ข่าววิทยาศาสตร์สาธารณะ: ห่วงโซ่อุตสาหกรรมโคบอลต์

โคบอลต์เป็นแร่ที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในหลากหลายสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ของโคบอลต์ เมื่อความต้องการวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงทั่วโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความสำคัญเชิงกลยุทธ์ของโคบอลต์ก็ยิ่งเด่นชัดมากขึ้น การเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับห่วงโซ่คุณค่าการขุดแร่โคบอลต์ การกลั่น และการใช้งานในภาคล่าง จะช่วยให้เข้าใจแนวโน้มการพัฒนาของโคบอลต์ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่และเทคโนโลยีที่กำลังเกิดขึ้นได้ดีขึ้น พร้อมทั้งส่งเสริมการใช้ทรัพยากรอย่างมีเหตุผลและการพัฒนาที่ยั่งยืน

ห่วงโซ่อุตสาหกรรมโคบอลต์แบ่งออกเป็นภาคการขุดแร่ในตอนต้น ภาคการกลั่นในตอนกลาง และภาคการบริโภคในตอนปลาย

I. โครงสร้างตลาดการจัดหาในตอนต้น แหล่งแร่โคบอลต์ทั่วโลกมีความเข้มข้นสูง ตามรายงานของสำนักงานสำรวจธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS) ปริมาณแร่โคบอลต์ที่ระบุได้ทั่วโลกมีทั้งหมด 11 ล้านตัน การกระจายตัวของแหล่งแร่โคบอลต์ไม่สม่ำเสมออย่างมาก โดยมีประเทศต่าง ๆ เช่น สาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก (DRC) และออสเตรเลีย เป็นภูมิภาคที่มีแหล่งแร่โคบอลต์มากที่สุด

แหล่งแร่โคบอลต์ของจีนส่วนใหญ่มาจากแร่ประกอบ ซึ่งมักจะอยู่ร่วมกับแร่ทองแดง นิกเกิล และแร่เหล็ก ปัจจุบันมีสถานที่ขุดแร่โคบอลต์ที่ทราบแล้วทั้งหมด 150 แห่ง ใน 24 จังหวัด (เขตปกครองตนเอง) ของจีน เกรดของแร่โคบอลต์ในจีนค่อนข้างต่ำ และโคบอลต์ส่วนใหญ่จะได้รับกลับคืนมาในรูปของผลิตภัณฑ์ข้างเคียง เนื่องจากอัตราการได้รับกลับคืนมาต่ำ การแปรรูปที่ซับซ้อน และต้นทุนการผลิตที่สูง จีนจึงยังคงพึ่งพาการนำเข้าแร่โคบอลต์เป็นอย่างมาก

ตามการประเมินของ SMM ในปี 2024 วัตถุดิบโคบอลต์ทั่วโลก 71% จะมาจากแร่ทองแดง-โคบอลต์ ปัจจุบัน แหล่งแร่โคบอลต์ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามประเภท คือ แร่โคบอลต์ การรีไซเคิล และช่องทางอื่น ๆ ในจำนวนนี้ 90% ของโคบอลต์มาจากแร่โคบอลต์หลัก ในขณะที่การรีไซเคิลและช่องทางอื่น ๆ คิดเป็น 7% และ 3% ตามลำดับ แร่โคบอลต์ส่วนใหญ่จะอยู่ในภูมิภาคต่าง ๆ เช่น สาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก (DRC) ออสเตรเลีย และอินโดนีเซีย

เนื่องจากปัญหาทางภูมิรัฐศาสตร์ใน DRC จึงมีข้อจำกัดบางประการในการส่งออกแร่ดิบ โดยทั่วไปแล้ว ผลิตภัณฑ์กลางของโคบอลต์ (คือ ไฮดรอกไซด์โคบอลต์ดิบที่มีปริมาณโคบอลต์ประมาณ 30%) จะถูกส่งไปยังท่าเรือของจีน เริ่มตั้งแต่ครึ่งหลังของปี 2024 เป็นต้นไป จะไม่มีแร่โคบอลต์เข้ามาอีกแล้ว

