Development of a framework and a decision support system for the sutainable exploitation of rare earth elements
Authors: Καμενόπουλος Σωτήριος 
Published: September 2021

Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε η διερεύνηση της σχετικής σημασίας των σπάνιων γαιών (ΣΓ) σε σχέση με το εμπόριο, τον αριθμό των σχετικών πολιτικών και ερευνητικών πρωτοβουλιών που έχουν αναληφθεί τα τελευταία 6 έτη στις ΗΠΑ και στην ΕΕ, τον αριθμό των σχετικών γεωπολιτικών γεγονότων/αναφορών, και των προσπαθειών για το μετριασμό από την εξάρτηση από τις ΣΓ. Επίσης αναπτύχθηκε το διάγραμμα ροής (stream mapping) της παραγωγικής διαδικασίας για την εκμετάλλευση των ΣΓ, η αναγνώριση των εμπλεκομένων μερών (stakeholders) και η ανίχνευση των κινδύνων και των τρωτών σημείων της παραγωγικής διαδικασίας των ΣΓ. Στη συνέχεια προτείνεται το πλαίσιο για τη βιώσιμη εκμετάλλευση των ΣΓ και δημιουργήθηκε ένα καινοτόμο (state-of-the-art) Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων-ΣΥΑ (Decision Support System-DSS) με την ονομασία «ACROPOLIS DSS» με τη χρήση του οποίου θα υποβοηθούνται οι αποφασίζοντες και τα εμπλεκόμενα μέρη (stakeholders) να αξιολογήσουν ένα έργο εκμετάλλευσης ΣΓ και να λαμβάνουν αποφάσεις του τύπου «GO-NO-GO» υπό την οπτική της Βιώσιμης Ανάπτυξης.Το πλαίσιο για τη βιώσιμη εκμετάλλευση ΣΓ ενσωματώνει πέντε βασικούς «επικαλυπτόμενους» κύκλους (πυλώνες) Βιώσιμης Ανάπτυξης: την οικονομία, την κοινωνία, το περιβάλλον, την τεχνολογία και τη γεωπολιτική. Το προτεινόμενο πλαίσιο επίσης περιλαμβάνει τρεις ελεγκτικούς/περιοριστικούς παράγοντες: την πολιτική (policy), την κυβερνητική (governance) μαζί με τα εμπλεκόμενα μέρη, και διάφορους δείκτες οι οποίοι θα χρησιμοποιηθούν για τη λήψη αποφάσεων. Για την καλύτερη κατανόηση της έννοιας του «μονοπατιού βιώσιμης ανάπτυξης» υιοθετήθηκε ένα μοντέλο ανάλυσης ατυχημάτων («Swiss Cheese Model»). Οι πέντε επικαλυπτόμενοι κύκλοι (πυλώνες) Βιώσιμης Ανάπτυξης εξετάζονται από την κατακόρυφη τομή τους. Αυτή η νέα προσέγγιση προσδίδει μία πρακτική οπτική για την καλύτερη κατανόηση του «μονοπατιού βιώσιμης ανάπτυξης», την ποσοτικοποίηση της απόκλισης από το ιδανικό «μονοπάτι βιώσιμης ανάπτυξης», την παροχή δυνατότητας λήψης αποφάσεων στους αποφασίζοντες σε επίπεδο «go-no-go», και τη δυνατότητα αποφυγής συνθηκών που θα μπορούσαν να καταστήσουν το έργο μη-βιώσιμο. Επίσης αναγνωρίσθηκαν τα εξής:•Η Κίνα είναι ο κυρίαρχος «παίκτης» στην παγκόσμια παραγωγή ΣΓ (σε ποσοστό μεταξύ 97%-99.8%).•Οι ΗΠΑ, η ΕΕ και η Ιαπωνία είναι οι μεγαλύτεροι εισαγωγείς των Κινεζικών ΣΓ. •Οι βασικές χρήσεις των ΣΓ περιλαμβάνουν την ενέργεια και την αμυντική βιομηχανία.