如果我们的矿物用光了怎么办?

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矿物存在于我们日常使用的许多产品和技术中,比如手机和电脑。没有他们我们该怎么办?
DeAgostini /盖蒂图片社

矿物质我们用来建造、制造和站在上面的大部分东西——包括岩石和土壤——都是由矿物构成的,所以如果我们真的用光了矿物,我们都会在地球缩小的表面上争夺一席之地。

但如果你担心一种对工业很重要的矿物会枯竭,那么你可能可以松一口气了。我们大量使用的大部分矿物都非常丰富。例如,铁约占地壳的32%,所以在担心我们是否能坚持下去之前,你必须先担心找到一个立足的地方使钢【来源:锋利的].

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但如果我们耗尽了一种矿物——也就是说,耗尽了我们的供应——那可能不会是因为地球上已经没有这种矿物了。问题在于,开采过程变得过于昂贵、困难或有害,使采矿变得不值得。即使到那时,随着采矿技术的进步,以前无法获得的矿物将变得可用,产量较低的矿石将得到更有效的加工。

但是,我们在这里做的是什么?什么是矿物质?18新利最新登入我们这个星球的供应量有多大?

矿物质是在地下自然形成的物质——想想煤,石英,盐。和其他东西一样,它们是由元素这些基本物质不能被分解成更简单的物质。有些矿物是单一元素,比如金。当我们评估世界上的矿产数量时,这比我们随着时间的推移消耗的有限数量的资源要复杂得多。世界矿产储量根据估计消费量和目前的生产能力不断订正。例如,1950年估计的铜储量为1亿吨。在接下来的50年里,世界铜生产商开采了3.39亿吨铜——按照1950年的标准,我们应该用完了三倍的铜。对于大多数矿物来说,在20世纪,尽管我们消耗它们的速度比以往任何时候都快,但它们的供应实际上已经增加了[来源:布莱克曼

所以地球上的矿物不太可能用完。但人们会经历矿产短缺吗?绝对的。

从某种意义上说,我们总是面临矿产短缺。短缺和产量减少刺激了新矿、新技术创新和高质量矿石标准的降低。我们还在使用更广泛的矿物。超过60种不同的元素可以用来构建一个计算机芯片[来源:Graedel].其中许多矿物直到二三十年前才开始工业应用,而且产量如此之小,更容易受到供应风险的影响。

我们之前已经耗尽了一种矿物。冰晶石,曾经是铝生产过程的一部分,不再可用。格陵兰岛拥有最后一个足够丰富的冰晶石矿床,值得开采,但在20世纪80年代,当新的加工技术让我们不用它来生产铝时,这个矿就关闭了。18新利最新登入然而,即使你在市场上买不到冰晶石,世界各地的一些地方仍然存在着小静脉。开一个昂贵的矿来开采一种没人需要的矿物是没有意义的——这就像建一个只生产激光唱机和电报部件的工厂一样。

然而,我们不能依靠技术来取代任何一种古老的矿物。耶鲁大学2013年的一项研究发现,对制造业至关重要的十几种金属的主要用途没有潜在的替代品。其中一些足够丰富,我们不必担心很快就会耗尽。例如,90%的锰用于炼钢。它是不可替代的,耗尽它会阻碍世界钢铁生产——但锰也是地球上第12常见元素,世界矿石储量估计为3.8亿吨[来源:Corathers].铅是另一种不可替代的矿物,用于汽车电池和管风琴管等各种商品。但是全球有9000万吨的储量,我们离用完还差得很远[来源:Statista].

其他开采难度更大、需求更大的矿物可能会让制造商更头疼。以稀土元素如铽、镝和钕为例。不要被标签骗了:它们并不难找。但就像冰晶石一样,它的储量并不多到足以开采获利。与此同时,随着越来越多的产品(iphone、电脑芯片)以及许多新型环保技术(风力涡轮机、电动汽车)的强力磁铁被用于我们日常生活中不可或缺的产品(iphone、电脑芯片),对稀土的需求也在上升。

当然,这也带来了一个问题。在“绿色”技术中提取稀土元素是非常肮脏的。铀和钍等放射性矿物集中在采矿过程中产生的废石和污泥中。然后,加工稀土矿物会对土地造成更严重的破坏[来源:环境保护署].自20世纪80年代以来,世界上大多数国家都满足于让中国负责95%的稀土开采。中国的监管足够宽松,可以以低廉的成本生产稀土元素,而不必应对对环境影响的强烈抗议[来源:李子].

2010年,中国曾以国内消费增加为由,决定将稀土出口削减40%,从而大幅推高了稀土价格。但市场进行了调整,以应对这一举措。日本企业开始试图通过寻找替代制造方法来减少对稀土进口的依赖。松下和本田找到了一种从废弃电子设备和汽车电池中回收钕的方法[来源:李子].

地球上从来不缺矿物。可供人类使用的资源取决于我们对这些资源的渴望程度,以及我们对开采这些资源所造成的环境后果的接受程度。在美国,有迹象表明钟摆正在向生产倾斜。例如,自从中国实施出口限制以来,位于加州的帕斯山(Mountain Pass)已经重新开放。在中国大举进入稀土市场之前,帕斯山是主要稀土生产商之一,但在2002年关闭。1998年的一次水罐泄漏事故导致数十万加仑被放射性废物污染的水流入附近的伊凡帕湖,清理工作正在进行中。Margonelli].该矿于2012年重新开放。

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  • Corathers,丽莎。“锰”。本月Geotimes矿物。2005年10月。(2015年5月1日)http://minerals.usgs.gov/mineralofthemonth/manganese.pdf
  • 格雷德尔,T.E.等人。"在现代社会的物质基础上"美国国家科学院院刊。2013年10月11日。(2015年4月16日)http://www.pnas.org/content/early/2013/11/27/1312752110.full.pdf+html
  • 美国环境保护署。稀土元素:生产、加工、回收和相关环境问题的回顾美国环境保护署。2012年12月。(2015年5月10日)http://nepis.epa.gov/Adobe/PDF/P100EUBC.pdf
  • 凯利,托马斯D.等人。《美国矿物和材料商品历史统计》美国地质调查局,2014。(2015年4月15日)http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/historical-statistics/
  • Margonelli,丽莎。《清洁能源的肮脏小秘密》大西洋。2009年5月。(2015年4月22日)http://www.theatlantic.com/magazine/archive/2009/05/clean-energys-dirty-little-secret/307377/
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  • Worstall,蒂姆。“我们什么时候会耗尽金属?”《福布斯》。2011年10月15日。(2015年4月15日)http://www.forbes.com/sites/timworstall/2011/10/15/when-are-we-going-to-run-out-of-metals/
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