The role of critical minerals for the energy transition

The achievement of the Net Zero Emission (NZE) target is closely tied to actions and investments that rely on a stable and reliable supply chain of Critical Raw Materials (CRMs). This doctoral dissertation examines the role of CRMs in the energy transition through three core chapters, each adopting a distinct approach and perspective. After an introduction on the thesis' objectives and scope in Chapter 1, Chapter 2 reviews the socio-economic impact of CRMs mining, highlighting the importance of pursuing a green and just transition. Then, Chapters 3 and 4 focus on the macroeconomic risks and vulnerabilities within the global CRMs supply chain. More precisely, Chapter 3 investigates the impact of energy-transition policies on the U.S. markets of cobalt, lithium and nickel. After estimating three Structural Vector Autoregressive models, a structural forecast analysis is performed to study mineral price patterns under various scenarios. Chapter 4 quantifies the risk of cartelization in the copper market, by applying a theoretical model of non-renewable resources extraction and calculating the optimal price, profits and reserves trajectories in a competitive versus a monopolistic market. Finally, Chapter 5 concludes and offers policy recommendations based on the findings from each chapter.

Il raggiungimento dell'obiettivo Net Zero Emission (NZE) è strettamente legato ad azioni e investimenti che si basano su una catena di approvvigionamento di materie prime critiche che sia stabile ed affidabile. La presente tesi di dottorato esamina il ruolo dei Critical Raw Materials (CRMs) nella transizione energetica attraverso tre capitoli principali, ciascuno dei quali adotta un approccio ed una prospettiva distinti. Dopo un'introduzione sugli obiettivi e lo scopo della tesi nel capitolo 1, il capitolo 2 passa in rassegna l'impatto socio-economico dell'estrazione dei CRMs, sottolineando l'importanza di perseguire una transizione che sia verde e giusta. Successivamente, i capitoli 3 e 4 si concentrano sui rischi macroeconomici e sulle vulnerabilità della catena di approvvigionamento globale dei CRM. Più precisamente, il capitolo 3 analizza l'impatto delle politiche di transizione energetica sui mercati statunitensi di cobalto, litio e nichel. Dopo aver stimato tre modelli SVAR (Structural Vector Autoregressive), viene eseguito un esercizio di structural forecasting per studiare l'andamento dei prezzi dei minerali in base a diversi scenari. Il capitolo 4 quantifica il rischio di cartellizzazione nel mercato del rame, applicando un modello teorico di estrazione di risorse non rinnovabili e calcolando le traiettorie ottimali di prezzi, profitti e riserve in un mercato competitivo rispetto a uno monopolistico. Infine, il capitolo 5 conclude e offre raccomandazioni di policy basate sui risultati di ciascun capitolo.