•Η εφαρμογή των ΣΓ οδηγεί σε χαμηλά κόστη και ενεργειακή αποδοτικότητα.•Μεγάλος αριθμός πρωτοβουλιών από τις ΗΠΑ και την ΕΕ σχετικών με τις ΣΓ έχει αναληφθεί από το 2010.•Η υποκατάσταση των ΣΓ σήμερα είναι σπάνια, ή/και αδύνατη, ή/και σε εμβρυακό στάδιο.•Η δυνατότητα ανακύκλωσης των ΣΓ εμποδίζεται από ένα αριθμό τεχνικών περιορισμών.•Ένας σημαντικός αριθμός σημαντικών γεωπολιτικών γεγονότων σχετικών με τις ΣΓ συνέβησαν από το έτος 2010.•Το διάγραμμα ροής της παραγωγικής διαδικασίας των ΣΓ περιλαμβάνει την εξόρυξη του μεταλλεύματος, τη θραύση, την λειοτρίβηση, την επίπλευση, τη χημική επεξεργασία, τον εξευγενισμό, και την διαμόρφωσή τους σε κατάλληλη μορφή αναλόγως της χρήσης του τελικού προϊόντος. •Τα βασικά εμπλεκόμενα μέρη (stakeholders) στην παραγωγή των ΣΓ είναι οι εξορυκτικές επιχειρήσεις, οι εργαζόμενοι, η κοινωνία, οι πολιτικοί, οι Τοπικές/Περιφερειακές/Εθνικές αρχές, οι Μη Κυβερνητικές Οργανώσεις, και τα Μέσα Μαζικής Ενημέρωσης.•Από την πλευρά του περιβάλλοντος, οι διαδικασίες εξόρυξης ΣΓ αναμένεται να είναι παρόμοιες με κάθε άλλη διαδικασία εξόρυξης άλλων μετάλλων. Εκτός από την πιθανή παρουσία ραδιενέργειας (εξαιτίας της πιθανής παρουσίας ουράνιου ή/και θόριου), οι δυνητικές εκπομπές αποβλήτων/ρύπων είναι ανάλογες με αυτές της εξόρυξης ενός τυπικού μεταλλεύματος.•Τα Μέσα Μαζικής Ενημέρωσης παίζουν σημαντικό ρόλο ως εμπλεκόμενα μέρη (stakeholders) στην παραγωγή ΣΓ. Ο ρόλος των Μέσων Μαζικής Ενημέρωσης μπορεί να είναι είτε θετικός, είτε αρνητικός.•Οι σημαντικότεροι παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την αγορά των ΣΓ είναι η κυριαρχία της Κίνας στην παραγωγή των ΣΓ, το μείγμα της προσφοράς/ζήτησης/τιμών των ΣΓ, οι εξαγωγικές περιοριστικές πολιτικές της Κίνας, το λαθρεμπόριο, οι μη-ορθές πολιτικές πρακτικές, η απροθυμία της Κίνας να εφαρμόσει περιβαλλοντικούς και εργασιακούς κανονισμούς, η ύπαρξη αυστηρών περιβαλλοντικών και εργασιακών κανονισμών/νόμων στις δυτικές χώρες, οι οικονομικές και αναπτυξιακές παγκόσμιες επικρατούσες συνθήκες, το γεγονός πως οι ΣΓ δεν αποτελούν αντικείμενο εμπορικής διαπραγμάτευσης/συναλλαγής σε Αγορές ή Ανταλλαγές Μετάλλων, διάφορα γεωπολιτικά θέματα, η έλλειψη υποκατάστατων των ΣΓ και το γεγονός πως η ανακύκλωση των ΣΓ προσκρούει σε ένα αριθμό περιορισμών.•Διάφοροι κίνδυνοι υπάρχουν κατά τη διάρκεια παραγωγής των ΣΓ, όπως η πιθανή παρουσία ραδιενέργειας, οι εκπομπές CO2, η παρουσία βαρέων μετάλλων και η χρήση οξέων, η πιθανή εμφάνιση φθοριούχων ενώσεων, η πιθανή έκλυση σκόνης, και άλλοι λοιποί κίνδυνοι σχετικοί με την υγιεινή και ασφάλεια της εργασίας.