中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 近年來，隨著全球應對氣候變化壓力和政策力度的加大，以風電、光伏、電動汽車、高效儲能、永磁電機等為代表的綠色低碳轉型成為全球共識。例如，國際能源署《2050年凈零排放：全球能源行業(yè)路線圖》預測，到2030年電動汽車在全球汽車銷量中的占比將從5%左右上升至60%以上，到2050年全球90%的電力生產(chǎn)來自可再生能源，其中風能和光伏發(fā)電占70%。同樣，清潔能源和低碳技術的發(fā)展是我國實現(xiàn)“雙碳”目標的重要基礎和全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的內在要求。全球綠色低碳轉型將拉動關鍵金屬消費大幅增長，如電動汽車發(fā)展依賴鋰、鈷、鎳等電池材料，海上風機需要稀土永磁，燃料電池和氫能發(fā)展離不開鉑族元素。國際能源署2050年凈零排放情景下，僅2020—2030年鋰、鈷、鎳、銅、錳和稀土等關鍵金屬的市場規(guī)模就將增加近6倍以上。

然而，與傳統(tǒng)化石能源面臨的供需錯位和產(chǎn)地集中等挑戰(zhàn)類似，支撐清潔能源和低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的關鍵金屬礦產(chǎn)如鋰、鈷、鎳、稀土、鉑等，儲量高度集中于智利、剛果、印尼、澳大利亞、中國和南非等國家，而消費卻主要在美國、歐盟和中國。與此同時，百年變局和世紀疫情交織，俄烏沖突等引發(fā)地緣沖突加劇，國際局勢發(fā)生深刻復雜變化，保障關鍵能源、資源和供應鏈安全挑戰(zhàn)愈加凸顯。面對綠色低碳轉型的緊迫性和關鍵金屬安全挑戰(zhàn)的嚴峻性，通過多種途徑保障清潔能源供應鏈和關鍵金屬安全已成為美國、歐盟等西方發(fā)達國家和地區(qū)在國家安全層面的戰(zhàn)略共識。

從傳統(tǒng)碳基化石能源向新型金屬基清潔能源轉型，其本質優(yōu)勢之一在于，清潔能源系統(tǒng)所消耗的金屬在理論上可以無限循環(huán)利用。因此，確保綠色低碳轉型的關鍵金屬安全，既需要開源、節(jié)流和進口多元化等與傳統(tǒng)化石能源安全相似的戰(zhàn)略舉措，也需要將循環(huán)利用提升到確保關鍵金屬供應韌性的戰(zhàn)略高度。當前，以美歐為代表的西方國家，在戰(zhàn)略上高度重視關鍵金屬循環(huán)利用。例如，2021年2月美國總統(tǒng)拜登簽署第14017號行政令《美國的供應鏈》（America’s Supply Chain），要求在100天內對關鍵礦產(chǎn)和材料供應鏈的脆弱性進行評估，評估報告中循環(huán)利用（recycling）一詞出現(xiàn)了193次。

有鑒于此，本文通過梳理關鍵金屬循環(huán)利用的潛力、挑戰(zhàn)及主要發(fā)達國家的應對戰(zhàn)略，為我國關鍵金屬循環(huán)利用戰(zhàn)略和對策制定提供借鑒，以期助力我國實現(xiàn)廣泛而深刻社會變革基礎上的“雙碳”目標和世界百年未有之大變局背景下的綠色低碳轉型。文中討論適用于所有廣義上與綠色低碳轉型相關的關鍵金屬，既包括目前探討較多的清潔能源技術關鍵金屬，也包括如醫(yī)療器械、人工智能、航空航天等新興產(chǎn)業(yè)技術中所涉及的關鍵金屬。

