停止採礦將對全世界造成什麼影響?

據國外媒體報道,採礦為現代社會提供了所需的燃料,但也造成了廣泛的環境破壞。如果我們停止採礦,又會發生什麼呢?採礦人的信條是:“如果種不出來,那就只能挖出來。”從地下挖掘礦物、金屬和燃料可以說是人類最古老的工業之一,而我們對採礦的胃口還在不斷增加。

停止採礦將對全世界造成什麼影響?

社會如今對礦藏開採的種類和數量的依賴度都遠勝於以往。如果你生活在中等收入國家,每年你會使用大約17噸的原材料,相當於三頭大象的重量,這比20年前的使用量已經翻了一倍。而在高收入國家,這個數字更是高達26噸,相當於四頭半大象。

對許多物質而言,重新開採的成本一直比回收利用要低,致使有些專家提出警告,採礦對自然界造成的壓力正在不斷增加。還有越來越多的人對採礦造成的污染和生物多樣性流失感到擔憂。此外,當地社區遭受的社會衝擊有時可能更甚於採礦帶來的益處。

圖為剛果人民正在砂石中尋找錫石——生產錫的主要礦石。
圖為剛果人民正在砂石中尋找錫石——生產錫的主要礦石。

但如果我們徹底停止對化石燃料和礦物質的開採,又會如何呢?如果為了更好地保護環境,人類決定禁止利用地殼中的物質,又會發生什麼事情呢?

當然,這種情況是不可能發生的,也必將遭到許多人的抵制。但如果只是想象一下不允許開採地下物質的世界會變成什麼樣,我們或可藉此反思自己對礦藏開採的依賴性有多高、我們白白丟棄各種原材料的行為是多麼愚蠢。這些被浪費掉的材料本有機會製造出新的材料,我們卻對此視而不見。

智利的佩德羅·德·瓦爾迪維亞小鎮在附近礦場關停后變得渺無人煙。一旦礦業活動停止,將迅速湧現出許多“無人鎮”。
智利的佩德羅·德·瓦爾迪維亞小鎮在附近礦場關停后變得渺無人煙。一旦礦業活動停止,將迅速湧現出許多“無人鎮”。

那麼,這種思考將如何改變我們如今使用材料的方式呢?

過去三年來,維也納經濟大學地球信息學與可持續性研究員維克托·茅斯一直在研究地表衛星圖像,估算人類目前開採礦場的總面積。而結果令他大吃一驚:“總面積相當於一個國家那麼大,而這還僅僅是已經上報的礦場。”

礦場所佔的陸地面積此前從未通過衛星調查過,因此很難訓練計算機從成千上萬張照片中辨認出礦場。茅斯和他的團隊別無他法,只能用自己的眼睛來估測。他們花了無數個小時盯着礦坑、豎井和尾礦圍成的多邊形。茅斯表示:“我連睡覺時都能夢到多邊形。”

他發現,地上部分的礦場覆蓋面積約為10萬平方公里,比奧地利的面積還要大,相當於威爾士的五倍。“這還僅僅是處於活躍開採狀態的礦場。”

開礦也是最基本的商業形式之一,還有許多開礦地點並未上報。“全世界礦場的實際總面積還要更大。”

在一個停止採礦業的世界中,舊礦場的廢棄物和尾礦池將成為我們提取金屬的機會。
在一個停止採礦業的世界中,舊礦場的廢棄物和尾礦池將成為我們提取金屬的機會。

在全世界停止採礦的第一天,相關業務都將逐漸停轉。剛果地下鈷礦的工人們將放下鏟子,德國煤礦中巨大的傳送帶將停止轉動,湄公河三角洲上的小船也將紛紛停止抽吸河沙。

第一道衝擊波襲擊的將是就業市場。採礦停止后,全球預計將有400萬正式崗位就此消失。而影響還不止於此。

“除此之外,還有許多人以間接方式依賴礦場生存,所以影響範圍會更大。“在昆士蘭大學研究採礦社會影響的埃莉諾·萊布勒指出。超過1億人的生計與手工採礦相關,一旦礦業停擺,這些人都將失業。

萊布勒在研究中分析了停止採礦對澳大利亞偏遠城鎮的影響。“農村地區的採礦作業可能已經持續了數十年,很多社區都依賴採礦生存。”假如停止採礦,幾乎一夜之間就會湧現出許多“無人鎮”。