•Οι επιπτώσεις αυτών των κινδύνων αναμένεται να επηρεάζει πιθανώς όλα τα εμπλεκόμενα μέρη (stakeholders).Όπως προαναφέρθηκε, η παρούσα διατριβή προτείνει ένα πλαίσιο για την αξιολόγηση της συμμόρφωσης έργων εκμετάλλευσης ΣΓ με τις αρχές της Βιώσιμης Ανάπτυξης. Η δυνατότητα μίας εξορυκτικής επιχείρησης για να αποκτήσει την «Κοινωνική Άδεια Λειτουργίας» (Social License to Operate) και να ακολουθεί τις αρχές της Βιώσιμης Ανάπτυξης, εξαρτάται από την παρουσία σταθερής οικονομίας, ισορροπημένων κοινωνικών προσδοκιών πχ. δίκαιης κατανομής παραγόμενου πλούτου και κινδύνου, και ύπαρξη εμπιστοσύνης. Συνήθως η εμπιστοσύνη υπονομεύεται από την έλλειψη διαφάνειας. Αντιστρόφως, όταν ακολουθείται ένα μονοπάτι καθαρής επικοινωνίας χρησιμοποιώντας κριτήρια και δείκτες Βιώσιμης Ανάπτυξης σε συνδυασμό με ορθές πρακτικές Βιώσιμης Ανάπτυξης, διευκολύνεται η δημιουργία εμπιστοσύνης και απόκτησης της «Κοινωνικής Άδειας Λειτουργίας». Η ειλικρινής ανταλλαγή απόψεων μεταξύ των εμπλεκομένων μερών (εξορυκτική επιχείρηση, κυβέρνηση και τοπική κοινωνία), και η σαφήνεια των μηνυμάτων αποτελεί ένα προσύμφωνο μεταξύ των εμπλεκομένων μερών το οποίο στηρίζεται πάνω σε χειροπιαστά κριτήρια και ποσοτικοποιημένους δείκτες. Από τα τέλη της δεκαετίας του 1990 καταβλήθηκαν αρκετές προσπάθειες για τη δημιουργία κριτηρίων και δεικτών Βιώσιμης Ανάπτυξης στον εξορυκτικό τομέα. Οι μεγάλες εξορυκτικές επιχειρήσεις χρησιμοποιούν κυρίως τους δείκτες «Global Reporting Initiative-GRI)» και τους δείκτες «Mining and Metals Sector Supplement-MMSS». Το συγκεκριμένο πλαίσιο περιέχει μεν σημαντική πληροφορία, με συγκεντρωτικά χαρακτηριστικά για ολόκληρη την παραγωγική διαδικασία μίας εξορυκτικής επιχείρησης, αλλά, δεν περιλαμβάνει δεδομένα τα οποία άμεσα να σχετίζονται με τις ιδιαιτερότητες της εκμετάλλευσης των ΣΓ. Η εκμετάλλευση των ΣΓ χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα τεχνικά, οικονομικά και γεωπολιτικά χαρακτηριστικά. Κοιτάζοντας αρχικώς τα τεχνικά θέματα, τα κοιτάσματα ΣΓ περιέχουν θόριο ή ουράνιο τα οποία απαιτούν διαχείριση με ασφαλή τρόπο. Υπάρχουν διάφοροι τύποι κοιτασμάτων, κάθε ένα από τα οποία απαιτούν ιδιαίτερο χειρισμό με συγκεκριμένο και κατάλληλο τρόπο. Ως εκ τούτου, σε αντίθεση πχ. με την εκμετάλλευση/εξόρυξη του γαιάνθρακα ή του χαλκού, δεν υπάρχουν γενικά εφαρμοστέα πρότυπα για την εκμετάλλευση ΣΓ. Οι ανησυχίες για το πώς θα διαχειρισθεί η ραδιενεργός ακτινοβολία και οι τυχόν περιβαλλοντικές επιπτώσεις οδήγησαν σε αντίσταση/αντίθεση εναντίον έργων εκμετάλλευσης ΣΓ σε ορισμένες τοπικές κοινωνίες. Οι