世界上最稀缺的材料竟然是……

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在全世界所有的自然资源中,哪一种将会率先“枯竭”?整个社会消耗的资源越多,关于重要的矿石和矿产不断减少的消息就越多。既然如此,似乎完全有理由认为某些资源可能即将枯竭。

然而,或许根本就不应该以这样的角度来看待这个问题。自然资源专家表示,现代生活中采用的很多材料根本不会“枯竭”。不幸的是,他们所描绘的短期景象也并不乐观。

我们最不可或缺的设备——例如智能手机、电脑和医疗设备——都要依赖种类多样的基本成分。光是手机里面就包含60至64种元素。“很多金属的使用量都很少,可能只有1毫克甚至更少。”化学家兼德国奥格斯堡大学资源战略主席阿明·雷勒(Armin Reller)说,“但对设备的功能而言却至关重要。”

这其中包括铜、铝和铁,但还有一些不太常见的材料,例如“稀土元素”,日本人称之为“科技的种子”。

Image caption 平板电脑和智能手机都依赖一种名为稀土金属的材料(图片来源:Science Photo Library)

后一类材料受到各界的密切关注,因为它们是智能手机、混合动力汽车、风力涡轮、电脑和其他材料的关键原料。中国生产了全世界90%的稀土金属,该国表示,其稀土资源将在15至20年内枯竭。类似地,有人认为,倘若需求持续增加,铟矿资源大约仅需10年就会枯竭,铂矿只需15年,银矿只要20年。展望更遥远的未来,还有人认为,铝等其他资源可能会在80年左右的时间内开采完毕。

另有研究显示,按照在地壳中所占的比例以及对人类社会的重要程度来看,铑、金、铂、碲都是最稀有的元素。

但耶鲁大学林业和环境研究学院工业生态中心主任托马斯·格雷德尔(Thomas Graedel)认为,虽然这些数据令人震惊,但实际上,银、铂、铝或其他任何矿产资源都不可能真正枯竭。他表示,我们从未完全耗尽任何自然资源,今后肯定也不会。

供给与需求

事实上,不应该从资源是否枯竭的角度来看待这个问题。首先,根本不可能举出反例。科学家永远不敢肯定地说:“世界上已经没有银矿资源。”因为他们不可能彻底勘探地下的每一个角落。然而,更加实际的原因在于,等到我们真的担心某种矿产资源耗尽时,剩余的资源价格肯定会奇高无比,而厂商借此生产的任何产品都将无法创造利润。

因此,他们肯定已经转向替代资源——即使替代材料的效果不及原有材料。“随着供需关系的变化,价格也会进行调整,人们也会调整自己需要的产品和使用的方式。”美国地质调查局矿产资源项目协调员劳伦斯·梅纳特(Lawrence Meinert)说,“这意味着你永远不会用光所有资源,因为价格过高后就会迫使你停止使用。”

例如,20世纪80年代, 人们停用了冶炼铝矿石时所需的冰晶石,原因是剩余的储量太小,不足以支撑开采费用,因此只能使用人工合成的替代品。

事实上,根本不可能确定世界上最稀缺的究竟是哪种资源。梅纳特表示,在考虑稀缺性时,不应该以X元素或Y矿产在地球上的储量为标准,而是应该考虑这种资源的开采难度和市场的需求状况。因此,稀缺与否的关键在于可用性而不是实际的物理储量,而这种可用性也要受到很多因素的影响。

Image caption 最快只要再过10年,我们可能就需要为智能手机中使用的铟寻找一种替代品。(图片来源:Science Photo Library)

首先,类似于铟(常见于电脑和智能手机显示屏中)这样的资源是其他采矿作业的副产品。全世界几乎所有的铟都来自锌矿,没有专门的铟矿,因为这种元素的储量很低,单独开采并不实际。

所以,如果锌的需求下滑——例如,由于汽车厂商最近逐步放弃钢板,转用铝制车身——就会对铟造成影响。“大自然存放矿产的地方很随意,从来不会考虑我们是否有足够的电或水来开采这些资源。”格雷德尔说。

在其他情况下,即使有专门针对某种资源的矿井,需求也可能超过供给。德语将某些资源称作Gewürzmetall(香料金属),因为它们就像肉桂或藏红花这种用量很少的香料一样,在电子设备的生产过程中仅占很小比例,但对于某些功能来说却至关重要。

钯被用作手机里的电容器,在这些设备的成分中仅占0.015%,但手机行业每年对这种稀有金属的使用量约为15吨。由于汽车、珠宝、牙科、医疗和电子行业也会用到钯,所以竞争最终会推高价格,而供给也会发生短缺。

政治同样会产生影响。多数稀土金属供应都源自中国。几年前,中国决定减少这类矿产资源的出口,导致稀土金属以及使用这种稀有金属制成的产品价格上涨。“世界其他地方并非没有稀土金属。”梅纳特说。例如,美国大约占到全球稀土储量的38%,但目前正在开采的只有南加州的一个稀土矿(之前曾经因为中国的竞争而关闭多年)。“从勘探到开采需要经过很长时间。”梅纳特说。

除了设定出口禁运政策的国家外,冲突也会对自然资源的可用性产生影响。例如,刚果民主共和国的战争会影响全世界的钶钽铁矿供应,这是一种用于生产电容的金属矿产。

无法替代

那么,我们是否应该担心矿产资源的减少呢?从历史上看,如果一种资源减少,人类就会找到具有同样效果的替代品。但不幸的是,在当今这个越发复杂的世界中,优秀的替代品已经很难找到。在最近的一项研究中,格雷德尔和他的同事试图为62种金属寻找最佳替代品。

他们发现,其中12种金属在主要用途上都找不到替代品,而这62种金属中没有一种能够找到覆盖全部用途的替代品。“由于我们现在使用的几乎都是一长串材料中效果最好的,所以如果转用替代品,性能有可能会下降——电脑速度会变慢,发动机的效率也会降低,诸如此类。”格雷德尔说。

接下来几年,格雷德尔希望能更好地了解哪种金属可能会很快出现短缺。产品开发团队可以借此思考可能的替代品,并集中精力开发原材料供应更加可靠的设备。

Image caption 美国多数废旧电子产品都会直接扔进垃圾箱,而没有进行回收利用(图片来源:Science Photo Library)

与此同时,如果消费者能够找到可靠的方式来回收利用二手电子产品,也能起到一定的帮助。2009年,美国公民的废旧电视和电脑回收率仅为25%,手机更是只有8%。

“我们花费了大量的时间和精力开采了金和铂,将其用于电子产品。但实际上却只是用了一次,根本不在乎它们废弃之后的去向。这实在是太可惜了。”格雷德尔说,“回收利用无法解决资源减少的问题,但肯定能起到一定的帮助。”

雷勒表示,倘若全世界都开始全力回收废旧电子产品,并结合新的技术来更加高效地勘探、开采和分享我们所需的资源,那些现代生活中不可或缺的材料就有可能沿用数代。“但这番期待似乎像梦一样飘渺无望。”他承认。

供需平衡的确会对我们产生影响,日常技术的价格和可用性所受的影响尤其明显。所以,尽管没有一种材料稀缺到即将彻底消失的程度,我们仍然应该担心,其中很多资源或许很快就将离我们远去。

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(责编:友义)

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