مع تسارع التحول الأخضر، ارتفع الطلب على النحاس، مدفوعًا بدوره الحاسم في البنية التحتية للطاقة المتجددة، والمركبات الكهربائية، وشبكات الطاقة. وعلى الرغم من تسارع الشركات لإطلاق مناجم جديدة، فإن نقص النحاس قد يصل إلى ملايين الأطنان المترية بحلول عام 2035، مما يدفع العلماء والمهندسين إلى استكشاف بدائل مثل الألومنيوم.

يشترك الألومنيوم مع النحاس في العديد من الخصائص المرغوبة، بما في ذلك التوصيل العالي ومقاومة التآكل. تحتوي قشرة الأرض على ما يصل إلى 8.1٪ من الألومنيوم، والذي يتكون في خام البوكسيت، مما يجعله المعدن الأكثر وفرة على هذا الكوكب. وفي الوقت نفسه، تتشكل رواسب النحاس من خلال تمعدن رواسب الخام الأولية الموجودة في أعماق الأرض، مما يجعل العثور عليها واستخراجها أكثر صعوبة وأقل وفرة.

وتتجاوز تطبيقات الألمنيوم المركبات الكهربائية إلى شبكات الطاقة وأنظمة الطاقة المتجددة، مثل خطوط الطاقة العلوية، وإطارات الألواح الشمسية، ومكونات توربينات الرياح. وفي حين لا تزال الكابلات البحرية ولفائف المحولات الحرجة تفضل النحاس بسبب موصليته الفائقة ومقاومته للتعب، فإن دور الألمنيوم في الطاقة المتجددة آخذ في النمو.

وبحسب أوكي هوكسترا ، الباحث من جامعة أيندهوفن، فإن " الألمنيوم يمكن أن يحل محل كل النحاس تقريبا في المركبات الكهربائية، بدءا من لفائف المحرك وحتى حزمة الأسلاك". ومع ذلك، وعلى الرغم من وزنه الأخف، مما يجعله مفيدا في كفاءة الوقود، فإن الألمنيوم لا يمتلك سوى 60% من موصلية النحاس.

علاوة على ذلك، فإن إنتاج الألومنيوم يتطلب طاقة مكثفة، حيث يتطلب ما بين 13 إلى 15 ميجاوات في الساعة لإنتاج طن متري واحد من الألومنيوم المنصهر. بالإضافة إلى ذلك، فإن الألومنيوم لديه معدلات زحف أعلى واتجاهات أكسدة أعلى، مما يفرض قيودًا على التصميم وتحديات معالجة المواد.

لذلك، يظل النحاس المادة المفضلة في السيناريوهات عالية الطلب التي تتطلب المتانة والاكتناز، مثل خطوط الطاقة تحت الأرض، ومحولات الجهد العالي، ولوحات الدوائر الكثيفة.

في عام 2022، عمل فريق من الباحثين بقيادة كيرتي كاباجانتولا من مختبر المحيط الهادئ الشمالي الغربي الوطني على زيادة موصلية الألومنيوم من خلال عمليات محاكاة غيرت بنية المعدن، بإزالة أو إعادة ترتيب الذرات الفردية. ومع ذلك، يشير عمل كاباجانتولا الأخير إلى أن التركيز قد تحول إلى الجرافين، وهو شكل متآصل من الكربون وأقوى مادة تم قياسها على الإطلاق على النطاق المجهري.

وتتجلى شعبية هذه المادة بشكل خاص في المسابقة التي تنظمها وزارة الطاقة الأميركية حالياً والتي تبلغ قيمتها ملايين الدولارات لتطوير مواد معززة التوصيل. ويركز ثلاثة من أصل سبعة متنافسين على مواد مركبة من النحاس، ومن بينها اثنتان من هذه المواد تشمل الجرافين.

من خلال إدخال الجرافين، يهدف الباحثون إلى تقليل المقاومة على المستوى الذري، وإطلاق العنان لكفاءات جديدة مع الحفاظ على المزايا المتأصلة للنحاس. في عالم خالٍ من الانبعاثات الكربونية، هناك خياران: زيادة إمدادات النحاس أو تعظيم الكفاءة.

سجل صندوق Global X Copper Miners ETF (NYSE: COPX ) أداءً أقل من أداء السوق منذ بداية العام، حيث حقق عائدًا بلغ 13.40%. وبلغت نسبة السعر إلى الربحية 10.90x، وهو ما يقل كثيرًا عن نسبة مؤشر S&P 500 البالغة 30.4x.

اقرأ التالي:

• فجوة إمدادات النحاس تدفع ماك إيوان إلى جمع 2.5 مليار دولار لتمويل مشروع لوس أزولس

صورة تم إنشاؤها باستخدام الذكاء الاصطناعي عبر Midjourney.