歷史經(jīng)驗和未來需求表明，關鍵金屬循環(huán)利用潛力巨大

循環(huán)利用已成為保障金屬供應安全、減少采礦影響的重要補充和必要手段

金屬具有循環(huán)利用的典型特征。從鐵、鋁、銅等大宗金屬和金、鉑、鈀等稀貴金屬生產(chǎn)消費發(fā)展的歷史經(jīng)驗來看，循環(huán)利用已經(jīng)成為保障金屬供應安全的重要補充和必要手段。當前，全球每年從新廢（生產(chǎn)、鍛造和制造等消費前環(huán)節(jié)）和舊廢（消費后報廢產(chǎn)品）金屬廢料中回收約6.3億噸鋼鐵、2057萬噸鋁、870萬噸銅。目前，全球18種金屬的廢棄階段回收率（再生金屬占產(chǎn)生金屬廢料總量的比重）可超過50%，包括鋼鐵、鋁、銅、鈷、鉻、金、鉛、錳、鈮、鎳、鈀、鉑、錸、銠、銀、錫、鈦、鋅，其中鈮、鉛、釕的二次資源供應占比（再生金屬占金屬總供應量的比重）超過50%，其余13種金屬的二次資源供應占比為25%—50%。從總量來看，我國金屬回收（包括回收進口廢料）占全球較大比例，2019年回收約2.4億噸鋼鐵、607萬噸鋁、215萬噸銅、237萬噸鉛和140萬噸鋅。

國家經(jīng)濟的發(fā)展通常會同時增加金屬循環(huán)利用的潛力。以銅為例（圖1和2），隨著一國國內生產(chǎn)總值（GDP）增長，人均銅報廢量從低于2.5千克/人（如南非、印度、巴西）穩(wěn)步增長到10—15千克/人左右（大多數(shù)發(fā)達國家）。當前，全球銅廢棄階段回收率約為40%，二次資源供應占比約為32%。其中，德國、奧地利、瑞典等發(fā)達國家具有技術優(yōu)勢，新廢銅廢棄階段回收率（>90%）明顯高于其他國家。美國、加拿大、澳大利亞等國舊廢銅廢棄階段回收率（<10%）較低；相反，中國由于較高的社會回收率及進口消納部分發(fā)達國家廢料，日本、德國等國由于較嚴格的資源環(huán)境政策，舊廢料廢棄階段回收率（20%—80%）較高。綜合來看，奧地利、中國、日本、德國等具有較高的二次資源供應占比，近年來已經(jīng)上升到50%左右。

金屬循環(huán)利用對于降低金屬采礦和原生生產(chǎn)的能耗和碳排放至關重要。例如，通過礦石轉爐煉制是通過廢鋼電爐生產(chǎn)鋼單位能耗的2.5倍，因此每回收1噸廢鋼可節(jié)約1.5噸二氧化碳、1.4噸鐵礦石和740千克煤炭，每年回收的6.3億噸廢鋼相當于減少9.45億噸碳排放。廢鋁循環(huán)利用相比原鋁生產(chǎn)減少95%的能源消耗，因此每回收1噸廢鋁可節(jié)約16噸二氧化碳，每年回收的2057萬噸廢鋁相當于減少4億噸碳排放。金屬循環(huán)利用的這種巨大環(huán)境優(yōu)勢，進一步促使各國將循環(huán)利用作為同時保障金屬供應安全與減少環(huán)境影響的戰(zhàn)略手段。

綠色低碳轉型驅動關鍵金屬消費大幅上升，循環(huán)利用潛力巨大

雖然當前全球鋰、稀土等關鍵金屬回收利用率仍較低，但從中長期來看，綠色低碳轉型將驅動關鍵金屬消費長期大幅上升，循環(huán)利用潛力不斷釋放，二次資源供應將發(fā)揮越來越重要的作用。綜合多種預測，2010—2050年，全球大宗金屬鐵、鋁的年需求量將增長2—5倍，分別達到22億—52億噸與0.75億—2.15億噸；銅的年需求量將增長2—8倍，達到0.27億—1.20億噸（圖3）。其中，銅是綠色低碳技術中應用最廣、需求增長最快的金屬；預計到2040年，全球太陽能光伏、風力發(fā)電新增產(chǎn)能對銅的需求量都將增長2—3倍，分別達到約80萬—100萬噸、40—60萬噸。動力電池關鍵金屬中，鋰的增速最快，年需求量將增長7—58倍，達到20萬—163萬噸；鈷的年需求量將增長5—14倍，達到42萬—126萬噸；鎳的年需求量將增長3—6倍，達到450萬—1000萬噸。風能永磁電機關鍵金屬中，釹的年需求量將增長2—7倍，達到6萬—24萬噸；鏑的年需求量將增長2—25倍，達到0.3萬—5.0萬噸。光伏技術關鍵金屬中，絕對消費量雖不大，但因其極高的產(chǎn)品附加值和極大的增幅，鍺、碲、銦的年需求量將分別增長70倍、13—138倍、2—11倍。尤其值得注意的是，中國是大宗金屬與關鍵金屬的主要消費者。據(jù)預測，到2030年，中國大宗金屬鐵、鋁、銅的需求量將達到7.7億噸、4500萬噸、1350萬噸，占全球總需求量的20%—40%；關鍵金屬鋰、鈷、鎳、鉑的需求量將達到60萬噸、270萬噸、190萬噸，占全球總需求量的40%—80%。

