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資源中,哪一種將會率先「枯竭」?整個社會消耗的資源越多,關於重要的礦石和礦產不斷減少的消息就越多。既然如此,似乎完全有理由認為某些資源可能即將枯竭。

然而,或許根本就不應該以這樣的角度來看待這個問題。自然資源專家表示,現代生活中採用的很多材料根本不會「枯竭」。不幸的是,他們所描繪的短期景象也並不樂觀。

我們最不可或缺的設備——例如智能手機、電腦和醫療設備——都要依賴種類多樣的基本成分。光是手機裏面就包含60至64種元素。「很多金屬的使用量都很少,可能只有1毫克甚至更少。」化學家兼德國奧格斯堡大學資源戰略主席阿明·雷勒(Armin Reller)說,「但對設備的功能而言卻至關重要。」

這其中包括銅、鋁和鐵,但還有一些不太常見的材料,例如「稀土元素」,日本人稱之為「科技的種子」。

Image caption 平板電腦和智能手機都依賴一種名為稀土金屬的材料(圖片來源:Science Photo Library)

後一類材料受到各界的密切關注,因為它們是智能手機、混合動力汽車、風力渦輪、電腦和其他材料的關鍵原料。中國生產了全世界90%的稀土金屬,該國表示,其稀土資源將在15至20年內枯竭。類似地,有人認為,倘若需求持續增加,銦礦資源大約僅需10年就會枯竭,鉑礦只需15年,銀礦只要20年。展望更遙遠的未來,還有人認為,鋁等其他資源可能會在80年左右的時間內開採完畢。

另有研究顯示,按照在地殼中所佔的比例以及對人類社會的重要程度來看,銠、金、鉑、碲都是最稀有的元素。

但耶魯大學林業和環境研究學院工業生態中心主任托馬斯·格雷德爾(Thomas Graedel)認為,雖然這些數據令人震驚,但實際上,銀、鉑、鋁或其他任何礦產資源都不可能真正枯竭。他表示,我們從未完全耗盡任何自然資源,今後肯定也不會。

供給與需求

事實上,不應該從資源是否枯竭的角度來看待這個問題。首先,根本不可能舉出反例。科學家永遠不敢肯定地說:「世界上已經沒有銀礦資源。」因為他們不可能徹底勘探地下的每一個角落。然而,更加實際的原因在於,等到我們真的擔心某種礦產資源耗盡時,剩餘的資源價格肯定會奇高無比,而廠商借此生產的任何產品都將無法創造利潤。

因此,他們肯定已經轉向替代資源——即使替代材料的效果不及原有材料。「隨著供需關係的變化,價格也會進行調整,人們也會調整自己需要的產品和使用的方式。」美國地質調查局礦產資源項目協調員勞倫斯·梅納特(Lawrence Meinert)說,「這意味著你永遠不會用光所有資源,因為價格過高後就會迫使你停止使用。」

例如,20世紀80年代, 人們停用了冶煉鋁礦石時所需的冰晶石,原因是剩餘的儲量太小,不足以支撐開採費用,因此只能使用人工合成的替代品。

事實上,根本不可能確定世界上最稀缺的究竟是哪種資源。梅納特表示,在考慮稀缺性時,不應該以X元素或Y礦產在地球上的儲量為標凖,而是應該考慮這種資源的開採難度和市場的需求狀況。因此,稀缺與否的關鍵在於可用性而不是實際的物理儲量,而這種可用性也要受到很多因素的影響。

Image caption 最快只要再過10年,我們可能就需要為智能手機中使用的銦尋找一種替代品。(圖片來源:Science Photo Library)

首先,類似於銦(常見於電腦和智能手機顯示屏中)這樣的資源是其他採礦作業的副產品。全世界幾乎所有的銦都來自鋅礦,沒有專門的銦礦,因為這種元素的儲量很低,單獨開採並不實際。

所以,如果鋅的需求下滑——例如,由於汽車廠商最近逐步放棄鋼板,轉用鋁製車身——就會對銦造成影響。「大自然存放礦產的地方很隨意,從來不會考慮我們是否有足夠的電或水來開採這些資源。」格雷德爾說。

在其他情況下,即使有專門針對某種資源的礦井,需求也可能超過供給。德語將某些資源稱作Gewürzmetall(香料金屬),因為它們就像肉桂或藏紅花這種用量很少的香料一樣,在電子設備的生產過程中僅佔很小比例,但對於某些功能來說卻至關重要。

鈀被用作手機裏的電容器,在這些設備的成分中僅佔0.015%,但手機行業每年對這種稀有金屬的使用量約為15噸。由於汽車、珠寶、牙科、醫療和電子行業也會用到鈀,所以競爭最終會推高價格,而供給也會發生短缺。

政治同樣會產生影響。多數稀土金屬供應都源自中國。幾年前,中國決定減少這類礦產資源的出口,導致稀土金屬以及使用這種稀有金屬製成的產品價格上漲。「世界其他地方並非沒有稀土金屬。」梅納特說。例如,美國大約佔到全球稀土儲量的38%,但目前正在開採的只有南加州的一個稀土礦(之前曾經因為中國的競爭而關閉多年)。「從勘探到開採需要經過很長時間。」梅納特說。

除了設定出口禁運政策的國家外,衝突也會對自然資源的可用性產生影響。例如,剛果民主共和國的戰爭會影響全世界的鈳鉭鐵礦供應,這是一種用於生產電容的金屬礦產。

無法替代

那麼,我們是否應該擔心礦產資源的減少呢?從歷史上看,如果一種資源減少,人類就會找到具有同樣效果的替代品。但不幸的是,在當今這個越發複雜的世界中,優秀的替代品已經很難找到。在最近的一項研究中,格雷德爾和他的同事試圖為62種金屬尋找最佳替代品。

他們發現,其中12種金屬在主要用途上都找不到替代品,而這62種金屬中沒有一種能夠找到覆蓋全部用途的替代品。「由於我們現在使用的幾乎都是一長串材料中效果最好的,所以如果轉用替代品,性能有可能會下降——電腦速度會變慢,發動機的效率也會降低,諸如此類。」格雷德爾說。

接下來幾年,格雷德爾希望能更好地了解哪種金屬可能會很快出現短缺。產品開發團隊可以借此思考可能的替代品,並集中精力開發原材料供應更加可靠的設備。

Image caption 美國多數廢舊電子產品都會直接扔進垃圾箱,而沒有進行回收利用(圖片來源:Science Photo Library)

與此同時,如果消費者能夠找到可靠的方式來回收利用二手電子產品,也能起到一定的幫助。2009年,美國公民的廢舊電視和電腦回收率僅為25%,手機更是只有8%。

「我們花費了大量的時間和精力開採了金和鉑,將其用於電子產品。但實際上卻只是用了一次,根本不在乎它們廢棄之後的去向。這實在是太可惜了。」格雷德爾說,「回收利用無法解決資源減少的問題,但肯定能起到一定的幫助。」

雷勒表示,倘若全世界都開始全力回收廢舊電子產品,並結合新的技術來更加高效地勘探、開採和分享我們所需的資源,那些現代生活中不可或缺的材料就有可能沿用數代。「但這番期待似乎像夢一樣飄渺無望。」他承認。

供需平衡的確會對我們產生影響,日常技術的價格和可用性所受的影響尤其明顯。所以,儘管沒有一種材料稀缺到即將徹底消失的程度,我們仍然應該擔心,其中很多資源或許很快就將離我們遠去。

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(責編:友義)

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