净零材料转型：对全球供应链的影响

材料实践 麦肯锡谈风险 第13号，2022年10月 净零材料过渡：对全球的影响 供应链 金属和矿产行业必须调整其供应链，为能源转型提供关键材料。 AuthorsPatriciaBingotoMichelFoucartMariaGusakova 托马斯·亨德马克·米歇尔·范 ·霍伊 2023年7月 执行摘要 日益大胆的气候目标正在改变全球材料供应链，以至于向净零排放经济的过渡引发了“材料过渡”。本报告旨在提供有关这些供应链变化的综合观点，包括材料需求，可以预期的短缺以及平衡等式和保护过渡速度所需的关键行动。 考虑到这些观点，我们的研究探索了以下关键发现： 材料是净零过渡的关键推动者。世界已经开始了雄心勃勃的脱碳之旅，迈向净零排放经济，这将需要以前所未有的速度跨行业进行基本技术转变。与传统技术相比，这些技术在建设阶段通常需要更多的物理材料来实现相同的输出。例如，电池电动汽车（BEV） 通常比同类内燃机（ICE）车辆重15％至20％，因此将成为未来几十年材料需求的关键驱动力。因此，全球材料供应链能够跟上新的和加速的需求来源的程度将是全球脱碳率的关键决定因素。 即使目前的脱碳趋势接近2.4摄氏度，到2030年，嵌入关键低碳技术的许多矿物和金属的供应将面临短缺。虽然一些材料，如镍，可能会经历适度的短缺（大约10％至20％），但其他材料，如用于大多数电动机的磁性材料，可能会出现高达70％的需求短缺。除非采取缓解措施，否则这种短缺可能会阻碍全球脱碳速度，因为客户将无法转向低碳替代品。此外，这些短缺将导致材料的价格飙升和波动，这反过来又会使嵌入材料的技术更加昂贵，并进一步降低采用率。 我们将继续看到少数国家的矿物和金属供应集中，例如中国（稀土元素），刚果民主共和国（钴）和印度尼西亚（镍）。 再加上越来越注重区域化的监管格局——例如，通过《美国降低通胀法案》和《欧盟绿色交易工业计划》，这些集中的供应可能会影响某些协议区域范围内的材料获取，即使全球市场是平衡的。同时，这种集中也可以为传统采矿国家提供在国内发展炼油活动的机会。 需要在供应，需求，创新和政策方面采取协调行动，以平衡等式并保障过渡速度。 —供应。确保已经宣布的项目及时扩大规模至关重要，这将要求采矿加速超过许多材料的历史增长率，同时加倍勘探，以确保在2030年之后进一步扩大供应。到2030年，采矿，精炼和冶炼的投资将需要增加到约3万亿至4万亿美元（每年约3000亿至4000亿美元）。1劳动力能力将需要增加30万至60万专业采矿专业人员，到2030年，需要额外的200至500吉瓦 （理想情况下是低碳）能源来为这些资产供电，相当于到2030年估计太阳能和风力发电容量的5%至10%。最后，扩大规模将需要平稳的许可过程，及时的基础设施部署，设备可用性和充足的水资源。 1与前十年相比，这意味着增长了50%，而最近的矿业投资一直在下降(2012年约2600亿美元，2019年约1500亿美元，下降约40%)。此外，资本将需要转向新材料，对铁矿石的稳定投资，但对铜的投资是对铜的两倍，对锂的投资预计将增加八倍。 —需求。下游行业将需要将需求模式转向材料密集程度较低或需要供应较少的不同材料的成熟技术。 —创新。应该加大对材料创新和突破性技术的投资。在需求方面，这可能涉及探索长期受限或区域集中材料的材料替代方案 。在供应方面，投资者可以考虑加强稀土矿物等新材料的回收利用，以及提高现有资产吞吐量的创新解决方案。 —政策。新政策可能会促进供应的扩大，例如通过简化新资产开发的许可程序。例如，政策还可以通过确保跨不同技术选择的公平竞争环境，并维护区域供应安全和行业竞争力，从而使需求转向替代技术。 利益相关者可以通过制定战略来增加成功的可能性，这些战略在广泛的全球应对材料短缺的过程中提供选择性和弹性。作为降低风险和利用材料转型带来的巨大机遇的第一步，政府和公司都必须保持或加强对全球材料供应链动态和潜在长期情景的理解。