Manganas, universalus metalas, randamas įvairiose pramonės šakose, tokiose kaip metalurgija (Sun ir kt., 2022), baterijų gamyba (Song ir kt., 2023) ir biomedicinos srityse (Sisakhtnezhad ir kt., 2023). Šiuo metu didėjanti pasaulinė elektromobilių paklausa skatina energijos akumuliatorių poreikį, todėl didėja metalo mangano paklausa (Maisel ir kt., 2023). 2022 m. duomenys apie Kinijos mangano rūdos suvartojimą rodo, kad mangano panaudojimas ličio jonų baterijose žymiai padidėjo ir viršija 1 % ribą (IMNI, 2023). Kinija yra ne tik ketvirta pagal dydį mangano rūdos gamintoja pasaulyje po Pietų Afrikos, Gabono (USGS, 2023 m.) ir Australijos, bet ir užima aukščiausią vietą kaip didžiausia elektrolitinio mangano metalo (EMM) gamintoja (DJ He et al., 2021; Li ir kt., 2023). Dabartinė padėtis tokia, kad didelės-EMM gamybos įmonės egzistuoja tik Kinijoje ir Pietų Afrikoje. Nuo 2008 m. Kinija nuolat gamina daugiau nei 98 % pasaulinės EMM gamybos ir įsitvirtino kaip pirmaujanti gamintoja visame pasaulyje (Han ir Wu, 2019).
Mangano metalo elektrolizės gamyba yra perdirbimo pramonė, kuriai būdingas padidėjęs išteklių ir energijos suvartojimas, didelė tarša, didelės sąnaudos ir palyginti mažas pelnas (Ning ir kt., 2010). Dauguma EMM gamybos įmonių Kinijoje yra susitelkusios garsiajame Mangano trikampyje, kurį nubrėžia Hunan, Guizhou ir Chongqing. Tačiau regiono įmonėms trūko aplinkosauginio sąmoningumo, todėl šios įmonės padarė didelę žalą aplinkai ir taršą (SC He et al., 2021). Tarša, kurią sukelia pramoninė EMM gamyba, įskaitant elektrolitinio mangano likučius, Mn išsiskyrimą2+, ir amoniakinis azotas, kelia rimtą grėsmę ekosistemoms ir žmonių sveikatai (Chen ir kt., 2022). Taigi, norint pateikti rekomendacijas dėl švaresnės gamybos, būtina kompleksiškai įvertinti EMM gamybos poveikį aplinkai Mangano trikampio regione.
Gyvavimo ciklo vertinimas (LCA) yra galingas aplinkos analizės įrankis, sistemingai įvertinantis produktų, procesų ar veiklos poveikį aplinkai (ISO 14040, 2006). Plačiai taikoma įvairiuose sektoriuose, įskaitant žemės ūkį (van der Werf ir kt., 2020), statybą (Rodrigues ir kt., 2023) ir kasybą (Tao ir kt., 2022), LCA suteikia išsamų supratimą apie poveikį aplinkai. Mangano metalo pramonei Westfall ir kt. (2016) surinko pirminius duomenis iš 16 mangano lydinių gamintojų visame pasaulyje ir atliko LCA. Tyrimo rezultatai rodo, kad bendras GWP, AP ir POCP 1 kg vidutinio mangano lydinio buvo 6 kg CO.2ekv., 45 g SO2ekv. ir 3 g C2H4ekv, atitinkamai. Ning ir kt. (2010) atliko išsamią EMM pramonės medžiagų balanso ir teršalų analizę Kinijoje, atskleidė pagrindinių teršalų šaltinius ir paskirties vietas. Tačiau jų tyrimas nenagrinėjo klimato kaitos aspekto. Peng ir kt. (2011) naudojo LCA, kad palygintų EMM gamybos poveikį aplinkai Kinijoje ir Pietų Afrikoje, sutelkiant dėmesį tik į visuotinio atšilimo ir rūgštėjimo potencialą. Davourie ir kt. (2017) atliko LCA, kad įvertintų kietųjų dalelių išmetimą mangano lydinio gamyboje. Rezultatai atskleidė, kad 66 % su gamyba susijusių -kietųjų dalelių išmetamų teršalų susidaro ne mangano gamyklose, o tiesioginiai arba vietoje išmetami teršalai sudaro 34 % visų KD emisijų. Tačiau jis tyrė tik kietąsias daleles ir netyrė kitų teršalų. Farjana ir kt. (2019) atliko mangano rūdos gamybos LCA analizę, remdamasi Ecoinvent duomenų baze, tačiau neapėmė vėlesnės mangano koncentrato elektrolizės dalies. Zhang ir kt. (2020) atliko išsamią EMM gamybos Kinijoje LCA analizę, tačiau atrinkti kasybos ir elektrolizės duomenys nebuvo gauti iš tos pačios įmonės, todėl atsirado erdvinių neatitikimų. Be to, dauguma esamų tyrimų, susijusių su EMM, daugiausia buvo skirti jos teršalų analizei. Pavyzdžiui, Zhang ir kt. (2023) ištyrė sunkiųjų metalų taršos Mn, Zn, Pb ir kt. situaciją šiaurinėje Kinijos EMM pramoninėje zonoje ir ją supančioje aplinkoje. Sun ir kt. (2020) naudojo sieros išteklių atgavimą iš skrudinimo elektrolitinio mangano likučių ir desulfuracijos mangano rūdos švariai elektrolitinio mangano gamybai. Xu ir kt. (2014) pasiūlė visapusišką nuotekų valymo metodą EMM gamybai, atlikęs EMM įmonių vandens balanso tyrimą. Apibendrinant galima pasakyti, kad Kinijai šiuo metu trūksta aukštos-kokybės, išsamaus LCA tyrimo apie EMM gamybos poveikį aplinkai. Siekiant išspręsti šią problemą, šis tyrimas atrinko reprezentatyviausią elektrolitinio mangano gamybos įmonę Mangano trikampyje, regione, kuriame yra turtingiausių mangano telkinių Kinijoje. Buvo atliktas LCA elektrolitinio mangano gamyboje nuo kasybos iki elektrolizės etapo.
Šiuo tyrimu siekiama (1) išanalizuoti EMM gamybos naštą aplinkai Kinijos Mangano trikampio regione naudojant LCA metodą; (2) gauti kiekybinius gyvavimo ciklo poveikio vertinimo (LCIA) rezultatus kartu su informacija apie neapibrėžtumą ir nustatyti pagrindines poveikio aplinkai kategorijas; (3) nustatyti pagrindinius procesus ir medžiagas, atlikti pagrindinių procesų jautrumo analizę ir ištirti LCIA rezultatų kitimo laipsnį; (4) modeliuoti įvairius energijos scenarijus, palyginti atitinkamą jų poveikį aplinkai ir pasiūlyti optimizavimo strategijas elektrolitinio mangano metalo gamybos pramonei Kinijoje. Atlikę kiekybinį LCA, analizuokite iš kelių perspektyvų, įskaitant indėlį, neapibrėžtumą ir jautrumą, kad visapusiškai įvertintumėte dabartinę EMM gamybos technologijos Kinijoje būklę ir poveikį aplinkai. Šia analize siekiama optimizuoti išteklių ir energijos suvartojimą bei sumažinti teršalų išmetimo intensyvumą. Pasiūlyti technines priemones, skirtas užtikrinti švarią ir efektyvią EMM gamybą ir sukurti ekologišką ir tvarią energijos sistemą.
