The transition to a carbon-neutral economy in Europe requires a sustainable and resilient supply chain of critical raw materials (CRMs) such as lithium, cobalt and rare earth elements (REE). These materials support key technologies and are essential for renewable energy and digital infrastructures and electric vehicles. However, their extraction, processing and supply chain management present significant environmental, social and geopolitical challenges. The thesis explores the diversity of these challenges and offers a comprehensive analysis to ensure sustainable access to CRMs, while aligning with the objectives of the European Green Deal and the broader decarbonisation agenda.

The thesis initially explores the environmental challenges associated with the mining and processing of CRM, such as resource depletion, excessive water consumption and significant greenhouse gas emissions. It highlights the potential of the provided innovative technologies, such as direct lithium extraction, geothermal recovery and low-carbon metallurgical techniques, to address these issues. By comparing multiple supply chain models, the research shows how integrating renewable energy sources into processing processes can effectively reduce carbon emissions, thereby advancing the EU’s climate neutrality goals.

Emphasis is placed on the adoption of circular economy principles, with a focus on recycling and urban mining as key solutions to reduce dependence on primary sources of CRM. Advanced recycling technologies, including hydrometallurgical and direct cathode recovery processes, are evaluated for their potential to recover high-purity materials while minimizing waste and energy consumption. Case studies show how these methods, combined with decentralized recycling facilities and extensive responsibility policies regarding the production process, can improve the sustainability and efficiency of the supply chain.

The social and geopolitical aspects of CRM supply chains are also examined in depth. The concentration of the majority of production of these materials in regions such as the Democratic Republic of Congo and the People’s Republic of China has the effect of exposing global supply chains to multiple risks and market volatility. The thesis highlights the importance of ethical sourcing, improved transparency through blockchain technology, and international cooperation to address these vulnerabilities. Furthermore, policy interventions such as the EU Battery Regulation and battery recycling-related directives are explored as tools to mitigate geopolitical risks and promote equitable resource allocation.

The findings highlight that a holistic approach that integrates innovative technologies, policy frameworks and the collaboration of all stakeholders is required to make a CRM supply chain sustainable. By addressing the environmental, social, and economic challenges associated with lithium, cobalt and REEs, this thesis provides actionable strategies to support the EU’s transition to a carbon-neutral economy.

Η μετάβαση σε μια οικονομία ουδέτερη από άνθρακα στην Ευρώπη απαιτεί μια βιώσιμη και ανθεκτική αλυσίδα εφοδιασμού κρίσιμων πρώτων υλών (CRM) όπως το λίθιο, το κοβάλτιο και τα στοιχεία σπάνιων γαιών (REE). Αυτά τα υλικά υποστηρίζουν βασικές τεχνολογίες και είναι απαραίτητα για τις υποδομές παραγωγής ενέργειας μέσω ανανεώσιμων πηγών, τις ψηφιακές υποδομές και την κατασκευή κυψελών συσσωρευτών ηλεκτρικών οχημάτων. Ωστόσο, η εξόρυξη, η επεξεργασία και η διαχείριση της εφοδιαστικής τους αλυσίδας παρουσιάζει σημαντικές περιβαλλοντικές, κοινωνικές και γεωπολιτικές προκλήσεις. Η διατριβή διερευνά την ποικιλομορφία αυτών των προκλήσεων και προσφέρει μια ολοκληρωμένη ανάλυση για τη διασφάλιση βιώσιμης πρόσβασης στις κρίσιμες πρώτες ύλες, ενώ ευθυγραμμίζεται με τους στόχους της Ευρωπαϊκής Πράσινης Συμφωνίας και την ευρύτερη ατζέντα για την απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές.

