人类正在挖掘海洋_电动汽车电池稀有矿物开采现状

在电动汽车日益普及、全球能源结构向清洁能源转型的浪潮中，对锂、钴、镍、锰等关键矿物的需求如坐火箭般飙升。当陆地上的矿产资源面临枯竭或开采难度加大时，人类的目光开始投向那片神秘而广袤的深海。深海采矿正成为一个新兴且极具争议的“聚宝盆”，它有望为电动汽车电池提供急需的稀有矿物，但同时也面临着巨大的技术挑战和可能对脆弱的海洋生态系统造成不可逆转的破坏。

一、深海矿产：海底的“聚宝盆”

深海，这片占地球表面积65%以上、人类探索尚不及5%的区域，蕴藏着远超陆地储量的丰富矿产资源，堪称海底的“聚宝盆”。这些矿物资源主要分为三类，它们如同海底的“宝藏”，等待着被人类“发现”：

• 多金属结核（Polymetallic Nodules）：这些形似“金属土豆”的岩石散布在深洋盆的软泥海床上，特别是太平洋的克拉里昂-克利珀顿断裂带（CCZ）海域，其储量惊人。它们富含锰、镍、钴、铜，甚至稀土元素等关键金属。据估计，仅CCZ海域的镍、钴和锰储量就超过了所有陆地矿床的总和。这些是制造电动汽车锂离子电池和电子产品的核心材料。
• 富钴结壳（Cobalt-rich Ferromanganese Crusts）：它们多见于水深400米至7000米的海山斜坡及顶部，由海水中的矿物质沉积而成。除了铁、锰、镍、铜，这类结壳特别富含钴和包括稀土元素在内的多种稀有金属。钴是电动汽车电池正极材料的重要组成部分，其需求随着新能源汽车的普及而急剧增加。
• 海底热液硫化物（Seafloor Massive Sulfides）：这些矿床通常位于大洋中脊、弧后脊和活火山弧的构造板块边界处，由地壳下高达400摄氏度的热泉喷发出的富含金属元素的热液沉淀形成。它们富含铜、铁、锌，甚至银和金等，是另一种重要的海底金属矿产资源。

面对全球清洁能源转型对铜、锂、镍、钴等金属日益增长的需求，世界银行估计，到2050年，相关矿物的产量需求可能需要增加近5倍。传统陆地采矿面临环境破坏、社会争议和资源枯竭等问题，使得深海矿产资源成为一个极具诱惑的替代选择。例如，2022年7月，碳酸锂的指标价格曾高达每吨约47万元人民币，这种价格波动凸显了对关键矿产稳定供应的渴求。

二、技术挑战：深海里的“摸着石头过河”

尽管深海矿产前景诱人，但将其从数千米深的海底“搬运”上来，绝非易事，更像是在深海这个未知世界里“摸着石头过河”。深海采矿是一个极其庞大且复杂的系统工程，技术挑战重重：

• 极端作业环境：深海采矿通常在水深可达6000米的海域进行。在这样的深度，水压巨大（相当于“一头大象站在指甲盖上”），漆黑一片，且伴随着复杂多变的洋流和内波，对水面支持船、提升管道、海底采矿车等设备的正常运作和安全构成巨大挑战。
• 高精度控制与导航：海底地形崎岖不平，地质、水深、矿石赋存形式都极为复杂，这给采矿车在海底的精准定位、协同控制和精确跟踪带来了巨大难题。需要设计以惯性导航为主，结合多普勒测速仪、深度计、高度计、声呐、水下摄像装置等多种传感器的综合导航系统。
• 关键设备可靠性：矿物提升系统需要将海底的矿物泥浆通过长距离管道输送至水面，这要求提升泵具备高功率扬程匹配、耐腐蚀、耐磨损、耐冲击等特性，且要解决大颗粒固液两相流可能导致的堵塞风险。超长管系在复杂海洋环境下的动力响应机理也尚不明确。
• 高昂的勘探与开发成本：深海海底的勘探费用异常昂贵。例如，一家加拿大公司仅在克拉里恩-克利珀顿断裂带采集3000多吨结核，就花费了超过3亿美元。

