون. (2019) أجرى تحليل LCA على إنتاج خام المنغنيز استنادًا إلى قاعدة بيانات Ecoinvent، لكنه لم يغطي جزء التحليل الكهربائي اللاحق من تركيز المنغنيز. تشانغ وآخرون. (2020) أجرى تحليل LCA مفصلًا حول إنتاج EMM في الصين، ولكن لم يتم الحصول على بيانات التعدين والتحليل الكهربائي المحددة من نفس المؤسسة، مما أدى إلى تناقضات مكانية. علاوة على ذلك، فإن غالبية الدراسات الحالية المتعلقة بـ EMM ركزت في الغالب على تحليل ملوثاتها. على سبيل المثال، تشانغ وآخرون. (2023) بحث في حالة التلوث بالمعادن الثقيلة للمنغنيز والزنك والرصاص وغيرها في المنطقة الصناعية EMM بشمال الصين والبيئة المحيطة بها. صن وآخرون. (2020) استخدم استرداد موارد الكبريت من تحميص بقايا المنجنيز كهربائيا وإزالة الكبريت من خام المنغنيز لإنتاج نظيف للمنجنيز كهربائيا. شو وآخرون. (2014) اقترح طريقة شاملة لمعالجة مياه الصرف الصحي لإنتاج EMM من خلال دراسة حول التوازن المائي لمؤسسات EMM. في الختام، تفتقر الصين حاليًا إلى -دراسة شاملة وعالية الجودة حول التأثيرات البيئية لإنتاج EMM. ولمعالجة هذه المشكلة، اختارت هذه الدراسة شركة إنتاج المنغنيز التحليلي الأكثر تمثيلاً في مثلث المنغنيز، وهي المنطقة التي تحتوي على أغنى رواسب المنغنيز في الصين. تم إجراء تقييم دورة الحياة (LCA) على إنتاج المنغنيز التحليلي الكهربائي من مرحلة التعدين إلى مرحلة التحليل الكهربائي.
تهدف هذه الدراسة إلى (1) تحليل العبء البيئي لإنتاج EMM في منطقة مثلث المنغنيز في الصين باستخدام طريقة LCA؛ (2) الحصول على نتائج كمية لتقييم تأثير دورة الحياة (LCIA) إلى جانب معلومات عدم اليقين وتحديد فئات التأثير الرئيسية على البيئة؛ (3) تحديد العمليات والمواد الرئيسية، وإجراء تحليل الحساسية للعمليات الرئيسية، وفحص درجة التباين في نتائج محكمة لندن للتحكيم الدولي؛ (4) محاكاة سيناريوهات الطاقة المختلفة، ومقارنة التأثيرات البيئية المقابلة لها، واقتراح استراتيجيات التحسين لصناعة إنتاج معدن المنغنيز كهربائيا في الصين. بعد إجراء تقييم دورة الحياة الكمي، قم بالتحليل من وجهات نظر متعددة، بما في ذلك المساهمة وعدم اليقين والحساسية، لإجراء تقييم شامل للوضع الحالي والآثار البيئية لتكنولوجيا إنتاج EMM في الصين. ويهدف هذا التحليل إلى تحسين استهلاك الموارد والطاقة وتقليل كثافة انبعاثات الملوثات. اقتراح التدابير الفنية لتحقيق إنتاج EMM نظيف وفعال وبناء نظام طاقة أخضر ومستدام.