採礦停止后,從不停歇的煤傳送帶很快便會停止運轉。
採礦停止后,從不停歇的煤傳送帶很快便會停止運轉。

這些影響不會一直局限在這些社區內。等到第七天時,波及範圍將擴散到整個社會。“能源將成為人們最擔心的問題。”溫哥華礦業顧問和可持續性教授約翰·湯普森指出,“煤炭將被率先耗盡。”

煤炭體積大、分量重,因此在全球大多以短供應鏈的形式流通,往往從煤礦直接送往發電站。“因為煤炭太占空間,發電站不會大量儲存。”採礦停止后,發電站的傳送帶很快就會空下來。

考慮到全世界仍有35%的人依賴煤炭發電,沒有幾個國家能從這場突如其來的能源危機中倖免。但世界各國煤炭發電的佔比也不盡相同,如歐洲為15%,中國為63%,南非為84%,因此人們很快就能感受到不同國家之間的能源不平等現象。

未解決電力供應不足的問題,各國政府也許需要從過去學習經驗。英國在上世紀70年代經歷的煤礦罷工事件就是一個例子,當時不得不採取輪流停電和電量配額的方式控制損失。湯普森指出:“‘每周三天’的政策也許會再次出台。”他指的是英國政府為應對1973年罷工和石油危機造成的電力短缺,將每周工作和生產製造的天數從五天減少到了三天,

在現代社會中,電力供應的減少還會間接造成另一項重擊——通訊活動的銳減。許多互聯網服務器仍然依賴燃煤發電,其數量必將遭到縮減。手機網絡也許能堅持得久一點,但隨着供電減少,充電設備很快將變成一種奢侈品。電話線路將堅持最長時間,只要備用發電機和電池還能支持其運作就行。

過不了多久,大宗物資就會變得稀少貧乏。製造混凝土的關鍵原材料——沙子和石子儲量相對較少,可能兩三周內就會消耗殆盡。

“從重量來看,沙子和石子是開採最多的固體材料。”比利時天主教魯汶大學的奧羅拉·托利斯指出。她專門研究沙子的使用造成的環境壓力。“我們開採的沙量遠勝於其它任何物質。”據聯合國估計,我們每年開採的沙子多達400至500億噸。

混凝土可以進行一定程度的循環使用,但我們對新混凝土的使用速度遠遠超過了目前的回收速度。此外還有對混凝土質量的擔憂。“大多數循環使用的混凝土都要降級,只能用於鋪路等用途。”因此雖然有許多人在嘗試改進混凝土回收流程,但在短期內,新房屋的修建量必將大幅下降。

與此同時,隨着天然氣在幾周后開始耗盡、影響供暖和供冷能力,現有房屋內的溫度也會變得愈加令人不適。在依賴天然氣發電的經濟體中,例如阿聯酋(95%)、俄羅斯(45%)、美國(41%)和英國(36%),停電將發生得越來越頻繁。塑料生產也將僅限於可循環塑料。

但除了能源和建築之外,現代社會所受的影響還遠不止這些。“過了兩個月左右,隨着金屬行業開始受到影響,情況才真正變得有趣起來。”湯普森指出。許多通過採礦獲得的金屬都是通過倫敦和紐約證券交易所進行買賣的,交易大廳中不斷變換的數字也體現了現實世界中全球倉庫之間庫存的轉移情況。銅是一種優良的導體,對幾乎所有電子產品都不可或缺。據湯普森估計,銅的庫存在6至10周內就會徹底耗盡。

這將導致金屬價格巨幅飆升。“不難想象,小偷也會多起來。”大約十年前,銅價一度達到了歷史最高點,而犯罪率也隨之增加。建築、路燈、鐵路輸電線……只要是其中含銅的東西,都會被偷去賣錢。不僅是銅,所有工業金屬被偷竊的可能性都會大大提高,包括銅、鐵、鋁、鋅、鉛和鎳,這些金屬總質量佔了所有採礦金屬的98%。而金屬的短缺將讓我們意識到,它們在社會中扮演了多麼舉足輕重的角色。

