Mangan, svestrani metal, nalazi primjenu u različitim industrijama kao što su metalurgija (Sun et al., 2022.), proizvodnja baterija (Song et al., 2023.) i biomedicinska polja (Sisakhtnezhad et al., 2023.). Trenutno, rastuća globalna potražnja za električnim vozilima pokreće potražnju za električnim baterijama, čime se povećava potražnja za metalnim manganom (Maisel et al., 2023). Podaci o potrošnji manganske rude u Kini za 2022. sugeriraju značajno povećanje korištenja mangana u litijum{11}}ionskim baterijama, premašujući oznaku od 1 % (IMNI, 2023.). Kina ne samo da se rangira kao četvrti-najveći proizvođač rude mangana u svijetu, nakon Južne Afrike, Gabona (USGS, 2023.) i Australije, već je i na vrhu najvećeg proizvođača elektrolitskog metalnog mangana (EMM) (DJ He et al., 2021; Li et al., 2023). Trenutna situacija je da velika-proizvodna preduzeća za EMM postoje samo u Kini i Južnoj Africi. Kina je od 2008. dosljedno doprinijela preko 98% globalne proizvodnje EMM-a, etablirajući se kao vodeći svjetski proizvođač (Han i Wu, 2019.).
Proizvodnja metalnog mangana elektrolizom predstavlja prerađivačku industriju koju karakteriše povećana potrošnja resursa i energije, značajno stvaranje zagađenja, visoki troškovi i relativno niska dobit (Ning et al., 2010). Većina EMM proizvodnih preduzeća u Kini koncentrisana je u poznatom manganskom trouglu, koji ocrtavaju Hunan, Guizhou i Chongqing. Međutim, preduzećima u regionu nedostajala je ekološka svest, što je rezultiralo značajnim štetama po životnu sredinu i zagađenjem koje su izazvala ova preduzeća (SC He et al., 2021). Zagađenje uzrokovano industrijskom proizvodnjom EMM, uključujući ostatke elektrolitičkog mangana, oslobađanje Mn2+, i amonijačnog dušika, predstavlja ozbiljnu prijetnju ekosistemima i ljudskom zdravlju (Chen et al., 2022). Stoga je neophodno sveobuhvatno procijeniti uticaj proizvodnje EMM na okoliš u regiji manganskog trougla kako bi se dale preporuke za čistiju proizvodnju.
Procjena životnog ciklusa (LCA) predstavlja moćan alat za analizu okoliša, sistematski kvantificirajući utjecaj proizvoda, procesa ili aktivnosti na okoliš (ISO 14040, 2006). Široko primijenjen u različitim sektorima, uključujući poljoprivredu (van der Werf et al., 2020.), građevinarstvo (Rodrigues et al., 2023.) i rudarstvo (Tao et al., 2022.), LCA pruža sveobuhvatno razumijevanje ekoloških implikacija. Za industriju metala mangana, Westfall et al. (2016) prikupio je primarne podatke od 16 proizvođača legura mangana širom svijeta i proveo LCA. Rezultati studije pokazuju da je ukupni GWP, AP i POCP za 1 kg prosječne legure mangana iznosio 6 kg CO2eq, 45 g SO2eq i 3 g C2H4eq, respektivno. Ning et al. (2010) proveli su sveobuhvatnu analizu materijalnog bilansa i zagađivača industrije EMM u Kini, otkrivajući izvore i odredišta glavnih zagađivača. Međutim, njihova studija se nije bavila aspektom klimatskih promjena. Peng et al. (2011) je koristio LCA da uporedi uticaje proizvodnje EMM na životnu sredinu u Kini i Južnoj Africi, fokusirajući se isključivo na potencijal globalnog zagrevanja i potencijal acidifikacije. Davourie et al. (2017) proveli su LCA kako bi procijenili emisije čestica u proizvodnji legure mangana. Rezultati su otkrili da se 66% emisija-u vezi sa proizvodnjom čestica dešava izvan postrojenja za proizvodnju mangana, pri čemu direktne ili{13}}emisije na lokaciji čine 34% ukupnih emisija PM. Međutim, proučavao je samo čestice i nije istraživao druge zagađivače. Farjana i dr. (2019) proveli su LCA analizu proizvodnje rude mangana na temelju Ecoinvent baze podataka, ali nisu pokrili naknadni dio elektrolize koncentrata mangana. Zhang et al. (2020) proveli su detaljnu LCA analizu proizvodnje EMM-a u Kini, ali odabrani podaci o rudarstvu i elektrolizi nisu potječeni iz istog poduzeća, što je rezultiralo prostornim odstupanjima. Nadalje, većina postojećih studija koje se odnose na EMM pretežno se fokusirala na analizu njegovih zagađivača. Na primjer, Zhang et al. (2023) istraživali su situaciju zagađenja teškim metalima Mn, Zn, Pb i drugima u sjevernom kineskom industrijskom području EMM i okolini. Sun et al. (2020) koristio je oporavak resursa sumpora iz prženja ostatka elektrolitičkog mangana i odsumporavanja rude mangana za čistu proizvodnju elektrolitičkog mangana. Xu et al. (2014) predložio je sveobuhvatnu metodu tretmana otpadnih voda za proizvodnju EMM kroz studiju o vodnom bilansu preduzeća EMM. U zaključku, Kini trenutno nedostaje-kvalitetna, sveobuhvatna LCA studija o uticaju EMM proizvodnje na životnu sredinu. Kako bi se ovo pozabavilo, ova studija je odabrala najreprezentativniju kompaniju za proizvodnju elektrolitičkog mangana u manganskom trokutu, regiji s najbogatijim nalazištima mangana u Kini. Proveden je LCA na proizvodnji elektrolitičkog mangana od faze rudarenja do faze elektrolize.
Ova studija ima za cilj da (1) analizira ekološki teret proizvodnje EMM u regionu manganskog trougla u Kini koristeći LCA metodu; (2) dobiti kvantitativne rezultate procjene uticaja životnog ciklusa (LCIA) zajedno sa informacijama o nesigurnosti i identifikovati glavne kategorije uticaja na životnu sredinu; (3) identifikovati ključne procese i supstance, sprovesti analizu osetljivosti na ključne procese i ispitati stepen varijacije u rezultatima LCIA; (4) simuliraju različite energetske scenarije, uporede njihove odgovarajuće uticaje na životnu sredinu i predlažu strategije optimizacije za industriju proizvodnje metala elektrolitskog mangana u Kini. Nakon provođenja kvantitativnog LCA, analizirajte iz više perspektiva, uključujući doprinos, neizvjesnost i osjetljivost, kako biste sveobuhvatno procijenili trenutni status i ekološke uticaje tehnologije proizvodnje EMM u Kini. Ova analiza ima za cilj optimizaciju potrošnje resursa i energije i smanjenje intenziteta emisije zagađivača. Predložiti tehničke mjere za postizanje čiste i efikasne EMM proizvodnje i za izgradnju zelenog i održivog energetskog sistema.