对于政府来说，这样做可以帮助阐明供应安全，并维护当地工业的长期竞争力。对于公司来说，它可以为采取果断行动提供信息，这些行动更有可能在未来几年将其定位为行业领导者。 材料过渡 世界已经开始在减少温室气体(GHG)排放的雄心勃勃的旅程中。 目前，占全球排放量82%的72个国家承诺净零排放，2麦肯锡从2022年开始的研究强调，净零转型将由六个特征来定义，包括供应短缺风险的增加、相关价格上涨和市场波动。3事实上，作为政府 公司逐渐将注意力从设定大胆的野心转移到扩大气候关于大规模技术部署对全球物理供应链的影响，包括土地使用变化、材料和制造业。 特别是材料已成为辩论的关键话题。这是因为低碳 在施工阶段，技术通常比传统技术更加材料密集，并且还需要一套新的材料，而世界仅在 过去数量有限，特别是电池和永磁材料。 本报告旨在就转型将如何影响全球材料价值链提供综合视角。它确定了可能预期的任何材料短缺以及保护过渡速度所需的关键行动。本报告重点介绍了嵌入关键低碳技术的矿物和金属的子集，同时解决了对塑料和建筑材料等更广泛的材料行业的影响。 这种综合观点对政府来说可能会变得越来越重要，因为它们反映了当地经济的竞争力、供应安全和贸易 同样，对于公司来说，上游市场动态将越来越多地为战略决策提供信息，从垂直整合到 长期的技术选择。 2根据2019年全球排放总量。 3“六个特征定义了净零过渡，”麦肯锡，2022年1月25日。风险暴露的增加是六个特征之一。其他五项中的第一项是普遍性，这意味着所有主要的能源和土地使用系统都需要改变，每个国家和经济部门都将受到影响。此外，将有大量的实物资产支出（每年9.2万亿美元，高于每年3.5万亿美元）；前期支出（从2026年到2030年上升到GDP的8.8％，而今天略低于6.8％）；影响发展中国家和化石燃料丰富地区的不均匀风险；以及丰富的机会，包括最大限度地减少物理风险的进一步积累，并通过脱碳创造更高效的运营，以及低排放商品和服务的新市场。 材料行业面临的挑战将是如何以可持续的方式抓住这一机会，同时加倍提高运营效率，以避免价格上涨超过可承受的水平。 本报告中提出的分析带来了 麦肯锡关于能源转型途径的全球能源观点，麦肯锡关于矿物和金属的MineSpans，麦肯锡未来移动中心（MCFM ）关于运输电气化的见解以及麦肯锡电池技术采用的见解 。 通量行业：材料的增长 材料工业4hasbeenanimportantdriveroftheglobal economyoverthepasttwodecades,increasingitsshareofglobalGDPfromabout4percentin2000to7percentin2022(Exhibit1).Thatsay,theindustry’sgrowthhasnotbelinear:comingoutofa“super 周期“从2000年到2008-09年金融危机，主要由中国工业化推动，随着全球经济增长放缓和大多数材料的价格企稳或逐步下降，行业收入一直到2020年持平。在接下来的两年中，收入和盈利能力再次大幅增长，这主要是由于供应链中断和能源价格上涨，以应对COVID-19大流行和乌克兰入侵。 从那时起，大多数材料的价格都有所下降，但行业收入和盈利能力仍远高于历史水平。 对材料行业的预测显示，收入增长可能超过GDP增长在未来十年，部分由 4包括金属和矿物，塑料树脂和合成橡胶，木材，水泥和玻璃。 附件1 材料行业的收入 名义上,$bill离 7 +5× 6,000 复合年增长率，2000-22 塑料 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 建筑材料5 10 材料和金属 0 占全球GDP的份额 ，% 2000 ~4 2005 ~5 2010 ~6 2015 ~6 2020 ~5 2022 ~7 1不包括煤和铀。 