有些東西不是憑空產(chǎn)生的。當涉及到像“能量”這樣看似抽象的概念時，這個事實很容易被遺忘。隨著氣候變化危機的惡化，越來越多的政治家開始強調(diào)向清潔能源過渡的重要性。更多的清潔能源意味著更多的太陽能電池板、風力渦輪機、電動汽車和大型電池。但這也意味著對使這些技術(shù)成為可能的材料的更多需求。

在某些情況下(比如太陽能電池板用的硅)，需求增加應該沒什么問題。牛津布魯克斯大學(Oxford Brookes University)研究新技術(shù)可持續(xù)性的專家馬可?勞蓋(Marco Raugei)表示，硅儲量豐富，我們已經(jīng)具備了制造這種材料的基礎(chǔ)設(shè)施。但我們對其他材料的供應鏈——比如風力渦輪機用的釹，電池用的鋰和鈷，以及幾乎所有材料用的銅——可能需要改變。

盡管對原材料的礦石需求通常意味著更多的開采(以及隨之而來的環(huán)境影響的增加)，但專家們一致認為，可再生能源的好處遠遠大于成本?！疤煜聸]有免費的午餐，”西華盛頓大學(Western Washington University)能源研究教授查爾斯?巴恩哈特(Charles Barnhart)表示?！暗蚁朊鞔_的是，當我們談論環(huán)境影響時，我們并不是在‘較小的危害’之間做出選擇?！睂Π投鞴貋碚f，決定是開采更多的可再生能源，還是繼續(xù)依賴化石燃料，就像是在“完全不同的兩個陣營”之間做出選擇，因為化石燃料的商業(yè)未來的成本會造成很大的傷害。

盡管這種權(quán)衡是有益的，但值得思考的是，可再生能源革命所需的材料將來自何處，以及當需求上升時，世界將如何變化。

釹

英國?？巳卮髮W坎本礦業(yè)學院應用礦業(yè)學教授弗朗西斯?沃爾表示:“在磁鐵方面，真的沒有什么能與釹競爭。”“到目前為止，它們是應用程序的最佳選擇?！扁S是一種所謂的稀土元素，是一種銀色金屬，在可再生能源中扮演著非常重要的角色。當它與鐵和硼結(jié)合時，就能制造出對風力渦輪機發(fā)電機和電動汽車發(fā)動機都很重要的強力磁鐵。

沃爾解釋說，盡管名稱如此，像釹這樣的稀土元素并不是特別稀有。元素相對豐富。在地殼中發(fā)現(xiàn)的一些元素與聽起來更像行人的元素銅的濃度相同。挑戰(zhàn)在于，釹在很大程度上是由一個國家控制的。世界上大約85%的釹來自中國的幾個礦山。中國北方的包頭煤礦造成了一個有毒湖泊和其他環(huán)境災難。其他地方也有一些小礦——比如布隆迪的彩虹稀土礦和馬拉維的Mkango礦——但通常情況下，即使是中國以外的礦也傾向于把它們的礦藏送到中國進行加工。這就是加州帕斯山稀土礦的情況。

釹開采和加工的一個巨大瓶頸是資金。沃爾解釋說:“當時有大量的稀土勘探項目，如果不進行下一階段的投資，這些項目就會逐漸放緩。”沃爾預計，隨著需求的增加，其他供應商也將進入這個市場，更多的礦山將有開發(fā)的空間。

銅

就像釹一樣，銅并不稀缺，但我們需要大量的銅。基本上任何有開關(guān)的東西都包括銅，這要歸功于它不可思議的導電能力，我們還沒有找到更好的替代品。

亞利桑那大學洛厄爾礦產(chǎn)資源研究所(Lowell Institute for Mineral Resources at The University of Arizona)聯(lián)席所長瑪麗?波爾頓(Mary Poulton)表示，銅開采的棘手之處在于，要找到足夠多的銅集中在接近地表的地方。首先很難找到大量的礦藏，然后可能需要很長時間才能獲得許可證并實際開始生產(chǎn)。波爾頓說:“在很大程度上，我們開采的是19世紀末發(fā)現(xiàn)的礦藏，在很多情況下，我們一直在開采這些礦藏?！?/p>