ανησυχίες και οι φόβοι του δημόσιου κοινού και των τοπικών κοινωνιών δεν είναι αδικαιολόγητοι. Στο παρελθόν έχουν υπάρξει περιπτώσεις ορυχείων ΣΓ, όχι απαραίτητα στην Κίνα, οι οποίες έχουν ρυπάνει το περιβάλλον. Πέντε ακόμη ιδιαιτερότητες των ΣΓ αναγνωρίσθηκαν: η σημασία της αγοράς, το λαθρεμπόριο, οι παράνομες εξορύξεις, η ιδιαίτερη προσοχή που προσδίδουν τα Μέσα Μαζικής Ενημέρωσης, και η κυριαρχία της Κίνας. Καθένα από αυτά έχει τη δυνατότητα να επηρεάσει οποιονδήποτε ή όλους από τους πέντε πυλώνες της Βιώσιμης Ανάπτυξης: περιβάλλον, οικονομία, κοινωνία, τεχνολογία και γεωπολιτική. Όταν εκλαμβάνονται ως σύνολο, αυτές οι ιδιαιτερότητες δημιουργούν μια πρόκληση για όσες εξορυκτικές επιχειρήσεις προσπαθήσουν να αναπτύξουν νέα ορυχεία ΣΓ. Για την υποβοήθηση στην επικοινωνία μεταξύ των εμπλεκομένων μερών επιλέχθηκαν να χρησιμοποιηθούν συγκεκριμένα κριτήρια και δείκτες, σε συνδυασμό με δείκτες προτεινόμενους από την πρωτοβουλία GRI. Τα επιλεγμένα κριτήρια και δείκτες καλύπτουν όλο το φάσμα των πέντε πυλώνων Βιώσιμης Ανάπτυξης (περιβάλλον, οικονομία, κοινωνία, τεχνολογία, γεωπολιτική). Τα ζεύγη κριτηρίων/δεικτών που δημιουργήθηκαν αντιμετωπίζουν τις ιδιαιτερότητες των έργων εκμετάλλευσης ΣΓ, και δεδομένου του ξεκάθαρου τρόπου επικοινωνίας που δημιουργούν μεταξύ των εμπλεκομένων μερών, μπορούν από τη μία πλευρά, μελλοντικά να βοηθήσουν τους αποφασίζοντες να λάβουν αποφάσεις για έργα εκμετάλλευσης ΣΓ, και από την άλλη, να επηρεάσουν την ικανότητα του έργου εκμετάλλευσης να διατηρήσει την «Κοινωνική Άδεια Λειτουργίας». Επιπλέον, το νέο σύνολο κριτηρίων και δεικτών θα πρέπει να θεωρηθεί ως ένα βασικό εργαλείο, το οποίο μπορεί να ενισχυθεί, τροποποιηθεί ή/και να προσαρμοσθεί ανάλογα με τις ανάγκες/ιδιαιτερότητες του κάθε έργου εκμετάλλευσης ΣΓ. Γενικότερα, οι επιλεγμένοι δείκτες και τα κριτήρια, θα μπορέσουν να υποστηρίξουν την ανάλυση/κατανόηση ενός έργου εκμετάλλευσης ΣΓ και τη συνεισφορά του έργου στη Βιώσιμη Ανάπτυξη, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο ένα ορυχείο συμβάλει στην επίτευξη των στόχων για την παγκόσμια Βιώσιμη Ανάπτυξη (Sustainable Development Goals-SDG) που έχει θέσει ο Οργανισμός Ηνωμένων Εθνών για κάθε συγκεκριμένη περιοχή. Αυτό θα καταστεί επωφελές γιατί ο τομέας των εξορύξεων έχει τη δυνατότητα να είναι ο καταλύτης και ο οδηγός για την παγκόσμια βιώσιμη οικονομική ανάπτυξη, καθώς οι επικρατούσες πρακτικές δεν μπορούσαν μέχρις στιγμής να λάβουν υπόψη τις ιδιαιτερότητες των έργων εκμετάλλευσης ΣΓ. Επιπλέον, αν μία εξορυκτική επιχείρηση μπορεί να αποδείξει μέσω στοιχειοθετημένων αναφορών ότι ένα