大多數國家都有自己的採礦業。中國、澳大利亞和美國是全球原材料產值最高的國家,但在其它一些國家,開採在經濟中的佔比要更大些。在至少18個國家,金屬礦物和煤在出口商品中佔比過半,在其中部分國家甚至超過80%。假如金屬開採活動終止,有些國家的經濟將面臨重大危機,比如以金礦為主的蘇里南共和國,依賴鈷礦的剛果,以及銅的最大出口國之一蒙古等等。

內華達大學經濟地質學家西蒙·喬維特直截了當地指出:“這將是現代社會的終結。”況且我們如今的開採量遠勝歷史上任何時期。

喬維特指出,手機便能很好地體現我們對各種金屬越來越強的依賴。上世紀80年代,一台手機只需要20種左右不同的元素;而如今的智能手機需要的元素種類已經翻了一倍。“現代生活對礦物和金屬的需求量很大。如果沒有這些材料,我們根本無法進行此次視頻通話。”

在採礦終止三個月後,科技所需的各種稀土金屬庫存將消耗殆盡,製藥業、汽車業、電子產品和施工行業將開始憂心忡忡。這也將導致“前所未有”的大規模失業潮。

就在供應鏈即將崩潰時,石油儲備也終於用盡。美國的戰略石油儲備量居全球第一,共計7.3億桶石油分散在全國各處,最多可堅持三個月。汽油、柴油、塑料和瀝青的生產也將就此告終。人類從此揮別化石能源時代。

再過幾個月,全球食品供應也將陷入危機。據估計,全球約50%的食品生產依賴於合成肥料,由不同配方的磷、鉀和天然氣生產而成。農作物產量降低將導致食品供應短缺。湯普森指出:“在自然氣候不支持食品自產的國家,情況將尤為嚴重。”

核燃料會提前留好數月的儲備量,因此直到一年後,核能才會用完。可再生能源將成為最後的王者。人均可再生能源最多的國家將因此佔據巨大優勢。冰島和挪威的能源幾乎全部來自水力發電和地熱發電,因此將成為這場社會經濟風暴中“裝備”最完善的國家。

但命運是殘酷的。雖然人們對新型可再生能源有着巨大的需求量,但風力和太陽能發電站的就業率將出現暴跌。而且可再生能源的矛盾之處在於,現有發電形式需要用到巨量的非可再生金屬。

“隨着可再生能源的用量增加,雖然化石能源的使用會有所減少,但鈷和鎳等電池金屬的用量會大幅上升。太陽能電池板的電池半導體需要大量的硅。風力渦輪中負責發電的磁鐵則需要釹等稀土金屬。”

圖為巴西的Alto Bandeira 鐵礦。銅、鐵、鋁、鋅、鉛、鎳占金屬總開採量的98%。
圖為巴西的Alto Bandeira 鐵礦。銅、鐵、鋁、鋅、鉛、鎳占金屬總開採量的98%。

對金屬進行循環利用的壓力很快便會增加。“我們已經對一定量的金屬進行循環使用了。”喬維特指出,“大多數基本金屬、以及部分其它元素在結束使用時的回收率已經超過了50%。”

但其它對可再生能源至關重要的金屬則“根據現有設計只能損失掉”。“我們目前對這些金屬的使用方式本身就決定了無法回收利用。”因為不同的科技使用的元素種類很多,每種元素的用量卻很少,而且使用方式五花八門,因此很難將各種金屬分離出來。

但就算研發出了能夠將這些微量稀土金屬提取出來的技術,數量也不可能達到可再生能源的龐大需求。喬維特指出:“對這些金屬的需求量如今已經超過了產量的數倍。”世界銀行的數據顯示,如果全世界一直將全球變暖幅度控制在2℃以下,等到2050年,石墨、鈷和鋰的年產量將增長到目前的五倍。

此外,目前已經開採出來的金屬在全球的分配也極不公平。大多數經過開採和加工的金屬都被進口到發達國家使用,意味着發展中國家可用的可再生金屬就相對較少。一項研究顯示,全球最富有的20%人口可獲取的金屬總量佔了全球正在使用中的金屬儲量的60%至75%,這一佔比甚至比碳排放更不公平。因此在一個沒有採礦的新世界中,一定要審慎考慮金屬的公平分配。