เนื่องจากกระบวนการโลหกรรมด้วยความร้อนก่อให้เกิดมลพิษอย่างมาก จึงนิยมใช้กระบวนการกลั่นโลหกรรมด้วยน้ำเป็นหลัก ส่งผลให้มีผลิตภัณฑ์กลางโคบอลต์มากกว่าโลหะผสมทองแดง-โคบอลต์ นอกจากนี้ วัตถุดิบรีไซเคิล เช่น เศษแบตเตอรี่และเศษโลหะผสม ก็เป็นส่วนหนึ่งของแหล่งวัตถุดิบโคบอลต์ด้วย

ปัจจุบัน บริษัทเหมืองแร่โคบอลต์ชั้นนำ ได้แก่ บริษัท ลั่วหยาง โมลิบดีนัม กรุ๊ป จำกัด, บริษัท กลินคอร์ ที่มีฐานอยู่ในสวิตเซอร์แลนด์, บริษัท ยูเรเชียน เนเชอรัล รีซอร์ส คอร์ปอเรชัน และบริษัท ไชน่า นอนเฟอร์รัส ไมนิ่ง คอร์ปอเรชัน ส่วนแบ่งตลาดของบริษัทเหมืองแร่โคบอลต์รายใหญ่ ๆ เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การแข่งขันที่เข้มข้นระหว่างบริษัท ลั่วหยาง โมลิบดีนัม กรุ๊ป และบริษัท กลินคอร์ ได้ยุติยุคสมัยที่บริษัทเหมืองแร่รายเดียวสามารถครองตลาดและควบคุมราคาโคบอลต์ได้

II. ภาพรวมของการกลั่นในกระบวนการกลาง

ในแง่ของอุปทานโคบอลต์ที่ผ่านการกลั่นแล้ว ส่วนใหญ่จะแบ่งเป็นโคบอลต์โลหะและสารประกอบโคบอลต์ โคบอลต์โลหะส่วนใหญ่จะแบ่งเป็นผงโคบอลต์และโคบอลต์ที่ผ่านการไฟฟ้าละลาย ผงโคบอลต์ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตซีเมนต์คาร์ไบด์ (โลหะแข็ง) ในขณะที่โคบอลต์ที่ผ่านการไฟฟ้าละลายส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตซูเปอร์อัลลอยด์ ซีเมนต์คาร์ไบด์ และวัสดุแม่เหล็ก สารประกอบโคบอลต์ส่วนใหญ่จะประกอบด้วยโคบอลต์ซัลเฟตและโคบอลต์คลอไรด์ โคบอลต์ซัลเฟตส่วนใหญ่ใช้ในสารตั้งต้นสามส่วนประกอบ และโคบอลต์คลอไรด์ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตโคบอลต์(II,III) ออกไซด์ (Co₃O₄) ทั้งสองอย่างเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของวัสดุแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน นอกจากนี้ ยังมีสารประกอบอื่น ๆ เช่น โคบอลต์คาร์บอเนต โคบอลต์ไนเตรต โคบอลต์ออกซาเลต และโคบอลต์ไฮดรอกไซด์

