科学家预测本世纪中叶全球铜产量峰值或将到来

新模型显示，铜和其他重要金属的产量将在未来几十年达到峰值，然后逐渐下降。

矿工们不得不开采数百万吨低品位铜矿。

资料来源:美联社图片

如果电力是现代经济的命脉，铜就是血管。从发电厂到精密电子设备，铜一直是配电系统的核心。一辆小汽车装有大约20公斤的铜，覆盖从发动机到散热器的每个角落。混合动力汽车中的铜含量增加了一倍多。然而，有人指出，即使铜消费量以指数速度增长——2012年达到1700万吨，这种矿物仍将能够在很长一段时间内满足世界需求。

但这一次可能不会太久。一组资源专家首次计算出人们可以从地球上提取多少铜矿石。相关模型显示，即使铜矿床比大多数地质学家预期的更丰富，铜产量也将在本世纪中叶达到峰值。这将推动价格飙升，刺激循环利用的增加，并将铜的二次替代品带入市场。

美国耶鲁大学的工业生态学家托马斯·格雷德尔说，这项研究带来了“一个非常好的理论，即我们可能在本世纪中叶达到顶峰”。然而，技术乐观主义者持有不同的观点。“这并不是说它不能发生，但我认为它不会发生。”科罗拉多矿业大学资源经济学家约翰·蒂尔顿说。他提到，更新更好的铜精炼技术将有助于摆脱困境。他希望通过加大回收力度和使用铜替代品，使生产高峰大大推迟，以便行业和消费者能够更好地适应。

铜的争议也延伸到了其他矿物。研究小组还使用损失模型来计算其他矿产资源，如石油和锂。这些资源也面临着消费的指数增长。

目前还不错。

过去，技术乐观主义者对铜的看法可能是正确的。从18世纪中叶到现在，除了在世界大战和经济危机期间，铜产量几乎沿着指数曲线飙升。然而，随着铜矿的开采，其丰富度和品位的下降更加令人印象深刻。

任何矿产资源的开采都是首先选择最丰富和容易开采的矿层，因此铜矿石的品位从19世纪末的10% ~ 20%下降到20世纪初的2% ~ 3%。根据2013年发表在《国际可持续发展杂志》上的澳大利亚莫纳什大学资源地质学家加文·穆德收集的数据，自20世纪90年代中期以来，世界铜品位已降至不到1%，并继续下降。

《科学》杂志报道说，尽管可开采的矿石越来越少，迫使矿工们从几千米深的露天矿坑中挖出富含岩石的矿石，但自上世纪初以来，铜的价格一直呈下降趋势。多种因素导致铜价下跌。地质学家发现了一种新型铜矿(斑岩铜矿)，它已成为世界上大多数铜的来源。设备制造商生产了巨大的叉车和自卸卡车来处理斑岩矿石。化学工程师开发了堆浸和其他技术来从低品位矿石中提取铜。

在去年10月举行的美国地质学会会议上，由地质学家简·哈马斯特罗姆(Jane Hammarstrom)率领的美国地质调查局专家小组报告了他们对将被发现的斑岩铜矿床的新评估结果，这些斑岩铜矿床在目前的技术条件下可以进行经济开采。通过从地质角度推测世界上可能储存的铜矿量，专家组估计仍有22亿吨经济上可开采的铜有待开发。根据目前的生产力，铜在世界上可以使用125年。

然而，世界铜矿的未来并不像至少125年的供应量那样乐观。首先，未来世界上将会有更多的人，到2050年，世界人口可能会增加三分之一。此外，预计更大比例的人口将享受更高的生活质量，这意味着今天的人均铜消费量更高。随着资源的枯竭，世界铜产量迟早将无法满足人们的需求。到那时，铜产量将达到峰值，并最终开始下降，这种模式类似于20世纪70年代美国的石油产量。

没那么快

对于任何一种资源，高峰期的到来取决于地质、经济和技术的动态影响。澳大利亚悉尼科技大学的资源建模师史蒂夫·莫尔开发了一个数学模型，该模型综合了诸如预期需求和预期储量等因素来评估矿产产量。理论上，这类似于评估峰值石油产量的哈伯特曲线。然而，莫尔模型已首次应用于其他矿产资源，并不假设无限的资源供应。

目前，莫尔和马德已与澳大利亚联邦科学和工业研究组织的资源专家斯蒂芬·诺思、莫纳什大学的韩哲·翁和悉尼科技大学的达米安·朱尔科一起将莫尔模型应用于铜矿领域。该研究小组使用了一个由穆德和翁于2012年编辑出版的可提取铜数据库。

Mohr等人假设人均铜矿开采需求将继续以每年1.6%的历史速度增长，到2100年，世界人口将从现在的71亿增加到100亿。研究人员建立了一个模型来模拟每个国家过去的铜消耗量和铜矿类型，以便进行实际计算。该模型表明，不断增长的需求导致现有矿藏产量的增加和新矿藏的开采。当然，这个模型也带来了一些好消息。未来20-30年，铜产量将满足预期的消费需求。

“作为一个社会，我们倾向于低估地下埋藏了多少铜，以及创新型社会能够开采到什么程度。”蒂尔顿说。他指出，在20世纪70年代，美国地质调查局估计，在当时的技术条件下，可以开采大约16亿吨铜。现在这个数字已经上升到31亿吨。蒂尔顿提到，即使不包括分布在海底洋中脊的铜，这个数字“很可能会再次翻倍”

Graedel不这么认为，他说世界上几乎已经完全勘探了铜矿，大多数丰富的矿藏已经被发现。他还指出，尽管会发现许多新的矿床，但规模可能相当小。

高峰过后

无论铜产量何时达到峰值，都会带来变化。1793年，美国铜币至少含有88%的铜。到1982年，硬币含有97.5%的锌和2.5%的铜，其中大部分被镀铜，以防止人们通过熔炼硬币来获得铜。

在某些领域，替代材料可以替代铜，但并非所有领域都能轻松使用替代品。Graedel和他的同事在2013年12月2日发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文中指出，铜是四种金属(铜、铬、锰和铅)之一，“目前在主要应用领域没有很好的替代品”。

相比之下，回收更有前景。铜已经成为仅次于铁和铝的第三大回收金属。Graedel说大约50%的废铜被回收。*可以通过产品设计法，使回收汽车铜线变得更容易、更便宜，并最终进一步提高这一数字。此外，Graedel提到，由于缺乏资源而导致的价格上涨将进一步促进回收利用。

在消费(增加成本)和新技术(增加供应和降低价格)的竞争中，铜不是唯一的金属资源。例如，尽管价格飙升，黄金产量在过去十年保持稳定。石油生产的命运一直牵动着人们的心。“峰值理论家”认为，世界石油产量正处于或接近峰值，每桶100美元的价格已经证明，紧缩已经开始。然而，莫尔的模型并不悲观。它预测石油产量峰值将在2019年到来。

此外，该模型显示，煤炭产量将很快成为一个废动力，世界将在2034年看到煤炭产量的峰值。莫尔的最新评估结果显示，几乎所有的化石燃料生产将在2030年达到峰值。该研究还发现，只有锂，一种用于电动和混合动力汽车的电池的基本元素，有望在本世纪上市。

无论如何，在接下来的几年里，人们需要继续关注石油和黄金的产量，铜产量的峰值也会随之而来。(张张)

《中国科学日报》(2014年2月17日，第三版国际版)