稀土金属的未来技术挑战

在过去的几十年里，不断发展的新技术为公司提供了许多最重要的机会，但也带来了麻烦。在接下来的几年中，应用程序开发人员目前正在开发和采用的发明将变得更加流行和强大。我们还不知道这些发展可能带来的后果，但公司需要预测和准备这些发明将如何影响他们的经济部门。可能的威胁之一是地球资源的枯竭，尤其是稀土金属。资源枯竭的问题出现得越频繁，就会引发我们是否应该担心的问题？以及有哪些替代方案可以对抗它。

“我们最流行的大多数设备，例如智能手机、笔记本电脑和耳机，依赖于多种材料。”

根据自然资源科学家的说法，我们日常生活中依赖的许多商品永远不会“枯竭”。不幸的是，他们的观点过于积极，偏离了事实。我们大多数最受欢迎的设备，例如智能手机、笔记本电脑和手术用品，都依赖于多种材料。仅电池设备就有六十多个部件。德国奥格斯堡大学的化学家兼资源战略主席阿明·雷勒 (Armin Reller) 说：“这些元素中的大多数都是少量发现的，一毫克或更少。” “然而，它们对设备的运行至关重要。”这包括一些众所周知的矿物，如铁、铝和铜，以及其他鲜为人知的物质，如“稀土矿物”或“科学种子”。后文提到的这些材料因其在智能手机、电动汽车、风力涡轮机、笔记本电脑等设备中的应用而备受关注。中国供应了全球90%的稀土金属，预计15-20年内其矿藏将枯竭。同样，其他人预测，如果需求持续，铟、铂和银将在十年内枯竭。另有报道预测铝等产品将在80年左右用完。

根据研究，金、铂、铑和碲是地球上最稀有的元素之一，无论是就其在地球上的比例还是就其对人类的价值而言。耶鲁大学工业生态中心的环境研究，“完全缺乏铂、铝、银或其他一些自然资源几乎肯定不会真正发生。”他声称我们从未完全耗尽自然资源，而且几乎永远不会这样做。

从“烧坏”的角度看待情况并不是唯一的方法。例如，证明否定是困难的。如果不搜索地球上每一个水下可能的方面，科学家将永远不会明确得出结论，“地球上没有更多的银矿床。”一个更现实的解释是，当我们到达逐渐减少的阶段时，最终废料的价值将非常昂贵，生产商将无法从他们生产的任何商品中获利。他们将转向不同的——尽管是劣势的——资源。美国地质调查局矿产资源项目的项目协调员劳伦斯·迈纳特 (Lawrence Meinert) 表示，“随着市场力量的调整、成本的转移以及消费者调整他们的需求和需求方式。” “这意味着你永远不会使用任何东西，因为价格上涨得太贵以至于你避免购买它。”

用于生产铝金属的冰晶石的提取在 1980 年代停止，因为剩余的矿床不足以证明采矿成本是合理的，他们实际上转而使用通用替代品。也无法说出世界上最有价值的资产。它不适用世界上有多少某些元素或特定矿物的概念。丰度取决于获取矿物的难度和对这种材料的需求（Minat，2010）。因此，稀缺性变成了稀缺性问题，而不是实际储备量的问题，甚至可用性可能受到多种因素的影响。用于设备和平板电脑显示器屏幕的铟是其他采矿活动的副产品。几乎所有的铟都是在锌矿开采的；由于数量有限，开采效率低，确实没有指定的铟矿场。因此，如果汽车制造商从钢结构转向铝结构，导致锌市场下跌，就像最近的情况一样，铟的价格将下跌。 “无论我们是否有能力或水来应对，大自然都会将沉积物加载到任何它想做的地方，”（Graedel）。

在其他情况下，即使有此类产品的特定矿山，也可能供不应求。德语单词“Gewürzmetall”通常用于描述这些特性。 “香料金属”之所以如此命名，是因为类似于肉桂或藏红花的飞溅，使菜肴的味道完好无损，这些成分占数字设备成分的有限百分比，但对其操作至关重要。用作手机电阻的钯仅占此类产品总重量的 0.015%，但该行业每年消耗约 15 吨稀土金属。

如果一个变量或另一个变量耗尽，宇宙可以找到替代方案的论点在过去很流行。不幸的是，在当今高度动态的环境中，找不到合适的替代品。 Graedel 和他的合作者试图在一项新的分析中找到 62 种金属的正确替代品。他们发现所测试的 12 种金属的主要用途没有替代品，但其他 62 种金属在其大部分应用中都没有替代品。如果我们开始做替代品，效率可能会下降，机器会变慢，电机会变得不那么强大等等——因为我们想从产品的冗长描述中得到最好的。 Graedel 希望清楚地了解未来几年哪些金属将供不应求。研发部门应该开始梦想潜在的替代品，并专注于设计具有更可靠材料的产品。

同时，找到一种负责任的方式来回收旧设备将是有益的。 2009年，美国仅回收了25%的旧电视和笔记本电脑，回收了8%的手机。令人担忧的是，我们把所有的时间和金钱都浪费在电子产品中使用的黄金、铂金和其他材料上。我们只使用它们一次，并不关心它们会发生什么。回收并不能解决稀缺问题。它肯定会有所帮助。如果地球开始认真回收利用，并将这种努力与新兴技术相结合，有效地识别、收集和分享我们需要的产品，那么日常生活中必不可少的产品可能会持续数百年。当谈到日常生活中技术的成本和可用性时，回收的想法可能有点梦幻，市场驱动的方程式对我们产生了影响。虽然没有一种物质是稀有的，一旦灭绝，但我们担心很多物质很快就会消失。