北(běi)極星風力發電網訊:有些東西不是憑空産生的(de)。當涉及到像“能量”這(zhè)樣看似抽象的(de)概念時(shí)，這(zhè)個(gè)事實很容易被遺忘。随著(zhe)氣候變化(huà)危機的(de)惡化(huà)，越來(lái)越多(duō)的(de)政治家開始強調向清潔能源過渡的(de)重要性。更多(duō)的(de)清潔能源意味著(zhe)更多(duō)的(de)太陽能電池闆、風力渦輪機、電動汽車和(hé)大(dà)型電池。但這(zhè)也(yě)意味著(zhe)對(duì)使這(zhè)些技術成爲可(kě)能的(de)材料的(de)更多(duō)需求。
在某些情況下(xià)(比如太陽能電池闆用(yòng)的(de)矽)，需求增加應該沒什(shén)麽問題。牛津布魯克斯大(dà)學(Oxford Brookes University)研究新技術可(kě)持續性的(de)專家馬可(kě)•勞蓋(Marco Raugei)表示，矽儲量豐富，我們已經具備了(le)制造這(zhè)種材料的(de)基礎設施。但我們對(duì)其他(tā)材料的(de)供應鏈――比如風力渦輪機用(yòng)的(de)钕，電池用(yòng)的(de)锂和(hé)钴，以及幾乎所有材料用(yòng)的(de)銅――可(kě)能需要改變。
盡管對(duì)原材料的(de)礦石需求通(tōng)常意味著(zhe)更多(duō)的(de)開采(以及随之而來(lái)的(de)環境影(yǐng)響的(de)增加)，但專家們一緻認爲，可(kě)再生能源的(de)好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)大(dà)于成本。“天下(xià)沒有免費的(de)午餐，”西華盛頓大(dà)學(Western Washington University)能源研究教授查爾斯•巴恩哈特(Charles Barnhart)表示。“但我想明(míng)确的(de)是，當我們談論環境影(yǐng)響時(shí)，我們并不是在‘較小的(de)危害’之間做(zuò)出選擇。”對(duì)巴恩哈特來(lái)說，決定是開采更多(duō)的(de)可(kě)再生能源，還(hái)是繼續依賴化(huà)石燃料，就像是在“完全不同的(de)兩個(gè)陣營”之間做(zuò)出選擇，因爲化(huà)石燃料的(de)商業未來(lái)的(de)成本會造成很大(dà)的(de)傷害。
盡管這(zhè)種權衡是有益的(de)，但值得(de)思考的(de)是，可(kě)再生能源革命所需的(de)材料将來(lái)自何處，以及當需求上升時(shí)，世界将如何變化(huà)。
钕
英國埃克塞特大(dà)學坎本礦業學院應用(yòng)礦業學教授弗朗西斯•沃爾表示:“在磁鐵方面，真的(de)沒有什(shén)麽能與钕競争。”“到目前爲止，它們是應用(yòng)程序的(de)最佳選擇。”钕是一種所謂的(de)稀土元素，是一種銀色金屬，在可(kě)再生能源中扮演著(zhe)非常重要的(de)角色。當它與鐵和(hé)硼結合時(shí)，就能制造出對(duì)風力渦輪機發電機和(hé)電動汽車發動機都很重要的(de)強力磁鐵。
沃爾解釋說，盡管名稱如此，像钕這(zhè)樣的(de)稀土元素并不是特别稀有。元素相對(duì)豐富。在地殼中發現的(de)一些元素與聽(tīng)起來(lái)更像行人(rén)的(de)元素銅的(de)濃度相同。挑戰在于，钕在很大(dà)程度上是由一個(gè)國家控制的(de)。世界上大(dà)約85%的(de)钕來(lái)自中國的(de)幾個(gè)礦山。中國北(běi)方的(de)包頭煤礦造成了(le)一個(gè)有毒湖泊和(hé)其他(tā)環境災難。其他(tā)地方也(yě)有一些小礦――比如布隆迪的(de)彩虹稀土礦和(hé)馬拉維的(de)Mkango礦――但通(tōng)常情況下(xià)，即使是中國以外的(de)礦也(yě)傾向于把它們的(de)礦藏送到中國進行加工。這(zhè)就是加州帕斯山稀土礦的(de)情況。
钕開采和(hé)加工的(de)一個(gè)巨大(dà)瓶頸是資金。沃爾解釋說:“當時(shí)有大(dà)量的(de)稀土勘探項目，如果不進行下(xià)一階段的(de)投資，這(zhè)些項目就會逐漸放緩。”沃爾預計，随著(zhe)需求的(de)增加，其他(tā)供應商也(yě)将進入這(zhè)個(gè)市場(chǎng)，更多(duō)的(de)礦山将有開發的(de)空間。
銅
就像钕一樣，銅并不稀缺，但我們需要大(dà)量的(de)銅。基本上任何有開關的(de)東西都包括銅，這(zhè)要歸功于它不可(kě)思議(yì)的(de)導電能力，我們還(hái)沒有找到更好的(de)替代品。
