Mangán, všestranný kov, nachádza uplatnenie v rôznych odvetviach, ako je metalurgia (Sun a kol., 2022), výroba batérií (Song a kol., 2023) a biomedicínske oblasti (Sisakhtnezhad a kol., 2023). V súčasnosti rastúci globálny dopyt po elektrických vozidlách poháňa dopyt po napájacích batériách, čím zvyšuje dopyt po kovovom mangáne (Maisel et al., 2023). Údaje o spotrebe mangánovej rudy v Číne za rok 2022 naznačujú značné zvýšenie využívania mangánu v lítium{11}}iónových batériách, ktoré prekročilo hranicu 1 % (IMNI, 2023). Čína je nielen štvrtým{15}}najväčším producentom mangánovej rudy na svete po Južnej Afrike, Gabone (USGS, 2023) a Austrálii, ale zastáva aj popredné miesto ako najväčší producent elektrolytického mangánového kovu (EMM) (DJ He a kol., 2021; Li a kol., 2023). Súčasná situácia je taká, že-veľké podniky na výrobu EMM existujú iba v Číne a Južnej Afrike. Od roku 2008 Čína trvalo prispieva k viac ako 98 % celosvetovej produkcie EMM, čím sa etablovala ako popredný svetový výrobca (Han a Wu, 2019).
Výroba kovového mangánu elektrolýzou predstavuje spracovateľský priemysel, ktorý sa vyznačuje zvýšenou spotrebou zdrojov a energie, výrazným vytváraním znečistenia, vysokými nákladmi a relatívne nízkymi ziskami (Ning et al., 2010). Väčšina podnikov na výrobu EMM v Číne je sústredená v preslávenom mangánovom trojuholníku, ktorý vymedzujú Hunan, Guizhou a Chongqing. Podnikom v regióne však chýbalo environmentálne povedomie, čo malo za následok značné škody na životnom prostredí a znečistenie spôsobené týmito podnikmi (SC He et al., 2021). Znečistenie spôsobené priemyselnou výrobou EMM, vrátane elektrolytických zvyškov mangánu, uvoľňovanie Mn2+a amoniakálny dusík predstavuje vážnu hrozbu pre ekosystémy a ľudské zdravie (Chen et al., 2022). Preto je potrebné komplexne posúdiť vplyv výroby EMM na životné prostredie v regióne mangánového trojuholníka, aby bolo možné vydať odporúčania pre čistejšiu výrobu.
Hodnotenie životného cyklu (LCA) je účinným nástrojom environmentálnej analýzy, ktorá systematicky kvantifikuje vplyv produktov, procesov alebo činností na životné prostredie (ISO 14040, 2006). LCA, ktorá sa široko používa v rôznych sektoroch vrátane poľnohospodárstva (van der Werf a kol., 2020), stavebníctva (Rodrigues a kol., 2023) a baníctva (Tao a kol., 2022), poskytuje komplexné pochopenie environmentálnych dôsledkov. Pre mangánový kovový priemysel Westfall a kol. (2016) zhromaždili primárne údaje od 16 výrobcov mangánových zliatin po celom svete a vykonali LCA. Výsledky štúdie ukazujú, že celkový GWP, AP a POCP na 1 kg priemernej mangánovej zliatiny bol 6 kg CO2ekv., 45 g SO2ekv. a 3 g C2H4ekv. Ning a kol. (2010) vykonali komplexnú analýzu materiálovej bilancie a znečisťujúcich látok v odvetví EMM v Číne, pričom odhalili zdroje a miesta určenia hlavných znečisťujúcich látok. Ich štúdia sa však nezaoberala aspektom klimatických zmien. Peng a kol. (2011) použili LCA na porovnanie environmentálnych dopadov výroby EMM v Číne a Južnej Afrike, pričom sa zamerali výlučne na potenciál globálneho otepľovania a acidifikačný potenciál. Davourie a kol. (2017) vykonali LCA na vyhodnotenie emisií tuhých častíc pri výrobe mangánových zliatin. Výsledky odhalili, že 66 % emisií pevných častíc{12}}súvisiacich s výrobou sa vyskytuje mimo mangánových zariadení, pričom priame emisie alebo emisie na mieste predstavujú 34 % celkových emisií tuhých častíc. Študoval však iba častice a neskúmal iné znečisťujúce látky. Farjana a spol. (2019) vykonali analýzu LCA o produkcii mangánovej rudy na základe databázy Ecoinvent, ale nepokrývali následnú elektrolýzu mangánového koncentrátu. Zhang a kol. (2020) vykonali podrobnú analýzu LCA o výrobe EMM v Číne, ale vybrané údaje o ťažbe a elektrolýze nepochádzali z toho istého podniku, čo viedlo k priestorovým nezrovnalostiam. Okrem toho sa väčšina existujúcich štúdií týkajúcich sa EMM zameriavala predovšetkým na analýzu jeho znečisťujúcich látok. Napríklad Zhang a kol. (2023) skúmali situáciu znečistenia ťažkými kovmi Mn, Zn, Pb a ďalšie v severočínskej priemyselnej oblasti EMM a jej okolitom prostredí. Sun a kol. (2020) využili získavanie zdrojov síry z praženia elektrolytického mangánového zvyšku a odsírenia mangánovej rudy na čistú výrobu elektrolytického mangánu. Xu a kol. (2014) navrhli komplexnú metódu čistenia odpadových vôd na výrobu EMM prostredníctvom štúdie o vodnej bilancii podnikov EMM. Na záver možno povedať, že Číne v súčasnosti chýba-kvalitná komplexná štúdia LCA o vplyvoch výroby EMM na životné prostredie. Na vyriešenie tohto problému táto štúdia vybrala najreprezentatívnejšiu spoločnosť na výrobu elektrolytického mangánu v Mangánovom trojuholníku, regióne s najbohatšími ložiskami mangánu v Číne. LCA sa uskutočnila na elektrolytickej výrobe mangánu od štádia ťažby po štádium elektrolýzy.
Cieľom tejto štúdie je (1) analyzovať environmentálnu záťaž výroby EMM v oblasti mangánového trojuholníka v Číne pomocou metódy LCA; (2) získať kvantitatívne výsledky hodnotenia vplyvu životného cyklu (LCIA) spolu s informáciami o neistote a identifikovať kategórie hlavných vplyvov na životné prostredie; (3) identifikovať kľúčové procesy a látky, vykonávať analýzu citlivosti kľúčových procesov a skúmať stupeň variácií výsledkov LCIA; (4) simulovať rôzne energetické scenáre, porovnávať ich zodpovedajúce environmentálne vplyvy a navrhovať optimalizačné stratégie pre priemysel výroby elektrolytického mangánu v Číne. Po vykonaní kvantitatívneho LCA analyzujte z viacerých hľadísk, vrátane príspevku, neistoty a citlivosti, aby ste komplexne zhodnotili súčasný stav a environmentálne vplyvy technológie výroby EMM v Číne. Cieľom tejto analýzy je optimalizovať spotrebu zdrojov a energie a znížiť intenzitu emisií znečisťujúcich látok. Navrhnúť technické opatrenia na dosiahnutie čistej a efektívnej výroby EMM a na vybudovanie ekologického a udržateľného energetického systému.