ορυχείο ΣΓ μπορεί να συμβάλλει θετικά στην κοινωνία, είναι πολύ πιο πιθανό να αποκτήσει την «Κοινωνική Άδεια Λειτουργίας». Η προσέγγιση που έχει αναπτυχθεί στην παρούσα διατριβή θα μπορούσε να προσαρμοσθεί σε άλλες συνθήκες εξόρυξης ορυκτών όπου υπάρχουν μοναδικά προβλήματα. Για παράδειγμα, υπάρχει σημαντικό ενδιαφέρον για τις υποθαλάσσιες εξορύξεις ορυκτών. Οι προαναφερθέντες πρωτοβουλίες/πρωτόκολλα GRI και MMSS δεν καταγράφουν όλη την πληροφορία που απαιτείται να συλλεχθεί και να διαμοιρασθεί μεταξύ των πιθανών εμπλεκομένων μερών για τέτοιου είδους έργα. Επιπλέον υπάρχουν και τρεις περιορισμοί. Καταρχήν, οι Στόχοι του ΟΗΕ για την παγκόσμια Βιώσιμη Ανάπτυξη (SDGs), τουλάχιστον όσο διαρκούσε η εκπόνηση της παρούσας διατριβής, βρισκόταν ακόμη υπό ανάπτυξη οπότε πιθανώς να χρειασθεί η αναπροσαρμογή των κριτηρίων και των δεικτών. Δεύτερον, για την καταγραφή ων κριτηρίων και των δεικτών απαιτείται συλλογή αρκετών δεδομένων, πράγμα το οποίο είναι δαπανηρό και αρκετές εξορυκτικές επιχειρήσεις ίσως υψώσουν εμπόδια σε αυτό. Τέλος, δεν είναι σαφές αν οι κρατικές ελεγχόμενες επιχειρήσεις εξόρυξης σε ορισμένα μέρη του κόσμου θα έχουν τα κίνητρα ώστε να δεσμευθούν για την παροχή εκτεταμένων αναφορών, δεδομένου του γεγονότος ότι οι κρατικές επιχειρήσεις δεν χρειάζονται ίσως «Κοινωνική Άδεια Λειτουργίας», σε αντίθεση με τις ιδιωτικές εξορυκτικές επιχειρήσεις.Η Ατζέντα για την παγκόσμια Βιώσιμη Ανάπτυξη μέχρι το έτος 2030 που έθεσε ο Οργανισμός Ηνωμένων Εθνών απαιτεί την εκπλήρωση 17 Στόχων Βιώσιμης Ανάπτυξης οι οποίοι με τη σειρά τους απαιτούν δημιουργικότητα και καινοτομία για την αντιμετώπιση των προκλήσεων. Μέχρις στιγμής, έχουν αναπτυχθεί μια σειρά από μοντέλα Συστημάτων Υποστήριξης Αποφάσεων (ΣΥΑ) σε διαφορετικά πεδία της Βιώσιμης Ανάπτυξης χρησιμοποιώντας διάφορες μεθοδολογίες και τεχνικές. Στην παρούσα διατριβή προτείνεται ένα καινοτόμο (state-of-the-art) Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων με την ονομασία «ACROPOLIS DSS» με τη χρήση του οποίου θα υποβοηθούνται οι αποφασίζοντες και τα εμπλεκόμενα μέρη (stakeholders) να αξιολογήσουν ένα έργο εκμετάλλευσης ΣΓ και να λαμβάνουν αποφάσεις του τύπου «GO-NO-GO» υπό την οπτική της Βιώσιμης Ανάπτυξης. Η παρούσα διατριβή ενσωματώνει το καινοτόμο ΣΥΑ εντός ενός προτεινόμενου Πλαισίου Βιώσιμης Ανάπτυξης για τις ΣΓ. Το καινοτόμο ΣΥΑ βασίζεται στην Πολυκριτήρια Ανάλυση Αποφάσεων (Multi-criteria Decision Analysis-MCDA) και στη Θεωρία Χρησιμότητας Πολλαπλών Ιδιοτήτων (Multi-attribute Utility Theory-MAUT). Το προτεινόμενο καινοτόμο ΣΥΑ παρέχει τη δυνατότητα προσέγγισης των