尽管困难重重，世界各国仍在积极投入深海采矿技术研发。中国在深海勘探和采矿技术方面已跻身世界前列，成功研制了“鲲龙500”采矿车、“开拓二号”深海重载作业采矿车工程样机等先进设备，并进行了多米级甚至千米级的海试，取得了阶段性进展。中国五矿集团和北京先驱高技术开发公司等国有企业也正筹备在国际海域进行大规模采矿设备海试，这被视为中国迈向深海采矿商业化进程的重要一步。

三、环境争议：一把“双刃剑”

深海采矿的争议焦点无疑是对海洋环境可能造成的巨大影响。这把“双刃剑”在提供矿产的同时，也可能带来难以估量的生态代价。

• 脆弱而独特的生态系统：深海是地球上探索最少的区域，但却拥有独特且脆弱的生态系统，其生物多样性甚至可与热带雨林媲美。这里生活着4000年历史的珊瑚、11000年历史的海绵，以及大量尚未被人类认知的物种。深海采矿的物理扰动（如采矿车碾压和挖掘）将直接摧毁这些生物的栖息地，可能导致物种群落的不可逆转的损害。
• “死亡羽流”：采矿过程中，机器搅动海底沉积物会形成巨大的“羽状流”，这些富含重金属的泥沙云团会扩散到很远的区域，使海水浑浊，可能导致海洋生物窒息、中毒，影响它们的呼吸、繁殖和觅食。
• 噪音与光污染：深海环境通常漆黑一片，采矿设备的噪声（甚至可能影响500公里外的海洋生物，破坏鲸鱼的交流）和光污染，将严重干扰适应黑暗生活的海洋生物，对其行为和生存造成负面影响。
• 生态恢复的漫长性：科学家对深海生态系统的了解仍然十分有限。即便在采矿活动结束后，深海生态系统的恢复也可能需要数百万年的时间。
• “绿色”争议：矿业公司声称深海采矿比陆地采矿对环境更有利，例如碳排放量更低、固体废物更少。然而，环保人士和许多科学家对此表示强烈质疑，他们认为两者“好比苹果和橙子”，对深海的了解太少，无法进行公正的比较，且采矿活动的影响范围可能比陆地采矿大数倍。

因此，包括法国、德国、西班牙、新西兰等在内的20多个国家，以及宝马、沃尔沃、三星等汽车和电池制造商，已经公开呼吁暂停或禁止商业性深海采矿，承诺不使用深海矿产来制造产品。

四、国际格局与中国角色

深海采矿不仅是技术和环境问题，也是一场全球地缘政治和资源博弈。

• 国际海底管理局（ISA）：作为联合国下属机构，ISA负责管理国家管辖范围之外的国际海底区域的活动，包括制定环境法规、利益共享机制等。2021年，太平洋岛国瑙鲁援引一项“两年规则”，要求ISA在两年内通过深海采矿法规，否则将依据现有法规批准采矿计划。尽管两年期限已过（2023年7月），但各国仍未能就一套完整的采矿规则达成一致，ISA目前正准备在2025年前继续推进规则的制定。
• 中国的积极参与：中国是国际海底区域活动的主要参与者之一，拥有全球最多的ISA勘探合同（5份），在深海矿产资源勘探开发领域深耕40余年。中国致力于推动深海采矿的绿色可持续发展，并积极提升在国际海底事务中的话语权和影响力。中国科学家和企业在深海勘探、采矿设备研发方面取得了显著进展，并积极参与国际合作，旨在成为深海大洋领域的引领者和贡献者。
• 国际博弈：部分国家担忧中国在全球关键矿产供应链中获得更大优势，试图借反对深海采矿之名行遏制中国之实。美国甚至试图绕开《联合国海洋法公约》等国际框架，依据国内法推进其深海采矿计划，引发了包括俄罗斯、法国等40多国的联合反对，被批为“违反国际法”的单边行动。

