Sustainable use of minerals in the context of a digital and energy transition

Abstract

This thesis examines the sustainable use of minerals in the context of a low-carbon and digital transition. Based on original research, this thesis contributes to designing policy interventions, namely market-based instruments to use nature and mineral resources sensibly. The thesis consists of two parts. The first part analyses a global mineral market and shows how to overcome supply shortages through recycling (Paper 1) and how to internalize the social costs of used mineral waste (Paper 2). In the second part, only extractors are in the spotlight to check how their decision to extract more resources will depend on the hidden environmental costs of doing it (Paper 3) and assess the fiscal and financial implications of implementing taxes in the mining sector (Paper 4). Although the conclusions in this thesis were derived from the lithium sector, the economic models originated in this research can be replicated in a broader range of mineral industries. The first paper investigates to what extent recycling can remedy minerals scarcity. By using a dynamic partial equilibrium model of the global lithium market, the research shows that markets are inefficient when we lose the opportunity of recycling valuable mineral waste, and prices do not reveal the mineral’s actual (durable) value. The findings suggest that a proper set of subsidies may achieve an efficient outcome. The second paper further examines the effect of subsidizing the recycling mineral sector, considering the adverse effects of waste. The paper discovers that high subsidies cannot be an optimal policy because it increases waste demand and causes rebound effects. A key finding is that irrespective of damage levels, a landfill tax is the most efficient policy, as it targets the hidden costs of waste disposal and promotes the best results in recycling levels, damage reduction, and welfare gains. The third paper departs from the duel between mining development versus ecological preservation. The investigation shows that policymakers can design a mineral extraction tax to minimize wetland damages while maximizing the benefits of a mineral boom. The fourth and last paper questions the effectiveness of environmental taxes in the mining industry. The results of this study confirm that authorities must consider existing and new distortions of the tax system to safeguard environmental tax effectiveness.

Denne avhandlingen studerer bærekraftig bruk av mineraler i sammenheng med et grønt og digitalt skifte. Basert på ny forskning bidrar avhandlingen til kunnskap om utforming av politiske inngrep, nærmere bestemt markedsbaserte virkemidler for fornuftig bruk av natur og mineralressurser. Avhandlingen består av to deler. Den første delen analyserer et globalt mineralmarked og viser hvordan man kan overvinne forsyningsmangel gjennom resirkulering (artikkel 1) og internalisering av de eksterne kostnadene ved brukt mineralavfall (artikkel 2). I den andre delen er det mineral utvinnere som er i søkelyset, for å undersøke hvordan deres beslutning om å utvinne mer ressurser vil avhenge av miljøkostnadene ved å gjøre det (artikkel 3) og vurdere de skattemessige og økonomiske konsekvensene av å implementere skatter i gruvesektoren (artikkel 4). Selv om konklusjonene i avhandlingen er basert på litiumsektoren, kan de økonomiske modellene som brukes i denne forskningen anvendes i et bredere spekter av mineralindustrier. Den første artikkelen undersøker i hvilken grad resirkulering kan avhjelpe mineralmangel. Ved å bruke en dynamisk partiell likevektsmodell for det globale litiummarkedet viser forskningen at markedene er ineffektive når vi ikke utnytter muligheten til å resirkulere verdifullt mineralavfall, og prisene reflekterer ikke mineralets faktiske (holdbare) verdi. Resultatene tyder på at et riktig sett med subsidier kan oppnå et effektivt utfall. Den andre artikkelen undersøker ytterligere effekten av å subsidiere gjenvinning av mineraler, men tar også hensyn til de negative miljøeffektene av avfall. Denne artikkelen finner at subsidier ikke er en optimal politikk fordi det øker etterspørselen etter avfall og forårsaker rebound-effekter. Et sentralt funn er at uavhengig av skadenivåer er en deponiavgift den mest effektive politikken, siden den retter seg mot de eksterne kostnadene ved avfall og fører til optimale gjenvinningsnivåer, skadereduksjon og velferdsgevinster. Den tredje artikkelen tar utgangspunkt i avveiningen mellom gruveutvikling og økologisk bevaring. Studien viser at beslutningstakere kan utforme en mineralutvinningsskatt for å minimere skader på våtmark samtidig som de maksimerer fordelene med mineralutvinning. Den fjerde og siste artikkelen stiller spørsmål ved effektiviteten av miljøavgifter i gruveindustrien. Resultatene av denne studien tilsier at myndighetene må vurdere eksisterende og nye vridninger av skattesystemet for å ivareta effektiviteten av miljøskatter.

Esta tesis examina el uso sostenible de los minerales en el contexto de una transición digital y de bajo carbono. Basada en un estudio original, esta tesis contribuye al diseño de políticas públicas, en particular instrumentos de mercado como subsidios e impuestos para manejar la naturaleza y los recursos minerales de forma sensata. La tesis consta de dos partes. La primera parte analiza un mercado mundial de minerales y muestra cómo superar la escasez de suministro mediante el reciclaje (artículo 1) y cómo internalizar los costos sociales de los desechos minerales usados (artículo 2). En la segunda parte, solo los extractores están bajo análisis para verificar cómo su decisión de extraer más recursos dependerá de los costos ambientales ocultos de la minería (artículo 3) y evaluar las consecuencias fiscales y financieras de implementar impuestos ambientales en el sector minero (artículo 4). Aunque las conclusiones de esta tesis se derivaron del sector del litio, los modelos económicos originados en esta investigación se pueden replicar a una gama más amplia de industrias minerales. El primer artículo investiga hasta qué punto el reciclaje puede remediar la escasez de minerales. Mediante el uso de un modelo dinámico de equilibrio parcial que simula el mercado mundial del litio, la investigación muestra que los mercados son ineficientes cuando perdemos la oportunidad de reciclar desechos minerales valiosos y los precios no revelan el valor real (duradero) del mineral. Los hallazgos sugieren que un conjunto adecuado de subsidios puede lograr un resultado eficiente. El segundo artículo examina además el efecto de subsidiar el sector de reciclaje de minerales, considerando los efectos adversos de los desechos. El estudio descubre que los altos subsidios no pueden ser una política óptima porque aumenta la demanda de residuos y provoca efectos de rebote. Un hallazgo clave es que, independientemente de los niveles de daño, un impuesto a los vertederos es la política más eficiente, ya que se enfoca en los costos ocultos de la eliminación de desechos y promueve los mejores resultados en los niveles de reciclaje, la reducción de daños y las ganancias de bienestar. El tercer artículo parte del duelo entre desarrollo minero versus preservación ecológica. La investigación muestra que los formuladores de políticas pueden diseñar un impuesto a la extracción de minerales para minimizar los daños a los humedales y maximizar los beneficios de un auge mineral. El cuarto y último artículo cuestiona la efectividad de los impuestos ambientales en la industria minera. Los resultados de este estudio confirman que las autoridades deben considerar las distorsiones existentes y nuevas del sistema tributario para salvaguardar la efectividad de los impuestos ambientales.