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警告:清洁能源技术可能受制于矿产供应 | Nature 论文推荐

科研圈  · 公众号  · 科研  · 2017-04-28 19:21

正文

来源 特拉华大学

翻译 唐诗语

审校 金庄维


由特拉华大学能源与环境杰出教授 Saleem Ali 领导的国际研究小组认为, 国际化的资源管理和共享地球科学数据是解决未来矿产供应危机的必要手段


他们研究关注的重点是一系列技术相关类矿产(technology mineral),这些矿产在笔记本电脑、手机、混合动力或电动汽车、太阳能电池板甚至家用铜丝的生产制造中都是不可或缺的原料。同时,他们也着重考虑了像铜这样的普通金属。


这个研究小组的成员来自五大洲,既有学术界的专家学者,又有政府官员和工业界人士。他们的研究成果发表于《自然》杂志(论文信息见文末)。


Ali 表示:“我们在气候变化、生物多样性、迁徙物种(migratory species)甚至废弃有机化学品处理等领域都有相关条约,但是没有一个国际机制去管理和协调矿物资源的供应。”


研究人员分析了未来十年全球矿物供给量可持续性的数据与需求预测。结果表明, 矿物的勘探无法跟上未来人类对矿物的需求,哪怕加上回收利用金属也无济于事


供不应求


与此同时,向低碳社会的转型需要大量金属和矿物资源来生产清洁能源。研究人员认为全社会还没有准备好应对这一新增的原材料需求。他们认为,国际合作在解决诸如以下问题时是十分必要的:勘探投资应该关注于哪些方面?不同地区分别可能发现哪些矿产?周边各国需要什么样的双边协定来实现合理的开发利用?


供给和需求


根据联合国可持续发展目标,全球人口在 2030 年会达到 85 亿,这意味着在全球矿产市场中将有更多消费者。


占矿产勘探投资比重最大的是黄金,虽然利润丰厚,但是主要用于生产珠宝饰品。铁矿石、铜和黄金(以及其他贵金属)等主要的商品金属在国际市场采用和原油相同的方式售卖。而稀土金属和其他技术相关型矿产则是通过个体交易商进行售卖,它们的价格波动可能十分剧烈。


对于服装、化妆品或电子设备这样的商品,价格波动很容易引起供给上的变化。但是这样的机制对于矿物供应是行不通的,因为开发一个稀土矿,从勘探到开采需要 10 到 15 年的时间。例如,上一个大铜矿还是 15 年前在蒙古发现的,这个铜矿直到 2016 年秋天才开始生产,这样的开发模式对供给构成了巨大的挑战。


此外,只有 10% 的早期勘探能够最终找到可开采的矿藏。大多数的勘探结果要么由于经济效益原因不值得开采,要么就是勘探公司陷入了由于地缘政治带来的土地使用和划分的问题。


“矿产资源比较丰富的国家自身治理得不太好,这使得矿物的供给面临更大的风险。然而这些国家的矿物生产对于满足全球需求必不可少,我们要好好思考这个问题。”Ali 说。


不可替代又难以回收


普通消费者的一个误区就是认为我们能够使用其他物品替代(这些矿产)。实际上,很多矿产是没有替代品的: 例如,没有一种商品化的矿物能够替代铜线。


类似地,新型金属(如钕、铽、铱)在绿色科技领域中也不可替代。尽管用量很小,但是它们是其中不可或缺的一环:体量小却价值巨大。


环境成本和不同的金属回收模式也是我们要考虑的因素。


在飞机或汽车制造中使用的金属或碳纤维往往被认为对环境的影响较小,因为它们很轻。然而 Ali 却认为当今碳纤维生产高度依赖于石油:“它们更轻,所以人们往往错误地认为它们更加环保,但实际并不是这样,因为它们极难被回收利用。”


Ali 和他的同事希望这篇论文能成为建立加强稀缺矿产规划的政府间合作所迈出的第一步,因为无论是公共部门还是私营部门都依赖于矿产资源。研究团队主张通过扩大相关组织(例如联合国国际资源小组、加拿大领导的金属开采及可持续性发展小组)的规模和影响力来快速实现提升矿产资源规划水平的目的。


更为长期的解决方案则依赖于各国之间的透明度,包括全球地理数据共享以及建立保护矿床勘探成果的机制——就如同我们保护知识产权一样。


Ali 说,这是对资源“从土地到产品再到消费者,直至最后回收”整个流程的管理。


底线


严峻的事实是:如果不采取行动,矿物资源供给会自然而然地萎缩进而导致价格上涨。当人们赖以生存的资源瓦解,全世界将面临巨大的危机。


以当下的可再生能源建设为例,像风力涡轮机这样的技术目前很先进,但如果资源枯竭使得我们无法生产新的设备,甚至无法对既有设备进行维修时,又该怎么办?材料生产的瓶颈完全可能演化为能源生产的瓶颈。


就连被认为是全球能源危机“万能良药”的核能也无法免受牵连 。实际上,目前所有的核反应堆都需要铀才能工作,而铀就是一种需要开采的金属。


“人们对于气候变化问题总是十分上心,这也使得我们真正对此采取了一些行动。不过,我们并没有针对资源的使用和恢复做些什么,尽管这和我们的日常生活更为相关。”Ali 说。


原文链接 http://www.udel.edu/udaily/2017/march/sustainable-mineral-supply/









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