εννοιών της Βιώσιμης Ανάπτυξης «συμμετοχή των πολιτών» και «διαφάνεια» στη διαδικασία λήψης αποφάσεων, όπως περιγράφεται και συνίσταται σε προηγούμενα έτη από τα Ηνωμένα Έθνη, με ολιστικό και ποσοτικοποιημένο τρόπο. Επιπλέον, το προτεινόμενο ΣΥΑ παρέχει τη δυνατότητα να εντοπισθεί, να ποσοτικοποιηθεί και να μετρηθεί η έννοια του «Βιώσιμου Μονοπατιού», όπως ορίζεται από το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας των ΗΠΑ (US National Research Council-NRC). Η καινοτομία του προτεινόμενου ΣΥΑ είναι εμφανής όταν ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα: •Παρέχει στα εμπλεκόμενα μέρη την ευκαιρία για διαφανή, ελεύθερη λήψη αποφάσεων με ανοικτές διαπραγματεύσεις μέσα στα διάφορα στάδια της υπολογισμού των βαρών των κριτηρίων και των δεικτών και διαμέσου πολυάριθμων επιπέδων συμβιβασμών, όπως αυτό απαιτείται από τον ορισμό της Βιώσιμης Ανάπτυξης. Αυτές οι συνθήκες μπορούν να αυξήσουν την πιθανότητα των εταιρειών να αποκτήσουν και να διατηρήσουν την «Κοινωνική Άδεια Λειτουργίας». •Το προτεινόμενο καινοτόμο ΣΥΑ είναι σχεδιασμένο να συνδυάζει σωστά ποσοτικούς δείκτες πριν από την εφαρμογή ενός έργου εκμετάλλευσης ΣΓ και θέτει τη βάση για την αξιολόγηση του έργου υπό την οπτική της Βιώσιμης Ανάπτυξης πριν την έναρξη του έργου, κατά τη διάρκεια του έργου, και μετά την υλοποίηση του έργου εξόρυξης (μετά την λήξη). Το προτεινόμενο καινοτόμο ΣΥΑ βρίσκεται ακόμη σε μορφή πρωτοτύπου, προφανώς επιδέχεται περαιτέρω βελτιώσεων, αλλά θέτει τη βάση για το τι πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν διάφορα έργα εκμετάλλευσης ΣΓ καθυστερούν λόγω του αριθμού των συγκρούσεων μεταξύ των εμπλεκομένων μερών. Είναι σαφές ότι η περαιτέρω έρευνα κρίνεται απαραίτητη για την επίτευξη του στόχου της δημιουργίας ενός κοινά αποδεκτού ΣΥΑ για το σχεδιασμό και την υλοποίηση των έργων εκμετάλλευσης ΣΓ σύμφωνα με τις αρχές της Βιώσιμης Ανάπτυξης. Η παρούσα διατριβή αφορά αποκλειστικά και μόνο τη δημιουργία ενός πλαισίου και συστήματος υποστήριξης αποφάσεων για τη βιώσιμη αξιοποίηση των σπάνιων γαιών. Ωστόσο, η εφαρμογή του προτεινόμενου ΣΥΑ θα μπορούσε να επεκταθεί και στην περίπτωση άλλων εκμεταλλεύσεων (πχ. μεταλλευμάτων, αδρανών κλπ.) με την προϋπόθεση ότι θα τροποποιηθεί αναλόγως με την προσθήκη/αφαίρεση ορισμένων δεικτών/κριτηρίων/εμπλεκομένων μερών ώστε να είναι κατάλληλο για κάθε περίπτωση.Ο συγγραφέας της παρούσας διατριβής εφόσον καταστεί δυνατό θα προσπαθήσει να συνεχίσει τη βελτίωση του προτεινόμενου ΣΥΑ και να ελέγξει περαιτέρω την αξιοπιστία του χρησιμοποιώντας πραγματικά δεδομένα από έργα εκμετάλλευσης ΣΓ.