五、出路何在？不仅仅是海底

面对电动汽车电池对稀有矿物需求的“饥渴”和深海采矿的巨大环境风险，人类的出路并非只有“挖深海”这一条路。我们需要多管齐下，探索更可持续的解决方案：

• 加强电池回收利用：目前，电动汽车电池的回收利用率仍有待提高。虽然现有技术可以从废旧电池中回收镍、钴、锂等有价金属，但与日益增长的需求相比，这仍是“杯水车薪”。需要进一步加大研发投入，提升回收效率，并建立完善的回收体系，让更多废旧电池得以“重生”。
• 推动电池技术创新：研发和推广不依赖稀有金属或对稀有金属需求更少的电池技术是关键。例如，磷酸铁锂（LFP）电池不使用镍和钴，已被中国比亚迪等电动汽车制造商广泛采用，这大大降低了对这些稀缺矿物的需求。
• 提升资源利用效率：在生产和使用环节，通过优化设计、精简材料、延长产品寿命等方式，减少对关键矿物的消耗。
• 深化科学研究与国际合作：在全面了解深海生态系统及其对采矿活动响应之前，应谨慎推进商业化开采。各国应加强深海科学研究，增进对深海环境的认知，并基于科学数据制定更加完善和具有约束力的国际法规，确保深海资源的开发是可持续和负责任的。

常见问题解答

Q1：深海采矿主要开采哪些矿物？ A1：深海采矿主要目标是电动汽车电池所需的镍、钴、锰、铜以及稀土元素等关键矿物。这些矿物通常以多金属结核、富钴结壳和海底热液硫化物的形式存在于海底。

Q2：深海采矿真的比陆地采矿更环保吗？ A2：对于深海采矿是否比陆地采矿更环保，目前存在巨大争议。支持者认为，深海采矿的碳排放量更低，产生的固体废物更少。但环保人士和许多科学家指出，人类对深海生态系统知之甚少，深海采矿可能对独特的深海环境造成不可逆的破坏，包括栖息地摧毁、“死亡羽流”、噪音和光污染，且生态恢复可能需要数百万年，其真实环境影响难以准确评估。

Q3：国际社会对深海采矿的态度是怎样的？ A3：国际社会对深海采矿的态度分为两派。一派是支持者，认为这是满足清洁能源转型矿物需求的必然选择。另一派是反对者，包括多个国家政府（如法国、德国）和众多环保组织，他们呼吁暂停或禁止商业性深海采矿，直到对环境影响有充分了解。一些汽车和电池制造商也已承诺不使用深海矿产。

Q4：中国在深海采矿领域扮演什么角色？ A4：中国是深海矿产资源勘探开发的重要参与者，拥有最多的国际海底管理局（ISA）勘探合同。中国在深海采矿技术研发方面取得了显著进展，并致力于推动深海采矿的绿色可持续发展，同时积极提升在国际海底事务中的影响力和话语权。

总结

人类对电动汽车电池稀有矿物的“饥渴”推动了深海采矿的探索，这无疑是迈向能源转型的一步。深海蕴藏的巨大矿产资源，为未来提供了潜在的供应保障。然而，采矿的技术难度、高昂成本以及对地球最脆弱生态系统可能造成的巨大、不可逆转的破坏，使得深海采矿成为一道复杂的选择题。这不仅需要顶尖的工程智慧，更需要全人类的深思熟虑和负责任的态度。在尚未完全摸清海底世界的“脾气”之前，我们应该审慎前行，加强科学研究，完善国际法规，并积极探索循环利用、技术创新等多种可持续的替代方案，而非简单地将陆地上的环境压力转嫁到神秘而脆弱的深海。

引用来源

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