เกลือโคบอลต์เป็นสารประกอบทางเคมีของโคบอลต์ ผลิตภัณฑ์เกลือโคบอลต์ที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ โคบอลต์ซัลเฟต โคบอลต์คลอไรด์ โคบอลต์ไนเตรต โคบอลต์อะซิเตต โคบอลต์คาร์บอเนต และโคบอลต์ออกไซด์ ในจำนวนนี้ โคบอลต์ซัลเฟต (CoSO₄) เป็นเกลือโคบอลต์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตสารตั้งต้นสามส่วนประกอบสำหรับวัสดุแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน NCM และ NCA ซึ่งในที่สุดจะใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า รถสองล้อไฟฟ้า และยานพาหนะเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ โคบอลต์คลอไรด์ (CoCl₂) มักพบได้ในการใช้งานของผู้บริโภค รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุปโภคบริโภคดิจิทัลแบบดั้งเดิม เช่น โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต และแล็ปท็อป รวมถึงผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคที่กำลังเติบโต เช่น โดรน บุหรี่ไฟฟ้า และเครื่องมือไฟฟ้าคาร์บอเนตโคบอลต์ (CoCO₃), ไนเตรตโคบอลต์ (Co(NO₃)₂) และออกซาเลตโคบอลต์ (CoC₂O₄) ส่วนใหญ่ใช้ในงานเคมี เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยา สีย้อม/สารฟอกสี สารทำให้สีและหมึกแห้งเร็ว กาวยาง และอาหารสัตว์

ในระดับโลก การผลิตเกลือโคบอลต์มีจีนเป็นผู้นำ ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ผลิตและส่งออกเกลือโคบอลต์รายใหญ่ที่สุดในโลก พื้นที่ผลิตหลักในจีน ได้แก่ มณฑลหูหนาน เจียงซี กวางซี เจียงซู และเจ้อเจียง ในจำนวนนี้ เมืองจูโจวและเหิงหยางในมณฑลหูหนานเป็นฐานการผลิตเกลือโคบอลต์แบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นที่ตั้งของบริษัทชั้นนำ เช่น GEM Co., Ltd. และ China Cobalt New Materials เมืองกันโจวและอี้ชุนในมณฑลเจียงซีพัฒนาอย่างรวดเร็วโดยอาศัยทรัพยากรในท้องถิ่นและห่วงโซ่อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม เจียงซูและเจ้อเจียงส่วนใหญ่เป็นที่ตั้งของบริษัทแปรรูปวัสดุระดับไฮเอนด์

III. การกระจายตัวของภาคอุตสาหกรรมที่มีความต้องการในตลาดต่อเนื่อง

ความต้องการโคบอลต์ในระดับโลกส่วนใหญ่มาจากภาคแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ดิจิทัล ยานยนต์พลังงานใหม่ (NEVs) และการใช้พลังงานเก็บกัก รวมถึงอุตสาหกรรมดั้งเดิม เช่น โลหะผสมซูเปอร์อัลลอยด์ คาร์ไบด์ซีเมนต์ ตัวเร่งปฏิกิริยา สีย้อมเซรามิก วัสดุแม่เหล็ก และวัสดุอินทรีย์

ด้วยการใช้สมาร์ทโฟนอย่างแพร่หลาย ความต้องการโคบอลต์ในแบตเตอรี่ดิจิทัลและวัสดุแม่เหล็กกำลังเร่งตัวขึ้น ในขณะที่สัดส่วนความต้องการในอุตสาหกรรมดั้งเดิมยังคงค่อนข้างคงที่ การเติบโตอย่างรวดเร็วของตลาดยานยนต์พลังงานใหม่เคยผลักดันความต้องการโคบอลต์ในภาคยานยนต์ไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผลกระทบของระบบแบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟต (LFP) และแนวโน้มลดปริมาณโคบอลต์ในเคมีแบตเตอรี่นิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีส (NCM) ได้ค่อยๆ ทำให้ความต้องการโคบอลต์ในภาคยานยนต์ไฟฟ้าลดลง

คาดการณ์ว่าภายในปี 2568 ความต้องการโคบอลต์ในระดับโลกจะเพิ่มขึ้นอย่างปานกลางเป็นประมาณ 236,569 ตัน โดยมีแรงผลักดันจากการเติบโตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุปโภคบริโภคและภาคอุตสาหกรรมดั้งเดิม ในจำนวนนี้ ความต้องการโคบอลต์ในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ยานยนต์พลังงานใหม่คาดว่าจะลดลงเป็น 28% ในขณะเดียวกัน ภายใต้อิทธิพลของนโยบายสนับสนุนของรัฐบาลจีน การเติบโตของ AI และการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความต้องการโคบอลต์ในภาคอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุปโภคบริโภคคาดว่าจะเติบโต และอาจเพิ่มสัดส่วนเป็น 36%

นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ดิจิทัล 3C แบบดั้งเดิม เช่น โทรศัพท์มือถือ โน้ตบุ๊ก และแท็บเล็ตแล้ว การพัฒนาอย่างรวดเร็วของภาคส่วนที่กำลังเติบโตยังได้สร้างโอกาสในการเติบโตใหม่ ๆ ให้กับตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การขยายตัวอย่างรวดเร็วของเครื่องมือไฟฟ้า ยานพาหนะสองล้อไฟฟ้า และโดรน รวมถึงการเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุปโภคบริโภคใหม่ ๆ เช่น อุปกรณ์สวมใส่ ลำโพงอัจฉริยะ และอุปกรณ์ทางการแพทย์แบบพกพา ได้ขยายสถานการณ์การใช้งานในตลาดปลายทางเพิ่มเติม ซึ่งขับเคลื่อนความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ในอนาคต ความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมอุปโภคบริโภคทั่วโลกจะถูกครอบงำโดยผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อุปโภคบริโภคใหม่ ๆ ในขณะที่สัดส่วนของอุปกรณ์ดิจิทัลอุปโภคบริโภคแบบดั้งเดิมจะลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีที่รวดเร็วและสถานการณ์การใช้งานที่กว้างขวาง ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ ๆ คาดว่าจะกลายเป็นตัวขับเคลื่อนการเติบโตหลักของตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมอุปโภคบริโภค

ในปี 2567 คาดว่าความต้องการจากภาคส่วนผู้บริโภคดิจิทัลใหม่ ๆ จะคิดเป็น 39% ของความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียม โดยสัดส่วนนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในจำนวนนี้ อุตสาหกรรมโดรนอยู่ในช่วงการพัฒนาอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน และเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของตลาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุปโภคบริโภคใหม่ ๆ ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการขยายตัวของสถานการณ์การใช้งาน ตลาดโดรนคาดว่าจะยังคงเติบโตอย่างรวดเร็ว

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความสามารถในการผลิตโคบอลต์บริสุทธิ์ของจีนได้รับการปล่อยออกมาอย่างค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งขับเคลื่อนโดยการพัฒนาของอุตสาหกรรมทางทหารและอวกาศ โคบอลต์บริสุทธิ์ส่วนใหญ่ใช้ในซูเปอร์อัลลอยด์ ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของภาคการบินของจีนและความต้องการที่เพิ่มขึ้นจากอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ ตลาดซูเปอร์อัลลอยด์ที่ใช้โคบอลต์คาดว่าจะเติบโตอย่างเห็นได้ชัด โดยความต้องการประจำปีคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในปี 2567

นอกจากนี้ โคบอลต์บริสุทธิ์ยังใช้ในด้านวัสดุแม่เหล็ก ซึ่งขับเคลื่อนโดยความต้องการแม่เหล็กถาวรซามาริอัม-โคบอลต์ (SmCo) เป็นหลัก ในปี 2567 คาดว่าแม่เหล็ก SmCo จะใช้เป็นหลักในสถานีฐานสื่อสาร มอเตอร์อุณหภูมิสูง และการใช้งานมอเตอร์เฉพาะทางอื่น ๆ ตลาดยังคงมีศักยภาพในการเติบโตที่ค่อนข้างมาก

เมื่อมองไปข้างหน้า เนื่องจากตลาดซูเปอร์อัลลอยด์และวัสดุแม่เหล็กยังคงขยายตัว การบริโภคโคบอลต์คาดว่าจะเพิ่มขึ้นต่อไป