“碳中和”恐加剧全球对关键金属的争夺 | 研究组“金属-能源关联”研究综述
文章转载自“物质循环与城市代谢”公众号
物质循环与城市代谢
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背景
在全球共同推动“碳中和”的时代背景下，世界能源系统低碳化发展已是大势所趋。由于低碳能源技术的性能严重依赖稀土、锂、钴、铂族等多种金属的大量使用，“碳中和”将促进各国能源体系的物质依赖由“碳基”快速转向“金属基”。2021年5月，国际能源署IEA发布报告也指出，“关键金属”将成为支撑低碳能源革命、推进全球“碳中和”进程的物质基础。基于上述背景，陈伟强研究组围绕“金属-能源关联”主题，对国际上相关的200多篇文献资料进行了系统梳理和综述。研究成果以“全球关键金属-低碳能源关联研究综述及其启示“为题，发表于《资源科学》的“中国碳达峰研究”专栏。
主要发现
（1）近年来，国际上将那些对新材料、新能源、航空航天、信息通讯、国防军工等战略性新兴产业具有不可替代作用且供应风险极高的金属类矿产、材料和设备总称为“关键金属”，其具体对象会因市场、技术等因素的变化而改变，但其绝大部分属于稀有、稀土、稀散和稀贵金属。
（2）在全球低碳转型的背景下，金属-能源关联研究已成为新兴研究领域，其研究热点从金属的“耗能资源”属性逐渐转向“赋能资源”属性，研究对象从钢铁、铝等大宗金属逐渐转向稀土、锂、钴等关键金属，并综合运用指标打分法、模型预测、模拟仿真法等研究方法模拟和分析全球能源低碳转型下的关键金属供应约束等问题。
（3）全球能源低碳转型将驱动多种关键金属的开采量和贸易量持续快速增长，加剧关键金属供应国的生态环境污染，加深世界各国对关键金属资源的依赖和争夺；大多数关键金属储量与产能不足、地理分布不均，其国际贸易网络呈现无标度特性，极易受到外部环境变化的扰动，导致全球关键金属供应链及其低碳技术产业链面临较大的不确定性；大多数关键金属采选冶过程严重破坏当地生态环境，危及工人和居民的身体健康，带来局部的生态、环境和健康风险，这将引发关键金属新的供应风险，对全球低碳转型产生更强约束。
（4）关键金属的战略意义重大，各国对关键金属的争夺在所难免。在全球能源低碳转型的背景下，石油和天然气作为外交政策工具的地缘战略重要性逐渐降低，低碳能源技术领导国和关键金属的供应国将在全球能源低碳转型过程中获得地缘政治筹码。由于大部分关键金属矿产的地理分布集中度高于石油，世界各国之间的争夺和博弈不可避免，关键金属的国际战略形势可能会日益复杂和紧张。
（5）随着全球120个国家或地区同步推动实现“碳中和”目标，全球能源和资源格局将会发生大发展、大转型和大变革，并将会引爆世界各国对关键金属资源争夺和产业的竞争。谁主导了关键金属的产业链，谁就把握了全球“碳中和”的主导权。
图 全球低碳革命与金属争夺
研究建议
中国的关键金属资源储量丰富，但是长期以低廉的价格大量出口，为全球能源低碳转型做出巨大贡献的同时也为此承担了高昂的资源、环境、经济代价。需要认识到，我国部分关键金属仍然极度短缺，例如锂、锰、铌、镍、钴、铂族等资源的储量严重不足，高度依赖进口。在“碳达峰”与“碳中和”目标背景下，识别我国关键金属的供应风险，建立安全、稳定、可持续的关键金属产业体系对保障我国能源安全与实现“碳中和”目标十分关键。因此，建议我国在金属-能源关联研究及其协同管理方面应：
（1）充分认识关键金属在能源系统低碳转型中的重要作用，建立关键金属供应风险的监测、预测、预警机制以及关键金属资源保障长效机制。结合我国“碳中和”目标、可再生能源产业发展规划与矿产资源战略布局，摸清关键金属需求量、国内储量、循环回收潜力及全球生产贸易格局，动态评估关键金属的供应风险，全面提升中国对关键金属的管控能力，强化关键金属供应与能源低碳转型的管理力度。
（2）时刻警惕能源系统低碳转型带来的新型地缘政治风险，通过构建国际产业联盟、资源贸易协议等方式，建立稳定的关键金属和低碳产品供应机制，积极参与并主导关键金属与可再生能源的国际治理。充分利用中国的资源、技术和产业优势，加强能源与资源的区域合作和全球治理，带动国际社会共同参与到低碳能源与关键金属的治理体系中。
（3）研究完善国家战略物资储备体系，有效防范和应对各类风险对我国金属产业和能源转型的冲击。鼓励政府、企业等多方开展关键金属供应风险评估和供应模拟平台建设，评估疫情、战乱、国际争端、政治活动等外部环境条件变化对关键金属供应的潜在影响，识别贸易削减、中断的可能性，量化战略储备对象和需求，提供特殊时期的应对方案及策略。
（4）建立关键金属的资源溯源、资源效率、产业安全和可持续发展能力监测平台。针对中国关键金属去向不明、共伴生矿产多、选冶难度大、环境影响严重等问题，提升关键金属流动的监控能力，识别资源的流失途径，提升关键金属的资源利用效率；加大资金投入，开展关键金属的探矿、高效冶金、清洁生产、循环回收、高效利用及减量化技术的研发和推广；构建循环经济和清洁生产指标体系，开展关键金属生产过程环境影响评估研究，推广低碳技术产品及工艺绿色标准认证，持续提升我国关键金属产业的高质量发展能力和国际话语权。
课题组同时受邀参与Elsevier 英文图书《能源转型的物质基础》第三章撰写
全文信息
中国科学院城市环境研究所“物质循环与城市代谢”研究组聚焦金属（铝、稀土、钨等）与化学品（塑料等）等物质材料，基于物质流分析技术和大数据技术，构建大时空、多尺度、详分类的全球物质流动数据库，并利用生命周期评价、情景预测、复杂网络及综合评估模型等方法，探索和识别资源流动过程的科学规律及其驱动机制，核算和分析相关的生态、环境与经济效应，探究物质循环与世界能源革命、全球环境治理及国际贸易争端的关联机制，为维护我国能源资源安全及参与全球资源环境治理提供科学基础和决策支持。
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