Η διατριβή αρχικά διερευνά τις περιβαλλοντικές προκλήσεις που σχετίζονται με την εξόρυξη και την επεξεργασία των CRM και των REE, όπως η εξάντληση των πόρων, η υπερβολική κατανάλωση νερού και οι σημαντικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Υπογραμμίζει τις δυνατότητες των παρεχόμενων καινοτόμων τεχνολογιών, όπως η άμεση εξαγωγή λιθίου, η γεωθερμική ανάκτηση και οι μεταλλουργικές τεχνικές χαμηλών εκπομπών άνθρακα, για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων. Συγκρίνοντας πολλαπλά μοντέλα εφοδιαστικής αλυσίδας, η έρευνα δείχνει πώς η ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στις διαδικασίες επεξεργασίας μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τις εκπομπές άνθρακα, προωθώντας έτσι τους στόχους της ΕΕ για την κλιματική ουδετερότητα.

Δίνεται βαρύτητα στην υιοθέτηση των αρχών της κυκλικής οικονομίας, με έμφαση στην ανακύκλωση και την αστική εξόρυξη ως βασικές λύσεις για τη μείωση της εξάρτησης από τις πρωτογενείς πηγές CRMs. Οι προηγμένες τεχνολογίες ανακύκλωσης, συμπεριλαμβανομένων των διεργασιών υδρο-μεταλλουργικής και άμεσης ανάκτησης καθόδου, αξιολογούνται ως προς τη δυνατότητά τους να ανακτούν υλικά υψηλής καθαρότητας, ελαχιστοποιώντας τα απόβλητα καθώς και την κατανάλωση ενέργειας. Μελέτες περιπτώσεων δείχνουν πώς αυτές οι μέθοδοι, συνδυαστικά με εγκαταστάσεις ανακύκλωσης καθώς και με στοχευμένες πολιτικές παρεμβάσεις αναφορικά με τις διαδικασίες παραγωγής, μπορούν να βελτιώσουν τη βιωσιμότητα και την αποτελεσματικότητα των αλυσίδων εφοδιασμού CRM.

Οι κοινωνικές και γεωπολιτικές πτυχές των αλυσίδων εφοδιασμού CRM εξετάζονται επίσης σε βάθος. Η συγκέντρωση της παραγωγής CRM σε περιοχές όπως η Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό και η Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας εκθέτει τις παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού σε κινδύνους που σχετίζονται με την πολιτική αστάθεια και τις ανήθικες πρακτικές εργασίας. Η διατριβή υπογραμμίζει τη σημασία της ηθικής προμήθειας CRM, τις διαφανείς συναλλαγές μέσω της τεχνολογίας blockchain και την συνεργασία όλων των εμπλεκομένων μερών για την αντιμετώπιση των τρωτών σημείων που απειλούν την ακεραιότητα της εφοδιαστικής αλυσίδας.. Επιπλέον, οι πολιτικές παρεμβάσεις  όπως ο κανονισμός της ΕΕ για τις μπαταρίες και τα απόβλητα των μπαταριών (Κανονισμός (ΕΕ) 2023/1542) και οι οδηγίες σχετικές με την ανακύκλωση των μπαταριών διερευνώνται ως εργαλεία για τον μετριασμό των αυξημένων γεωπολιτικών κινδύνων και την προώθηση της δίκαιης κατανομής των πόρων.

Τα ευρήματα υπογραμμίζουν ότι απαιτείται μια ολιστική προσέγγιση που να ενσωματώνει τις καινοτόμες τεχνολογίες, τα πλαίσια πολιτικής και τη συνεργασία όλων των ενδιαφερομένων μερών για να καταστεί βιώσιμη μια εφοδιαστική αλυσίδα CRM. Αντιμετωπίζοντας τις περιβαλλοντικές, κοινωνικές και οικονομικές προκλήσεις που σχετίζονται με τις εφοδιαστικές αλυσίδες των CRM και των REE, αυτή η διατριβή παρέχει στρατηγικές διαδικασίες που μπορούν να υποστηρίξουν τη μετάβαση της ΕΕ σε μια οικονομία ουδέτερη από άνθρακα..