Manganul, un metal versatil, își găsește aplicații în diverse industrii, cum ar fi metalurgia (Sun și colab., 2022), fabricarea bateriilor (Song și colab., 2023) și domenii biomedicale (Sisakhtnezhad et al., 2023). În prezent, cererea globală în creștere pentru vehicule electrice stimulează cererea de baterii de putere, crescând astfel cererea de metal cu mangan (Maisel et al., 2023). Datele din 2022 privind consumul de minereu de mangan din China sugerează o creștere notabilă a utilizării manganului în bateriile cu litiu-ion, depășind pragul de 1 % (IMNI, 2023). China nu numai că se clasează pe locul al patrulea-cel mai mare producător de minereu de mangan din lume, după Africa de Sud, Gabon (USGS, 2023) și Australia, dar deține și primul loc ca cel mai mare producător de metal electrolitic de mangan (EMM) (DJ He et al., 2021; Li et al., 2023). Situația actuală este că întreprinderile de producție EMM la scară largă-există numai în China și Africa de Sud. Din 2008, China a contribuit în mod constant la peste 98 % din producția globală de EMM, consolidându-se ca principal producător la nivel mondial (Han și Wu, 2019).
Producția prin electroliză a manganului metal reprezintă o industrie de prelucrare caracterizată prin consum ridicat de resurse și energie, generare substanțială de poluare, costuri ridicate și profituri relativ scăzute (Ning et al., 2010). Majoritatea întreprinderilor de producție EMM din China sunt concentrate în renumitul Triunghi al Manganului, delimitat de Hunan, Guizhou și Chongqing. Cu toate acestea, întreprinderile din regiune nu aveau conștientizarea mediului, ceea ce a dus la daune semnificative asupra mediului și poluare cauzată de aceste întreprinderi (SC He et al., 2021). Poluarea generată de producția industrială de EMM, inclusiv reziduurile electrolitice de mangan, eliberarea de Mn2+, și azotul de amoniac, reprezintă o amenințare serioasă pentru ecosisteme și sănătatea umană (Chen et al., 2022). Astfel, este necesar să se evalueze cuprinzător impactul asupra mediului al producției de EMM în regiunea Triunghiului Manganului pentru a face recomandări pentru o producție mai curată.
Evaluarea ciclului de viață (LCA) reprezintă un instrument puternic pentru analiza de mediu, cuantificând sistematic impactul asupra mediului al produselor, proceselor sau activităților (ISO 14040, 2006). Aplicată pe scară largă în diverse sectoare, inclusiv agricultură (van der Werf et al., 2020), construcții (Rodrigues și colab., 2023) și minerit (Tao et al., 2022), LCA oferă o înțelegere cuprinzătoare a implicațiilor de mediu. Pentru industria metalelor cu mangan, Westfall et al. (2016) au colectat date primare de la 16 producători de aliaje de mangan din întreaga lume și au efectuat un ACV. Rezultatele studiului arată că GWP, AP și POCP total pentru 1 kg de aliaj mediu de mangan a fost de 6 kg CO2echivalent, 45 g SO2eq și 3 g C2H4eq, respectiv. Ning și colab. (2010) au efectuat o analiză cuprinzătoare a bilanțului materialelor și a poluanților din industria EMM din China, dezvăluind sursele și destinațiile poluanților majori. Cu toate acestea, studiul lor nu a abordat aspectul schimbărilor climatice. Peng şi colab. (2011) au utilizat LCA pentru a compara impactul asupra mediului al producției de EMM în China și Africa de Sud, concentrându-se exclusiv pe potențialul de încălzire globală și pe potențialul de acidificare. Davourie et al. (2017) au efectuat un ACV pentru a evalua emisiile de particule în producția de aliaje de mangan. Rezultatele au arătat că 66 % din emisiile de particule legate de producție-au loc în afara instalațiilor de mangan, emisiile directe sau de pe amplasament-reprezentând 34 % din totalul emisiilor de PM. Cu toate acestea, a studiat doar particulele și nu a investigat alți poluanți. Farjana și colab. (2019) a efectuat o analiză LCA a producției de minereu de mangan pe baza bazei de date Ecoinvent, dar nu a acoperit partea ulterioară de electroliză a concentratului de mangan. Zhang şi colab. (2020) au efectuat o analiză LCA detaliată a producției de EMM în China, dar datele selectate de minerit și electroliză nu au fost obținute de la aceeași întreprindere, ceea ce a dus la discrepanțe spațiale. În plus, majoritatea studiilor existente referitoare la EMM s-au concentrat în principal pe analiza poluanților săi. De exemplu, Zhang și colab. (2023) au investigat situația de poluare cu metale grele a Mn, Zn, Pb și altele într-o zonă industrială EMM din nordul Chinei și mediul înconjurător. Sun și colab. (2020) au folosit recuperarea resurselor de sulf din prăjirea reziduului electrolitic de mangan și desulfurarea minereului de mangan pentru producția curată de mangan electrolitic. Xu și colab. (2014) au propus o metodă cuprinzătoare de tratare a apelor uzate pentru producția de EMM printr-un studiu privind bilanțul hidric al întreprinderilor EMM. În concluzie, China nu are în prezent un studiu LCA cuprinzător și de înaltă calitate-cu privire la impactul asupra mediului al producției de EMM. Pentru a aborda acest lucru, acest studiu a selectat cea mai reprezentativă companie de producție de mangan electrolitic din Triunghiul Manganului, regiunea cu cele mai bogate zăcăminte de mangan din China. S-a efectuat un ACV asupra producției de mangan electrolitic din etapa de exploatare până la etapa de electroliză.
Acest studiu își propune să (1) să analizeze povara de mediu a producției de EMM în regiunea Triunghiului Manganului din China, folosind metoda LCA; (2) să obțină rezultate cantitative ale evaluării impactului ciclului de viață (LCIA) împreună cu informații despre incertitudine și să identifice categoriile majore de impact asupra mediului; (3) să identifice procesele și substanțele cheie, să efectueze o analiză de sensibilitate asupra proceselor cheie și să examineze gradul de variație a rezultatelor LCIA; (4) simulează diferite scenarii energetice, compară impacturile corespunzătoare asupra mediului și propun strategii de optimizare pentru industria de producție a metalelor de mangan electrolitic din China. După efectuarea unui LCA cantitativ, analizați din mai multe perspective, inclusiv contribuția, incertitudinea și sensibilitatea, pentru a evalua cuprinzător starea actuală și impactul asupra mediului al tehnologiei de producție EMM în China. Această analiză urmărește optimizarea consumului de resurse și energie și reducerea intensității emisiilor de poluanți. Propune măsuri tehnice pentru a realiza o producție EMM curată și eficientă și pentru a construi un sistem energetic verde și durabil.