未來20—30年，隨著關鍵金屬消費逐漸趨穩(wěn)，社會在用存量中的金屬資源逐漸作為二次資源釋放出來，關鍵金屬再生供應潛力將大幅上升。據(jù)預測，2050—2060年，全球再生鋼鐵產(chǎn)量將超過原生鋼鐵產(chǎn)量，人類可能邁入廢鋼循環(huán)利用時代。同樣地，全球鋰報廢量將在2030年達到11萬噸，在2050年達到40萬噸，鋰的二次資源供應占比將在2050年達到23%；2020—2050年，鈷的累積二次資源供應占比將達到66%，到2050年，僅電動汽車電池回收就可以滿足當年26%—44%的鈷需求。

循環(huán)利用已成為主要發(fā)達國家保障關鍵金屬供應安全的戰(zhàn)略共識

早在20世紀中期，以美國、歐盟、日本為代表的發(fā)達國家和地區(qū)即開始關注關鍵金屬的循環(huán)利用，并在近年來逐漸上升到國家戰(zhàn)略高度。例如，美國在2021年發(fā)布行政令《美國的供應鏈》（America’s Supply Chain），2022年宣布向兩大項目——開展從電池中回收鋰、鈷、鎳和石墨，開展從煤灰和礦山廢料中回收稀土等關鍵礦物分別投入1.4億美元和30億美元。2022年5月，歐盟發(fā)布的《清潔能源金屬：解決歐洲原材料挑戰(zhàn)的途徑》（Metal for Clean Energy: Pathways toSolving Europe’sRaw Materials Challenge）指出，循環(huán)利用是實現(xiàn)歐洲清潔能源關鍵金屬戰(zhàn)略自主的關鍵所在，到2050年，循環(huán)利用可以滿足歐洲45%—65%的基本金屬需求、77%的電池金屬需求及200%的稀土需求。日本于2020年出臺的《日本全球資源新戰(zhàn)略》也明確指出促進關鍵金屬循環(huán)再生的戰(zhàn)略意義，并包括提高冶煉技術效率、重點促進稀土循環(huán)再生、提高項目經(jīng)濟效益等具體舉措。

從科技和研發(fā)投入角度看，循環(huán)利用已成為發(fā)達國家針對關鍵金屬科研投入中最多的生命周期階段，超過探-采-選礦、加工制造等階段。以歐盟為例，自20世紀80年代以來，歐盟大力投入關鍵金屬循環(huán)利用研發(fā)，累計經(jīng)費投入已超過1.1億歐元，項目涉及稀土、銦、鈷、銀、鎵、硅等超過15種關鍵金屬的循環(huán)再生技術與管理（圖4）。例如，作為歐盟近年資助的關鍵金屬循環(huán)利用的代表項目之一，SUSMAGPRO于2019年立項，以德國高校牽頭，多國企業(yè)、高校、科研單位共同參與，資助金額達1400萬歐元，旨在促進以歐洲回收的釹磁鐵為基礎建立稀土二次資源供應鏈。此外，依托ProSUM兩期項目，歐盟還建立了包括含關鍵金屬產(chǎn)品的城市礦山數(shù)據(jù)平臺（Urban Mine Platform），形成了“產(chǎn)-學-研”一體化的知識傳播及轉化體系。