不過,在金屬稀缺的情況下,人們一定會開展大量新研究,最終在回收技術和循環設計上取得突破。“人們會設計出使用時間更久、更容易拆分、元件也更容易回收的產品。”這將是科技的一次重大轉變,畢竟利用現有技術生產出的電池素有難以回收的惡名。最終研究方向也許會集中到如何以非採礦方式獲取金屬上,例如海水電解技術。湯普森表示:“人們也許還會研發出模仿或代替金屬的新型生物材料。這些材料也許更容易回收利用一些。”

與此同時,能源生產也許需要向規模更小、更分散式的系統轉型,可能還會用到目前已經發明出來的技術。去年,環保組織Seas At Risk開展了一次設想:假如全世界從2020年起停止採礦,等到2050年會變成什麼樣。結果顯示,失去了金屬的持續供應之後,電網發生了徹底的改變,從需要大量金屬的大規模太陽能與風力發電站,轉變成了科技含量較低的分散式發電。“直接水力和風力發電技術也將捲土重來,不僅適用於工業發電,還能做成家用發電裝置。”對比體積較大的鋰離子電池,壓縮空氣系統、熱能儲存和引力電池將成為能源儲備的冠軍選手。

Seas At Risk組織提出,我們應當在“禁止採礦”這個設定下,重新思考能源的消耗問題。如果沒有清晰的願景,我們也許只能用飽受爭議的生物燃料來填補能源的短缺,大量土地將用於開展造林活動,提供木材作為施工材料、能量來源和生物燃料。

但影響還不止於此。萊布勒指出,礦場本身也會引發大量憂慮。全球礦場總面積相當於奧地利的大小,如果採礦活動全部停止,這麼大一片土地仍將不斷退化,重金屬含量可能會達到危險水平。“採礦是一種熵增過程。我們通過採礦,將被封鎖在地下的物質挖出、帶到外面的世界中。”

因此,礦區的清理和恢復工作將變得至關重要。礦藏一般位於地下水位線以下,因此需要用水泵不斷抽水。一座礦被棄用后,地下水將逐漸淹沒其中的地下通道,礦物會在長達數月的時間內滲入水中,將其變成一個酸性的蓄水池。與此同時,地上由尾礦形成的水池和低等級礦石堆中也含有許多重金屬。“這些材料全部暴露在水和氧氣中。”萊布勒指出。這些元素形成的酸性環境將對生態環境、土壤和水源造成嚴重破壞。“一座廢礦產生可以造成數百年、乃至數千年的慢性污染。”

對礦場的清理包括降低水的酸度、清除土壤污染、以及在重新引入動植物之前對所有廢棄物進行處理。這是一個耗時耗資的過程,一座大型礦場就可能耗費數十億元。要想同時對全世界所有的礦山進行清理、避免環境災難的發生,總成本將高達數百萬億、乃至數萬億。

而在清理礦場的過程中,全球的不平等現象也將凸顯出來。茅斯在地圖上標示多邊形的過程中發現,大多數已經上報的礦場都位於熱帶地區,在過去一個世紀里,大量採礦作業從發達國家轉移到了發展中國家。一旦採礦活動停止,這些地區將面臨更大的礦場清理負擔。

不過,隨着土壤和水源重新變得清潔健康,之前的礦場最終總會回歸自然狀態、變得生機盎然。與此同時,我們還可以從礦場的廢棄物和尾礦池中提取出金屬。萊布勒指出:“大多數礦場想要開採的金屬正是廢棄物中的污染源。”

當然,以上都只是想象而已,採礦活動在短期內並不會消失。事實上,專家預測金屬和砂石的開採量在今後幾十年間還會激增。喬維特指出,除了鉛和錫等少數幾種元素外,所有金屬的人均開採量都在持續增加。

更令人擔憂的是,採礦活動的增加也許會對土地造成更大的影響。採礦與生物多樣性研究員勞拉·桑特蘭德前不久警告道,開採可再生能源所需的金屬會增大對生物多樣性的威脅。若不仔細籌劃,這些新威脅反而會超過對氣候變化的緩解效果。

也許除了碳足跡之外,“材料足跡”的概念也會引起各國政府的注意。政府已經越來越深刻地意識到,我們對這些不可再生的資源需要多加留心。

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