發(fā)現(xiàn)新礦藏的第一步是看已經(jīng)發(fā)現(xiàn)銅的地方。Poulton說:“我們在探險中有這樣的說法，如果你在獵象，那就在象的國度里獵象?！比缓?，地質(zhì)學家將查看政府和大學現(xiàn)有的報告，并與地球物理學和地球化學家合作，預測礦床的可能性。

一旦找到一個銅礦，下一步就是把它從地下開采出來，新技術(shù)開始在這個古老的行業(yè)中站穩(wěn)腳跟。亞利桑那州的兩個地區(qū)正在測試一種不用挖洞就能開采銅的方法，這種方法叫做原地浸出法。礦工們不是先挖礦然后加工，而是先挖井，然后把弱酸溶液泵到地下，然后溶液就會把銅從礦石中溶解出來。接下來，這些溶液被泵出，經(jīng)過處理得到銅，礦工們用干凈的水沖洗井田，以盡可能多地排出酸性物質(zhì)。Poulton說:“我們正在密切關(guān)注它的工作原理”，因為它可能比傳統(tǒng)的地下采礦對環(huán)境更好。(也就是說，酸性溶液仍然會干擾土地。)

機器人也參與其中。澳大利亞西部和南美阿塔卡馬沙漠等偏遠地區(qū)的礦山已經(jīng)開始使用采礦機器人。新的銅資源可能會在更深的地方被發(fā)現(xiàn)——比如地表以下7000英尺——這意味著它們會變得更熱，巖石將處于極端的壓力之下。這意味著我們需要更多的工程來建造一個更強大的能夠應對極端情況的銅礦開采機器人。

鋰和鈷

如果你建立了一個大規(guī)模的可再生能源基礎(chǔ)設(shè)施，你將需要一些存儲容量來配合它。畢竟，人們不只是在刮風或陽光燦爛的時候才需要電力。一個雄心勃勃的解決方案是使用巨型鋰離子電池，就像目前正在南澳大利亞測試的一種電池。

Benchmark minerals Intelligence的鋰分析師米勒(Andrew Miller)說，鋰基本上是所有可充電電池的關(guān)鍵，目前有兩種方法可以獲得鋰。一種在南美洲很流行的方法是將其從湖下的鹽水中蒸發(fā)出來。例如，世界上最大的鋰資源是智利的Salar de Atacama湖。鋰也可以從spodumene中提取，spodumene是一種主要產(chǎn)于澳大利亞的硬巖石資源。

隨著電池市場的增長，越來越多的spodumene礦正在涌現(xiàn)。米勒預測，盡管南美和澳大利亞仍將是關(guān)鍵，但礦山將開始在加拿大、北卡羅來納州和美國內(nèi)華達州等地開礦;英國;還有捷克共和國。他表示:“你將看到來自消費者的壓力，他們不想過于依賴世界上的一兩個地區(qū)，尤其是當他們在美國、歐洲或鋰產(chǎn)量不高的地區(qū)進行數(shù)十億美元投資時。”

與此同時，基準礦產(chǎn)情報(Benchmark minerals Intelligence)鈷業(yè)分析師卡斯帕?羅爾斯(Caspar Rawles)表示，在可充電電池的另一個關(guān)鍵組成部分鈷業(yè)，“除了剛果民主共和國，其它任何地方都很難占據(jù)主導地位。”鈷是電池中最昂貴的材料之一，它的開采條件常常違反人權(quán)。去年，世界上70%的鈷來自剛果民主共和國。剛果民主共和國的勞工制度一直受到廣泛的批評，例如讓六歲的兒童在鈷礦工作?？茖W家和初創(chuàng)公司都在爭先恐后地制造一種無鈷電池，埃隆馬斯克(Elon Musk)甚至在twitter上發(fā)帖稱，他希望從電池中提取鈷，但目前看來不太可能。