從技術專利角度看，在長期研發(fā)投入下，西方發(fā)達國家在關鍵金屬循環(huán)利用專利方面形成了較大歷史優(yōu)勢。過去20年，全球關鍵金屬循環(huán)利用相關專利家族數(shù)公開總量已超過15萬件，其中美國、日本、歐洲、韓國長期占據(jù)主導地位。2013年以后，中國的關鍵金屬循環(huán)利用專利迅速增加，至今已占到80%以上（圖5）。然而，盡管在專利授權及公開數(shù)量上中國開始占據(jù)主導優(yōu)勢，但技術轉化仍存在不足。以稀土釹元素為例，中國在釹元素的全生命周期各個階段（包括永磁及永磁零件的生產(chǎn)、加工制造、循環(huán)再生）仍需要大量的技術進口。

全球及我國關鍵金屬循環(huán)利用面臨的主要問題與挑戰(zhàn)

金屬循環(huán)利用受報廢產(chǎn)品的社會回收率和回收后的分離處理提取率兩方面影響。報廢產(chǎn)品社會回收率與社會經(jīng)濟和管理政策等多種因素相關，而分離提取率則主要受技術經(jīng)濟條件限制。總體來講，目前關鍵金屬全球社會回收率仍不高，拆解處理難度較大，分離處理和提取的精度和深度不足，循環(huán)再利用品質與成本難以滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)關鍵材料要求。隨著關鍵金屬應用產(chǎn)品多樣性、技術復雜性進一步增加，全球產(chǎn)業(yè)鏈愈發(fā)復雜，全球尤其是中國等發(fā)展中國家關鍵金屬循環(huán)利用面臨的技術、經(jīng)濟和管理挑戰(zhàn)仍然巨大。

關鍵金屬應用量小面廣、產(chǎn)品多樣、技術復雜，回收技術經(jīng)濟成本高成為最大共性挑戰(zhàn)

隨著科技高速發(fā)展和消費持續(xù)升級，關鍵金屬被廣泛應用于各種綠色低碳產(chǎn)品如風電、光伏、電動汽車等，以及新興產(chǎn)業(yè)技術如醫(yī)療器械、人工智能、航空航天等，雖然通常用量較小，但是在各部件中分布廣泛、功能關鍵。越發(fā)多樣化的產(chǎn)品（如更新?lián)Q代的電子產(chǎn)品和不同類型的充電樁）不但縮短了產(chǎn)品使用周期，也加大了報廢產(chǎn)品的社會回收難度，增加了產(chǎn)品回收和循環(huán)過程中的分類和物流成本。同時，隨著產(chǎn)品技術復雜性增加，報廢產(chǎn)品中各類金屬的分離處理難度越來越大，關鍵金屬回收和循環(huán)利用的技術成本也隨之上升。

在此背景下，我國關鍵金屬循環(huán)利用面臨的挑戰(zhàn)突出。能夠平衡關鍵金屬回收成本的大型企業(yè)會受物流成本和生產(chǎn)能力限制而不能覆蓋全部區(qū)域，本地的中小企業(yè)又會因技術落后等問題而面臨高昂的處理成本。以磷酸鋰動力電池的回收為例，目前很多中小企業(yè)在回收環(huán)節(jié)中會忽視其中鋰的價值，將其作為普通廢鐵處理，不但降低了循環(huán)利用的經(jīng)濟價值，還會對環(huán)境造成二次污染。

全球金屬產(chǎn)業(yè)鏈復雜交錯，循環(huán)利用發(fā)展水平不均衡，加大循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展風險