亞利桑那大(dà)學洛厄爾礦産資源研究所(Lowell Institute for Mineral Resources at The University of Arizona)聯席所長(cháng)瑪麗•波爾頓(Mary Poulton)表示，銅開采的(de)棘手之處在于，要找到足夠多(duō)的(de)銅集中在接近地表的(de)地方。首先很難找到大(dà)量的(de)礦藏，然後可(kě)能需要很長(cháng)時(shí)間才能獲得(de)許可(kě)證并實際開始生産。波爾頓說:“在很大(dà)程度上，我們開采的(de)是19世紀末發現的(de)礦藏，在很多(duō)情況下(xià)，我們一直在開采這(zhè)些礦藏。”
發現新礦藏的(de)第一步是看已經發現銅的(de)地方。Poulton說:“我們在探險中有這(zhè)樣的(de)說法，如果你在獵象，那就在象的(de)國度裏獵象。”然後，地質學家将查看政府和(hé)大(dà)學現有的(de)報告，并與地球物(wù)理(lǐ)學和(hé)地球化(huà)學家合作，預測礦床的(de)可(kě)能性。
一旦找到一個(gè)銅礦，下(xià)一步就是把它從地下(xià)開采出來(lái)，新技術開始在這(zhè)個(gè)古老的(de)行業中站穩腳跟。亞利桑那州的(de)兩個(gè)地區(qū)正在測試一種不用(yòng)挖洞就能開采銅的(de)方法，這(zhè)種方法叫做(zuò)原地浸出法。礦工們不是先挖礦然後加工，而是先挖井，然後把弱酸溶液泵到地下(xià)，然後溶液就會把銅從礦石中溶解出來(lái)。接下(xià)來(lái)，這(zhè)些溶液被泵出，經過處理(lǐ)得(de)到銅，礦工們用(yòng)幹淨的(de)水(shuǐ)沖洗井田，以盡可(kě)能多(duō)地排出酸性物(wù)質。Poulton說:“我們正在密切關注它的(de)工作原理(lǐ)”，因爲它可(kě)能比傳統的(de)地下(xià)采礦對(duì)環境更好。(也(yě)就是說，酸性溶液仍然會幹擾土地。)
機器人(rén)也(yě)參與其中。澳大(dà)利亞西部和(hé)南(nán)美(měi)阿塔卡馬沙漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)的(de)礦山已經開始使用(yòng)采礦機器人(rén)。新的(de)銅資源可(kě)能會在更深的(de)地方被發現――比如地表以下(xià)7000英尺――這(zhè)意味著(zhe)它們會變得(de)更熱(rè)，岩石将處于極端的(de)壓力之下(xià)。這(zhè)意味著(zhe)我們需要更多(duō)的(de)工程來(lái)建造一個(gè)更強大(dà)的(de)能夠應對(duì)極端情況的(de)銅礦開采機器人(rén)。
锂和(hé)钴
如果你建立了(le)一個(gè)大(dà)規模的(de)可(kě)再生能源基礎設施，你将需要一些存儲容量來(lái)配合它。畢竟，人(rén)們不隻是在刮風或陽光(guāng)燦爛的(de)時(shí)候才需要電力。一個(gè)雄心勃勃的(de)解決方案是使用(yòng)巨型锂離子電池，就像目前正在南(nán)澳大(dà)利亞測試的(de)一種電池。
Benchmark minerals Intelligence的(de)锂分(fēn)析師米勒(Andrew Miller)說，锂基本上是所有可(kě)充電電池的(de)關鍵，目前有兩種方法可(kě)以獲得(de)锂。一種在南(nán)美(měi)洲很流行的(de)方法是将其從湖下(xià)的(de)鹽水(shuǐ)中蒸發出來(lái)。例如，世界上最大(dà)的(de)锂資源是智利的(de)Salar de Atacama湖。锂也(yě)可(kě)以從spodumene中提取，spodumene是一種主要産于澳大(dà)利亞的(de)硬岩石資源。
随著(zhe)電池市場(chǎng)的(de)增長(cháng)，越來(lái)越多(duō)的(de)spodumene礦正在湧現。米勒預測，盡管南(nán)美(měi)和(hé)澳大(dà)利亞仍将是關鍵，但礦山将開始在加拿大(dà)、北(běi)卡羅來(lái)納州和(hé)美(měi)國内華達州等地開礦;英國;還(hái)有捷克共和(hé)國。他(tā)表示:“你将看到來(lái)自消費者的(de)壓力，他(tā)們不想過于依賴世界上的(de)一兩個(gè)地區(qū)，尤其是當他(tā)們在美(měi)國、歐洲或锂産量不高(gāo)的(de)地區(qū)進行數十億美(měi)元投資時(shí)。”
與此同時(shí)，基準礦産情報(Benchmark minerals Intelligence)钴業分(fēn)析師卡斯帕•羅爾斯(Caspar Rawles)表示，在可(kě)充電電池的(de)另一個(gè)關鍵組成部分(fēn)钴業，“除了(le)剛果民主共和(hé)國，其它任何地方都很難占據主導地位。”钴是電池中最昂貴的(de)材料之一，它的(de)開采條件常常違反人(rén)權。去年，世界上70%的(de)钴來(lái)自剛果民主共和(hé)國。剛果民主共和(hé)國的(de)勞工制度一直受到廣泛的(de)批評，例如讓六歲的(de)兒(ér)童在钴礦工作。科學家和(hé)初創公司都在争先恐後地制造一種無钴電池，埃隆馬斯克(Elon Musk)甚至在twitter上發帖稱，他(tā)希望從電池中提取钴，但目前看來(lái)不太可(kě)能。