资料来源：欧盟统计局；ITC贸易地图；世界银行；麦肯锡MineSpans；麦肯锡分析 麦肯锡公司 需求不断增长，但也受到通货膨胀驱动的全球采矿和金属成本曲线陡峭化、矿石品位恶化、5和劳动 短缺，以及其他因素。 材料行业面临的挑战将是如何以可持续的方式抓住这一机会，同时加倍提高运营效率，以避免价格上涨超过可承受的水平（参见边栏“材料三难”）。本报告特别关注矿物和金属子集的可用性，并理解可持续性和可负担性可以并且可能会进一步塑造技术途径。 物资需求和净零过渡的作用 未来几十年的材料需求预计将由三个因素驱动： —全球人口增长，预计将从2020年的78亿增加到2050年的96亿，其中增长最快的是撒哈拉以南非洲 （超过10亿）和印度（超过3亿） —中产阶级的持续发展，6今天约有32亿人口，预计将增长到50亿~ 5例如，全球一级铜矿平均水头品位从1970年的约1.8%降至2021年的0.7%，全球一级硫化矿平均水头品位从1970年的约3.3%降至2019年的0.4%。 6中产阶级被定义为全球人口的份额，按2011年购买力平价计算，每天的支出范围为10至100美元。 材料三难问题 材料三难问题指该行业在未来几十年需要平衡与可用性、可负担性和可持续性相关的优先事项。 可用性。该行业将需要满足人口持续增长、中产阶级发展以及越来越多的 Deploymentoflow-carbontechnologiesinsupportofthenet-zerotransition.Atthesametime,theindustrywillneedtoensuresecurityofsupplyinacontextofahighconcentrationofminingandrefining 负担能力。Theindustrywillalsoneedtomaintaincompetitivepricestoensureaffordabilityofmaterialsandtheproductsandapplicationsthatarebuiltfromthosematerials.Nexttotheparametersthatcanbedirectlyinfluencesbytheindustry-suchasoperationalefficiency,includingtax 技术转移的“硬”目标可能会影响技术的相对竞争力，从而影响材料的可负担性门槛。 可持续性。行业应该 全球温室气体(GHG)排放量(约10公吨二氧化碳当量2），可持续性远远超出了温室气体排放范围，包括水的消耗，土地利用和生物多样性以及工作和工资条件等。麦肯锡可持续材料中心的早期研究3hasshowedthatindustryleadershipinsustainabilitycanbeasignificantsourceofcommercialvalue.Forexample,playersofferinglow -chargesteelproductsincertainmarketscancapture20to30percentpricepremize,compards. 在选定国家/地区的供应和变化符合或超过环境, 监管环境越来越注重区域化，最近通过政策或立法提案，如美国的通货膨胀减少法案和欧盟的关键原材料法案。1 由政府、客户和行业协会制定的社会和治理标准和要求。 尽管该行业将需要专注于减少其排放足迹，目前约占 1有关更多信息，请参阅“2022年降低通胀法案”，美国国税局 （IRS），2023年6月1日更新;和“关键原材料：确保欧盟绿色和数字未来的安全和可持续供应链”，欧盟委员会，2023年3月16日。 2根据2021年的排放量，主要由钢铁（约7％），水泥（约 5％）和塑料（约3％）驱动。 3“可持续材料中心”，麦肯锡，2023年6月1日访问。 到2050年60亿，中国和印度增长最快 -零净过渡和低碳技术的相关部署，