Regular Article

Global distribution of material stocks: iron, copper and nickel

Répartition mondiale des stocks de matières : fer, cuivre et nickel

¹ Center for Material Cycles and Waste Management Research, National Institute for Environmental Studies, 16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki 305-8506, Japan
² Department of Materials Engineering, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan
³ Department of Environmental Studies for Advanced Society, Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University, Miyagi 980-0845, Japan
⁴ Department of Arts, School of Humanities and Culture, Tokai University, 4-1-1 Kitakaname, Hiratsuka, Kanagawa 259-1292, Japan
⁵ Department of Urban Environment Systems, Chiba University, 1-33, Yayoicho, Inage Ward, Chiba-shi, Chiba 263-8522 Japan

^* e-mail: nakajima.kenichi@nies.go.jp

Received: 28 June 2017
Accepted: 14 December 2017

Abstract

Economic growth has caused a rapid rise in the use of metals and minerals. In addition, the world’s population is projected to rapidly increase, with increases concentrated in Asia and Africa. Asia has become the largest global user of natural resources, and established systems of production and consumption are tailored to the current high levels of natural resource use and the associated emissions. Closing the material cycle loop is a principal strategy to reduce natural resource consumption and associated emissions. Material flow analysis (MFA), widely used to assess the flow and stocks of materials within a system defined in time and space, is regarded as a core tool to assess the sustainability of material use. The objective of this study was to estimate material stocks of iron, copper, and nickel, for which the global demand has risen rapidly in recent years. Specifically, the goal was to examine transitions of the material stock of each substance from 1995 to 2010. The worldwide material stocks of iron, copper, and nickel drastically increased during this period, which coincided with an increase in demand for materials in Asia. The material stock of each substance in Asia increased almost threefold from 1995 to 2010. The material stock of iron, copper, and nickel in Asia accounted for 30%, 26%, and 20% of the world total in 1995, respectively, but these percentages increased to 42%, 37%, and 32% in 2010, respectively. There was also a drastic increase in the per-capita material stock of iron, copper, and nickel in Asia during the same period, but the per-capita material stock of each of these substances in Asia was not yet reached that of North America and Western Europe. The material stocks in Africa increased in line with the population growth in Africa from 1995 to 2010, so the per-capita material stock of each substance in Africa stayed about the same. The per-capita material stocks in Africa are also small compared with developed countries and regions. This situation shows the potential for a greatly increased demand as a result of expansions in production through accelerated industrialization as well as the increased demand for resources accompanying population and economic growth in Asia and Africa.

Résumé

La croissance économique a entraîné une augmentation rapide de l’utilisation des métaux et des minéraux. En outre, on prévoit une rapide augmentation de la population mondiale, l’augmentation étant concentrée en Asie et en Afrique. L’Asie est devenue le plus grand utilisateur mondial de ressources naturelles, et les systèmes établis de production et de consommation sont adaptés aux niveaux élevés actuels d’utilisation des ressources naturelles et aux émissions connexes. Fermer la boucle de cycle des matières est une stratégie principale pour réduire la consommation de ressources naturelles et les émissions connexes. Les comptes de flux de matières (CFM), largement utilisés pour évaluer le flux et les stocks de matières dans un système défini dans le temps et dans l’espace, sont considérés comme un outil de base pour évaluer la durabilité de l’utilisation des matières. L’objectif de cette étude était d’évaluer les stocks de fer, de cuivre et de nickel, pour lesquels la demande mondiale a augmenté rapidement ces dernières années. Plus précisément, l’objectif était d’examiner les transitions du stock de matières de chaque substance entre 1995 et 2010. Les stocks mondiaux de matières de fer, de cuivre et de nickel ont radicalement augmenté au cours de cette période, ce qui a coïncidé avec une augmentation de la demande de matières en Asie. Le stock de matières de chaque substance en Asie a presque triplé de 1995 à 2010. Le stock de matières de fer, de cuivre et de nickel en Asie représentait respectivement 30 %, 26 % et 20 % du total mondial en 1995, mais ces pourcentages ont augmenté à 42 %, 37 % et 32 % en 2010, respectivement. Au cours de la même période, le stock de fer, de cuivre et de nickel par habitant a considérablement augmenté en Asie, mais le stock de matières par habitant de chacune de ces substances en Asie n’a pas encore atteint celui de l’Amérique du Nord et de l’Europe de l’Ouest. Les stocks de matières en Afrique ont augmenté parallèlement à la croissance de la population en Afrique de 1995 à 2010, de sorte que le stock de matières par habitant de chaque substance en Afrique est resté à peu près le même. Les stocks de matières par habitant en Afrique sont également faibles par rapport aux pays et régions développés. Cette situation montre le potentiel d’une demande fortement accrue en raison des expansions de la production par une industrialisation accélérée ainsi que de la demande accrue de ressources accompagnant la croissance démographique et économique en Asie et en Afrique.