世界上的稀缺材料会耗尽吗


文/方陵生


人类作为一个整体,消费的材料越来越多,与此同时,重要矿产资源的储量正在减少的说法也越来越多。那么,在世界上所有的材料中,哪种会被最先耗尽?地球的自然资源会被耗尽吗?
越来越少
我们生活中一些不可或缺的电子器件和设备——智能手机、计算机和医疗设备等都依赖各种材料。单是一部移动电话就包含多达60~64种元素。“所用到的许多金属,有的只要微量就行,比如1毫克或更少,”德国奥格斯堡大学的化学家、资源战略教授雷勒说道,“但它们对于设备的功能非常重要。”
这些材料包括铜、铝和铁,还有一些不太出名的材料,比如稀土。稀土被视为一种战略性矿产资源,它们是智能手机、混合动力汽车、风力涡轮机、计算机和许多电子器件及电子设备的重要组成部分。中国出产的稀土占全球90%,但据估计,中国的稀土储量仅能维持 15~20 年。
同样,有人估计,如果对铟的需求量持续增加,铟矿将在大约10年后耗尽。另外,铂矿在15年后、银矿在20年后也将耗尽。在更远的未来,其他一些现在没那么稀缺的金属矿藏也可能枯竭,如铝矿可能在80年后枯竭。
其他一些研究还表明,根据在地壳中所占比例,以及对人类社会的重要性,铑、金、铂和碲都属于世界上最稀有的元素。
以上数字听起来令人震惊,然而,美国耶鲁大学森林与环境研究学院工业生态中心主任格雷德尔认为,金、银、铂、铝或任何其他矿产资源会完全消失,这种情况可能永远不会发生。他说,以前人类从来没有耗尽某种自然资源,几乎可以肯定的是,今后也永远不会出现某些材料被耗尽的情况。
供求关系与材料的稀缺性
实际上,“某种材料被耗尽”这一结论是无法证明的。科学家不可能对地球上每一个隐蔽角落和缝隙都进行检查,然后肯定“世界上已经没有了白银矿藏”。
还有,当我们到了需要考虑某种材料即将耗尽的程度时,这种材料最后剩下那部分的价格将会非常昂贵,导致制造商无法从使用这种材料生产的任何产品中获利,于是他们会转而使用一种替代资源,甚至是性能较差的替代品。
“供求关系和价格的变化,以及人们对使用材料的适应性,都意味着我们永远不会耗尽所有的材料。因为如果价格太高,人们就会停止继续使用它们。”美国地质调查局矿产资源规划的协调员迈纳特说道。
例如,20世纪80年代,铝矿加工中用到的冰晶石矿停止了开采,原因就是其剩余储量太少,开采得不偿失,于是人们转而使用一种合成材料作为替代品。
同时,给一些材料贴上“最稀缺”资源的标签也是不可能的。矿产资源的稀缺程度并不取决于某种元素或矿藏在地球上还有多少吨,而取决于其开采难度,以及市场的需求程度。因此,地球资源的稀有性更多的是一个可用性问题,而不是实际的物质储备问题,而可用性有可能会受到多种因素的影响。
首先,一些资源,如用于计算机和智能手机显示屏的铟,是其他采矿作业产生的副产品。世界上的铟几乎都来自锌矿,世界上并没有专门的铟矿,由于其含量极小,专门为它进行采矿作业是不切实际的。因此,如果对锌的需求下降,比如像汽车制造商近年来所做的那样,改用铝代替钢铁作为车身材料,那么对铟的生产也将产生影响。
另外,在某些情况下,即使有专门的采矿业,也有可能供不应求。有些矿产资源被称为“调味品金属”,这些材料就像烹调中增加菜肴风味的肉桂、藏红花等调料一样,在电子器件的组成成分中只占极少的一部分,但对电子设备的功能却至关重要。
例如,用于手机电容器上的钯,仅占手机材料构成的0.015%,但由于手机行业的庞大规模,每年要消耗的量却不小,大约要用到15吨。汽车、珠宝、牙科、保健和电子工业都要用到钯。最终各行业的竞争可能会导致钯的价格持续走高,也可能会因此导致这种材料供不应求,更为稀缺。
一些政策也有可能对材料的稀缺程度产生影响。例如,大多数稀土供应来自中国,几年前中国决定削减稀土出口量,结果稀土的价格,以及用它们来制造的一些商品的价格也随之上涨。
稀土的稀缺和价格上涨“不是世界上已经没有了稀土”,迈纳特说道。事实上,美国拥有的稀土储量占世界的38%,但只有加利福尼亚州南部的一处矿区在最近开始开采,“一个矿井投入生产需要好多年的时间。”迈纳特说道。
除了一些国家制定出口禁令产生的影响之外,地区冲突也会对资源的可用性产生影响。例如,刚果民主共和国发生的冲突可能会对世界上钶钽铁矿的供应产生影响。钽主要用于生产电容器,广泛用于移动电话、笔记本电脑等各种电子设备中。
材料的不可替代性与回收利用的重要性
那么,我们应该担心资源的减少吗?历史上,如果某种材料几近枯竭,人们会开发其他好用的替代材料。然而遗憾的是,在当今日益复杂的世界里,好的替代品很难找到。
在最近的一项研究中,格雷德尔和他的同事试图找出62种金属的最佳替代品。然而他们发现,其中12种金属根本无法找到能够实现其主要用途的替代材料,在所有62种金属中,没有一种能找到覆盖其全部用途的替代品。
“我们以往所选择的材料几乎总是性能最佳的,如果改用其他替代品,性能可能会降低,例如,电脑速度会变慢、发动机效率会降低等。”格雷德尔说道。
格雷德尔希望在接下来的几年里继续研究,使人们对哪些金属很快会供不应求有更清醒的认识。产品开发团队可以据此考虑选用可能的替代品,开发使用更可靠的材料生产电子器件和设备。
同时,如果消费者能积极配合回收二手电子产品,对于资源的充分利用也将有所帮助。
据统计,2009年美国二手电视和电脑的回收率只有25%,旧手机的回收利用率只有8%。“这种情况是很可悲的。我们将花费大量时间和精力获得的黄金和铂等贵重金属用在日常使用的电子产品上,而且只用一次就丢弃,不管它的去处如何。回收不能解决材料的稀缺性问题,但肯定会有所帮助。”格雷德尔说道。
总之,供需平衡会对材料的稀缺性产生影响,特别是在价格和技术的可用性方面。因此,尽管没有什么材料会稀缺到完全消失的程度,但我们应该重现的是,许多物质材料的使用将很快变得难以企及。
如果我们将全力回收利用、开发更有效的材料新技术和资源共享结合起来,就有希望为我们的子孙后代持续提供现代生活所需要的各种材料。格雷德尔坦承,虽然梦想不一定会成真,但是绝对值得我们为之而努力。

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