深海发现无限的可再生能源？深海矿藏丰富，是人类能源的希望 - 海底地热能资源

, S, [1 K. }+ J* a' T o3 T3 Z

' V+ Q5 C! K2 G9 [" |# i% v

为应对全球碳排放的问题，国际上一些学者在一些研究总已经开始探讨深海矿物是否能应对零碳排放的挑战。很明显，要实现本世纪任何有意义的净零碳排放目标，世界面临着关键元素供应短缺的问题。然而，深海海底蕴藏着数以十亿吨计的金属矿床，这些矿床可以保存着这种溶液。

随着人们认识到化石碳基燃料是环境上不可持续的能源后，就开始对全球气候造成不可控制的不利影响，因此才有了世界各国以及世界气候组织要求用可再生能源取代化石碳基燃料，以实现21世纪下半叶人类的零碳未来。

3 T: `) N6 z! n9 M+ r/ y

+ R3 ?+ z J/ x* z4 E* i( }

以可再生能源取代化石碳能源的雄心壮志，将伴随着对铜、镍、锌等金属和使可再生能源发电的关键元素需求的大幅增长。而其中许多元素相对稀少或仅限于全球极少数地区，包括：钴和锂（用于电动汽车电池）；碲（用于碲化镉薄膜、光伏发电）；钕和镝（用于风力涡轮机和电动机的永磁体）；重稀土元素（用于电子）和铂族元素（用于燃料电池和氢催化剂）。

/ J' V3 U @: S9 q* r8 O

世界上估计有20亿辆私家车需要电力来满足这一需求。据估计与今天的全球金属产量相比，最佳情况下需要126年的钴、62年的钕、45年的锂和31年的铜。要通过风力涡轮机为其提供动力，需要20年的钕和镝，或者使用CdTe型光伏太阳能，需要2000年的碲供应。

深海矿藏的应用潜力

( u2 s, b, t l" n, w

深海矿物富含这些关键元素。主要有三种类型的矿床。铁锰结核是富含镍、铜、钛、钴和重稀土元素的铁锰氧化物氢氧化物结核，发现于4000-6500米的深海海底。最著名的是位于墨西哥西海岸和夏威夷之间的克拉里昂-克利珀顿带（CCZ），约有210-300亿吨。秘鲁盆地约有60-90亿吨，而位于库克群岛附近的彭恩盆地约有50-70亿吨结核，资源潜力约为2100万吨钴（即210年的全球陆地生产）。

( ?2 j2 d( Z8 g- Q% Y" \ J! }( t

在印度洋，结核田价值较低，平均丰度低，约为5公斤/平方米。在世界范围内，铁锰结核是一个巨大的金属来源，其锰含量是陆地储量的10倍，钴含量是陆地储量的6倍，碲和钇含量是陆地储量的4倍，镍含量是陆地储量的3.5倍，铜含量是陆地储量的三分之一。

% W/ s0 Y4 d7 @* }! ?

富钴结壳有另一种类型的铁锰氧化物氧氢氧化物，厚达25厘米，形成于海山和水下山脊等岩石基底上。它们富含钴（0.5-1.2%）和其他关键元素，如碲、铂、稀土、钛、铊和镍。这些地壳遍布全球海洋，所有深度都在700米以下，但最古老的是西北太平洋的原始地壳带。它们含有超过一半的镍，五分之一的钛，是钇（和其他稀土元素）的三倍，是钴的七倍，是碲的23倍，是铊的3000倍。

8 i9 r8 f7 S( u% \! J: S6 L

海底块状硫化物及其含金属沉积物是强烈海底火山活动的产物，由高温（高达415°C）热液（黑烟）迅速形成。在所有海洋中，它们在1000至5000 m深度的海底上下形成直径100-300 m的沉积物。它们主要富含铁（高达32%）、锌（高达17%）、铜（高达13%）、金（高达13ppm）、银（高达2000ppm），硒、钴、铋、镉、镓、锗、锑、碲、铊和铟的浓度也有所提高。

* j' I* I- z3 f) Y6 k5 \8 X6 M

虽然目前的估计表明，可开采的海底块状硫化物约为6亿吨，但地热非活跃矿床的储量可能是活跃矿床的10倍，海底以下硫化物含量可能是活跃矿床的3至5倍，全球蕴藏着200至300亿吨矿石。

开发面临的挑战巨大

+ ?2 _- g$ K; v0 _" I

' Y3 s0 p9 r1 Z% x* P# V, C

近年来，全球新兴的深海采矿业面临三大挑战。首先是联合国国际海底管理局正在起草并将于2020年到期的规章的不确定性。第二，深海矿物勘探和开采仍然面临着相当大的技术挑战，深海矿物勘探和开采在地表以下数千米，近海数千公里。第三，保护环境是获得社会许可证的关键，为此需要做很多工作来确定潜在的危害以及如何减轻危害。

未来的选择

+ h( b( T, k K3 I" y

虽然铁锰结核最受关注，但富钴结壳最富，拥有全球最大的钴和碲资源，而且离陆地最近。这使得它们成为最有可能被开采的深海矿物。然而，仍然有一种深海资源几乎没有提及，但却是真正可持续的，并且具有实现（净）零碳未来的最大潜力。驱动热液喷口的高温地热能有可能产生无限功率的太瓦。利用这一技术，利用海上石油和天然气生产技术，并将其转化为可储存、可运输的燃料，如氢，构成了一种尚未开发和无限的可再生能源资源。

如果没有深海矿物，或许还有地热能源，就不可能实现净零碳经济。当然这可能不是一个受欢迎的信息，然而，因为替代方案仍然难以捉摸，迫切需要在这一领域进行深入的研究和开发。

$ p- M+ ~, J# D% d

/ n% U3 r# N2 j2 a1 k- j# S * T2 o/ b2 T, _, r