從全生命周期看，金屬可以沿區(qū)域內產(chǎn)業(yè)鏈上、下游和區(qū)域間貿易2個維度流動。隨著全球貿易網(wǎng)絡深刻變化，各國關鍵金屬相關產(chǎn)業(yè)從生產(chǎn)、加工、使用到回收等多環(huán)節(jié)常呈現(xiàn)錯位發(fā)展。以銅為例，智利是世界上最大的銅生產(chǎn)國，中國是最大的銅消費國，而在銅的回收階段，德國、奧地利、瑞典等發(fā)達國家擁有更高的二次資源回收率。同時，關鍵金屬產(chǎn)業(yè)鏈上各主體利益復雜交錯，產(chǎn)業(yè)鏈任何一環(huán)出現(xiàn)的問題都可能沿整個產(chǎn)業(yè)鏈傳導，影響下游金屬循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，關鍵能源金屬中不少是伴生金屬，其聯(lián)合生產(chǎn)機制決定了大宗金屬（如鋁）去產(chǎn)能或加大循環(huán)利用力度，可能會削弱所關聯(lián)關鍵金屬（如鎵）循環(huán)利用的潛力。

面對發(fā)展中國家和發(fā)達國家在關鍵金屬循環(huán)利用上的技術代差和發(fā)展中國家逐漸執(zhí)行更加嚴格的環(huán)境標準（如中國的“禁廢令”），傳統(tǒng)金屬回收所依靠的“出口轉移”和發(fā)展中國家消納模式面臨很大挑戰(zhàn)。此外，受新冠肺炎疫情、地緣沖突、貿易政策變動等因素影響，產(chǎn)業(yè)鏈上、下游公司面臨的經(jīng)濟、環(huán)境和社會風險持續(xù)增加，原材料與產(chǎn)品價格震蕩波動，加重了我國金屬循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展風險。

我國關鍵金屬循環(huán)利用相關管理政策仍待完善，動態(tài)性和配套性不強

與歐、美、日等發(fā)達國家和地區(qū)相比，中國等大多數(shù)發(fā)展中國家還沒有系統(tǒng)完整的關鍵金屬循環(huán)利用管理政策。同時，未來需求、循環(huán)利用潛力和技術的動態(tài)變化，加大了配套管理政策并最大程度促進循環(huán)利用、保障供應安全的難度。例如，引入延長使用壽命、梯級利用、再制造等循環(huán)經(jīng)濟策略，將在減少資源需求量的同時，延長關鍵金屬在社會在用存量中的服役時間，推遲循環(huán)再生潛力釋放和市場發(fā)展。如何應對這個窗口期需求激增與循環(huán)再生滯后效應的雙重脅迫，將對我國循環(huán)利用管理政策制定帶來嚴峻挑戰(zhàn)。

近年來，我國大力發(fā)展金屬循環(huán)再生產(chǎn)業(yè)，但目前銅、鋁、鉛等大宗金屬的再生利用仍以中低端為主，分選精度和深度不足，回收對象主要局限在易收集且分選處理技術相對成熟的電子產(chǎn)品。而對回收難度高且收集過程中物流、管理挑戰(zhàn)大的產(chǎn)品，例如風電、光伏、氫能、儲能等高技術附加值和清潔能源技術產(chǎn)品與基礎設施，關注度較低。同時，現(xiàn)有循環(huán)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)主要密集分布在長三角城市群和京津冀城市群等較發(fā)達地區(qū)，而中西部地區(qū)的循環(huán)再生產(chǎn)業(yè)布局密度仍較低，如何適配未來區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和關鍵金屬回收物流與產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化仍需探討。

對策與建議

未來20—30年，綠色低碳轉型將既是全球社會經(jīng)濟發(fā)展的最重要公約數(shù)，又是大國技術和產(chǎn)業(yè)競爭的新高地。在這一背景下，關鍵金屬循環(huán)利用已被主要發(fā)達國家提升到保障清潔能源轉型和產(chǎn)業(yè)鏈安全的戰(zhàn)略高度。中國作為最大的清潔能源和低碳技術（如光伏、風能、電動汽車等）投資國、生產(chǎn)國和應用市場，已經(jīng)并將繼續(xù)成為全球最大的關鍵金屬消費國。面對需求的快速增長，部分關鍵金屬國內供給不足，國際爭奪加劇，短期內無法替代，如何從戰(zhàn)略和戰(zhàn)術層面確保社會蓄積的關鍵金屬高效、清潔和永續(xù)循環(huán)利用，是我們進入金屬基能源時代急需回答的時代之問。基于以上分析，本文提出4點對策和建議。

