金属和准金属的未来供应风险

耶鲁大学的一项新研究详细描述了元素周期表上所有62种金属的“临界”，从而提供了重要的见识，使人们了解在未来几十年内哪些材料可能会变得更加难找，哪些材料会带来最高的环境成本，以及哪些材料会带来最高的环境成本。根本不能被替换为重要技术的组成部分。

在过去的十年中，制造各种高科技产品所需的金属零星短缺，激发了人们对这些材料的关键性进行量化的尝试，这些关键性由元素用途的相对重要性及其在全球范围内的可获得性来定义。

传统上用于制造业的许多金属，例如锌，铜和铝，没有显示出易损性的迹象。耶鲁大学林业与工业学院克利夫顿·R·穆瑟工业生态学教授托马斯·格拉德尔（Thomas Graedel）表示，但在未来几十年内，很难获得对生产更新技术至关重要的其他金属（如智能手机，红外光学和医学成像）。环境研究和论文的主要作者。

该研究基于先前的研究，行业信息和专家访谈，是对地球上所​​有金属和类金属的危害性进行的首次同行评审。

“我们长期使用的金属可能不会带来太大的挑战。我们使用它们已有很长时间了，因为它们非常丰富，而且在地理上普遍分布。” Graedel说。“但是，仅在最近的10或20年中才用于技术领域的一些金属几乎完全可以作为副产品获得。您不能专为他们而挖；它们通常少量存在，并用于特殊目的。而且他们没有任何像样的替代品。”

这些发现表明，新产品设计的紧迫性使产品更易于回收再利用，Graedel说。

这份发表在《美国国家科学院院刊》上的论文总结了耶鲁大学在全球需求不断增长和现代产品日益复杂的情况下对地球金属资源的关键性进行的五年评估。

研究人员认为，危险度不仅取决于地质丰度。其他重要因素包括在生产过程中寻找有效替代品的潜力，矿床在地缘政治上的集中程度，采矿技术的状态，监管监督，地缘政治举措，区域不稳定性和经济政策。

为了评估所有金属的状态，研究人员开发了一种方法，该方法表征了三个方面的关键性：供应风险，环境影响以及对人为施加的供应限制的脆弱性。

他们发现，新兴电子行业中许多重要金属（包括镓和硒）的供应限制是供应风险的结果。采矿和加工对环境的影响是铂族金属，金和汞面临的最大挑战。对于钢合金元素（包括铬和铌）和高温合金中使用的元素（钨和钼），最大的脆弱性与供应限制有关。

造成极端严峻挑战的因素包括初级生产的高度地缘政治集中度（例如，全球稀土金属供应的90％至95％来自中国）；缺乏可用的替代品（没有足够的替代品用于计算机和手机显示器中的铟）；政治动荡（广泛用于电子产品的钽中，很大一部分来自遭受战争war的刚果民主共和国）。

研究人员还分析了近年来回收率如何变化以及不同行业能够利用“非原始”材料来源的程度。Graedel说，某些材料（例如铅）被高度回收，因为它们通常是散装使用。但是，相对稀有的材料在某些现代电子产品中变得至关重要，因为它们的使用量如此之小，因此很难回收利用-并且可能难以从日益复杂和紧凑的新技术中解脱出来。

他说：“我认为这些结果应该向产品设计师传达信息，让他们花更多的时间思考不再使用他们的产品后会发生什么。”“造成这些材料回收困难的很多原因是它们的设计。似乎该对这些精美产品的末了一点思考了。”

出版物：T. E. Graedel等人，“金属和准金属的临界性”，PNAS，2015年；土井：10.1073 / pnas.1500415112