海底撈“碲”:會是太陽能進化的捷徑嗎?

責任編輯:editor006

作者:喬恩?梅杰

2017-07-10 16:33:36

摘自:中外對話

導(dǎo)讀:從深海海床采掘的高純度碲礦是高效太陽能光伏板的核心原料。

科學家剛剛發(fā)現(xiàn)了大量碲礦藏,這種稀有金屬是發(fā)展尖端太陽能技術(shù)的關(guān)鍵元素。作為太陽能領(lǐng)域的專家,我應(yīng)該感到高興。但問題在于:這次發(fā)現(xiàn)的碲礦位于海底,那里還未曾被人類打擾。

人們常常理想化地認為太陽能是一種完美的清潔能源。陽光直接轉(zhuǎn)化成電能,不產(chǎn)生排放,沒有石油泄漏或污染,完全清潔。然而,這種看法忽略了太陽能電池板的復(fù)雜生產(chǎn)程序。

太陽能發(fā)電的確清潔無污染,但生產(chǎn)太陽能發(fā)電設(shè)備所需的一些材料卻是有毒或是稀有的。就拿碲化鎘薄膜太陽能電池這一技術(shù)來說,其中就需要用到有毒的鎘和稀有的碲化物。

碲化鎘薄膜屬于第二代“薄膜”太陽能電池技術(shù),其光吸收能力遠勝于目前大多數(shù)太陽能電池使用的晶硅,因此吸收層不需要像現(xiàn)在這么厚。一層僅千分之一毫米厚的碲化鎘薄膜的光吸收率就能達到約90%。相比晶硅薄膜,碲化鎘薄膜價格低,易安裝,且用料更少。

因此,碲化鎘薄膜成為首個完成從實驗室研究到大批量生產(chǎn)飛躍的薄膜技術(shù)。碲化鎘太陽能電池組件目前約占全球太陽能設(shè)施的5%,且從某種角度來看其發(fā)電成本要比晶硅技術(shù)更低。

用貴金屬造高效光伏板,合算嗎?

但碲化鎘薄膜的致命要害在于碲本身,它是地球上儲量最稀少的金屬之一。一項以如此稀有的金屬為原料的技術(shù),是否值得大規(guī)模開發(fā),我們必須三思而行。

對這一問題的看法歷來都有分歧。碲金屬的儲量是個大問題,但反對意見認為之所以稀少是因為從未有人積極尋找過新的碲儲備。畢竟,鉑和金也都是類似的稀有金屬,但對珠寶和催化轉(zhuǎn)換器(鉑的主要用途)的需求令我們實際上總能到足夠的鉑和金。

位于非洲西北海岸附近的海底山脈:熱帶海底山被發(fā)現(xiàn)含有高純度的碲礦。(圖片來源:Google Earth)

來源:中外對話喬恩?梅杰

導(dǎo)讀:從深海海床采掘的高純度碲礦是高效太陽能光伏板的核心原料。那么問題來了,減碳與海底環(huán)境保護,孰輕孰重?

大西洋海底山脈大量碲礦藏的發(fā)現(xiàn)仿佛證明了,需求會帶動探礦的發(fā)展。據(jù)參與發(fā)現(xiàn)碲礦的MarineE-Tech項目的英國科學家證實,此次發(fā)現(xiàn)的碲礦石純度尤其高。大多數(shù)碲都是銅礦開采的副產(chǎn)品,因此產(chǎn)量相對較低,而此次海底礦藏樣本中的碲含量純度比陸地上高出了5萬倍。

采掘海底礦藏將會非常困難,且對環(huán)境構(gòu)成極大的威脅。發(fā)現(xiàn)碲礦的海底山脈頂部位于海平面以下1000米,距離最近的陸地數(shù)百英里之遙。

即便在干燥的陸地上,采礦對環(huán)境而言也絕非好事,不僅迫使當?shù)厣鐓^(qū)遷移,毀壞森林,給大地留下巨大的傷痕,而且無論如何防范,都極易導(dǎo)致地下水污染,

在深海又如何呢?考慮到這一過程涉及的技術(shù)挑戰(zhàn)和海底原始生態(tài)系統(tǒng),我認為大多數(shù)人都能直觀地猜想到深海采礦可能帶來的破壞性影響。難怪雖然巴布亞新幾內(nèi)亞等地沿海有開采的計劃,但都還沒有真正執(zhí)行。事實上,沒有跡象表明,近期內(nèi)我們能夠在如此深的海底采掘碲礦。

然而,這種資源的存在,或者說風力渦輪機、電動汽車電池這種依靠稀有材料或高風險工業(yè)流程的產(chǎn)品的存在,引出了一個有趣的問題:這些都是有用的低碳技術(shù),但它們是否也需要遵守環(huán)境倫理?

如何看待光伏組件生產(chǎn)過程的污染?

常有人認為,從事可再生能源相關(guān)工作的人都是穿著涼鞋、熱衷環(huán)保的左翼分子,但事實并非如此。畢竟,可再生能源行業(yè)現(xiàn)在很大,它的終極目標是取代化石燃料,所以我們有理由擔心這種擴張可能會伴隨著法規(guī)的松懈。

我們知道太陽能在根本上是好的,但我們真的能只看結(jié)果不看過程嗎?或者更直白地說:如果大規(guī)模生產(chǎn)太陽能電池板的前提是開展與化石燃料行業(yè)規(guī)模類似的采礦和鉆探,相關(guān)的隱患也不會少,這我們能忍受嗎?

依我看,答案無疑是肯定的,我們別無選擇。畢竟大規(guī)模使用太陽能仍能抹去我們的碳排放,有助于遏制全球變暖和隨之而來的災(zāi)難。

令人欣慰的是,隨著太陽能行業(yè)的日漸成熟,它的起點也更高、更環(huán)保。例如,碲化鎘發(fā)電組件的成本之一便是材料的回收,像碲這樣的稀有資源能夠在電池板20多年的壽命到期后回收利用(相比之下,化石燃料發(fā)電過程中,原材料化為熊熊的火焰和大量的碳,無法回收)。

與石油或煤炭行業(yè)相比,太陽能電池板相關(guān)采礦造成的影響可能極小,但并非毫無影響。隨著可再生能源技術(shù)的地位越來越重要,我們或許得調(diào)整自己的預(yù)期,把這一點也考慮進去。

在一定程度上,采礦尋找太陽能或風能所需的材料會造成破壞,一些工業(yè)生產(chǎn)過程也并非零污染。兩害相權(quán)取其輕,這可能是我們必須接受的浮士德契約。很不幸,沒有什么是完美的。

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