加大頂層設計和系統(tǒng)考慮，立足大國競爭和國家安全高度構建我國關鍵金屬循環(huán)利用戰(zhàn)略。深刻把握關鍵金屬物質循環(huán)本質規(guī)律，考慮開采、生產(chǎn)、加工、制造、使用、廢物管理和回收的全生命周期過程，系統(tǒng)全面構建我國關鍵金屬循環(huán)利用戰(zhàn)略；探索高層級協(xié)調和跨部門保障機制，借鑒中央全面深化改革委員會《關于全面加強資源節(jié)約工作的意見》等，制定上下游一體、產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)聯(lián)動的關鍵金屬循環(huán)利用促進政策；加強關鍵金屬循環(huán)利用戰(zhàn)略與綠色低碳轉型戰(zhàn)略等既有國家戰(zhàn)略的深度融合與協(xié)調，實現(xiàn)以“雙碳”目標驅動循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展；面向百年變局背景下的大國競合，打造完善包括減量、提效、替代、多樣化和循環(huán)利用在內的關鍵金屬安全保障全維度戰(zhàn)略工具箱。

基于我國不同關鍵金屬供需安全態(tài)勢，區(qū)別制定有針對性的循環(huán)利用對策。對于我國的短缺關鍵金屬（如鈷、鉑等），要從外交、經(jīng)濟等多維度綜合發(fā)力，充分考慮國際國內兩個市場、兩種資源，既加快國內循環(huán)利用產(chǎn)能布局，又鼓勵企業(yè)走出去，不斷拓展海外循環(huán)利用產(chǎn)能合作，同時確保資源安全和產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。對于我國的優(yōu)勢關鍵金屬（如稀土、鎢等），一方面要綜合考慮原生、再生成本和產(chǎn)能布局，保障國際市場穩(wěn)定和我國的主體供應地位，另一方面也要未雨綢繆，從環(huán)境挑戰(zhàn)、技術競爭和國家產(chǎn)業(yè)鏈安全出發(fā)，穩(wěn)健促進國內循環(huán)利用產(chǎn)能發(fā)展。

探索“政用產(chǎn)學研”多主體協(xié)同創(chuàng)新合作體系，培育關鍵金屬循環(huán)利用合作平臺和競爭優(yōu)勢。構建循環(huán)利用產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新和合作平臺，落實完善生產(chǎn)責任延伸制度、產(chǎn)品生態(tài)設計和產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)管理；探索成本補貼、稅收優(yōu)惠等激勵政策，支持關鍵金屬產(chǎn)品高效收集、分類和運輸，提高關鍵金屬循環(huán)利用技術經(jīng)濟可行性；通過全生命周期過程標準化設計和技術研發(fā)聯(lián)動，開發(fā)高效、經(jīng)濟和標準化的回收流程，創(chuàng)新“互聯(lián)網(wǎng)+回收”等多渠道回收模式；為消費者購買賦權，標注產(chǎn)品壽命、更換和維修服務、能耗和循環(huán)材料含量等，通過多渠道促進循環(huán)利用產(chǎn)品購買、使用和公眾循環(huán)利用習慣。

加大科技研發(fā)，建立關鍵金屬循環(huán)利用重點技術目錄和重點產(chǎn)品監(jiān)管追蹤體系。加大循環(huán)利用科技研發(fā)投入，實現(xiàn)循環(huán)利用關鍵技術突破，打牢提升關鍵金屬循環(huán)利用率和競爭優(yōu)勢的關鍵科學和技術基礎；運用區(qū)塊鏈等技術為光伏、風能、動力電池等重點產(chǎn)品的關鍵部件建立“護照”，以在全生命周期內識別和跟蹤其化學成分、來源和廢舊產(chǎn)品健康狀況，加強信息公開、數(shù)據(jù)共享，以點帶面促進提高關鍵金屬循環(huán)利用率。

（作者：劉剛，北京大學城市與環(huán)境學院；劉立濤、歐陽鋅、李想，中國科學院地理科學與資源研究所；劉仟策，丹麥南丹麥大學；閆強，中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所。《中國科學院院刊》供稿）

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