【科技．未来】转型绿能需大量矿石 深海挖矿较陆上环保是出路？
在全球暖化的威胁下，再生能源发展一日千里，然而，制作电动车电池和太阳能板等设备需要大量金属，加上来自手机和电脑等电子产品的需求有增无减，令到陆地上的矿坑日渐枯竭，如何满足未来的金属需求成为一大难题。部分国家及初创公司把目光放在深海，认为那里蕴含的金属资源比陆地更多，又可避免挖矿业主长年剥削矿工和童工问题，但深海挖矿殊不容易，商业挖掘最快要在2020年确立监管制度后才能展开，科学家亦警告深海挖矿或对海洋生态造成深远破坏。在保护海洋生态和转型绿能之间，我们要如何取舍？
当陆地上的矿工每天从日渐枯竭的矿坑中挖出仅余金属，一艘停泊在日本冲绳岛附近海域的船只，运输带上不断吐出含有锌、金、铜、铅等金属的黑色碎石。这些金属来自约1,600米深海，船上的工作人员遥控水底机器挖掘矿石，再吸上水面运走。
这是日本经济产业省与该国的石油天然气和金属矿物资源机构（JOGMEC）于2017年8月中至9月尾进行的先导测试。据英文《日本时报》（The Japan Times）报道，经产省估计，试验挖得的锌相当于日本一整年的用量。
“新的石油” 品质较陆上好
从深海挖掘金属不但有望令日本摆脱长期依赖进口金属的局面，或许更可以满足全球对金属愈来愈大的“胃口”。多个行业对金属需求庞大，其中之一是手机、电脑、智能手表等消费电子产品，例如电脑电路通常要用到金；电池原料需要镍、锰、锌、钴等，而铜则广泛用于各种接线。国际铜业协会澳大利亚分部行政总裁John Fennell于2017年估算，铜的全球每年需求将从2016年2,600万吨升至2030年4,000万吨。
这些海底金属亦对再生能源应用十分重要，制造太阳能板、风力发电机、电动车电池等需要大量金属。初创公司DeepGreen行政总裁Gerard Barron表示，一个5兆瓦（megawatt）的风力发电机就需要15吨锰、5吨镍和5吨铜建造，储存能量的电池也需要镍、锰、钴等来制造。
美国地质调查局（USGS）的资料显示，深海所含的镍、钴和稀有金属，多于陆地所有矿坑总和，有望成为未来的金属来源。USGS地质学家James Hein预期，到2030年，全球金属供应将有5%来自深海，并在2050年升至15%。Hein说：“我们需要金属，否则绿能科技、手机、电动车等基本上都要停止发展。我们要确保深海挖矿尽可能环保。”
英国地质调查局矿存与商品组长Paul Lusty则认为，海底金属比起陆地金属更符合碳效率（carbon efficiency）。例如陆上铜矿品质在过去十年就跌了25%，换言之，每公斤矿石所含的铜更少，需要更多能源来开采，增加碳排放。Lusty说：“相比陆上矿床，海底矿床有时含金属量更多，所以，只需要较少的矿石便能得到同等分量的金属，减少挖掘、碾磨，也意味着减少能源消耗。”难怪DeepGreen形容海底的金属为“未来金属”（metals for our future）：“它们是一个可持续星球所需的金属……是新的石油。”
多国觊觎 纷纷计划开采
海底金属的来源主要有三种。第一种是散落在逾100万平方公里海底平原、一颗颗黑色呈薯仔状的多金属结核（polymetallic nodules），这些结核要数以百万年才能沉积1厘米厚，大小从一粒豆至与足球相若。它们被一层约15厘米厚的海底泥覆盖，主要含有镍、钴、铜、锰等金属，可以浚挖（dredging）方式送上海面由船只运走，是最容易挖掘的海底金属。夏威夷南部与墨西哥西部之间的克拉里昂—克利伯顿断裂带（Clarion-Clipperton Fracture Zone）便藏有大量多金属结核。
第二种是海底块状硫化（seafloor massive sulfide，简称SMS）矿床，它们从一个个像烟囱般的海底热泉（hydrothermal vents）而来。当海水透过空隙流入海床底，经地热加热后，会连同海床岩石中的金属及沉淀的硫一同喷出，形成热泉，金属被海水冷却后会逐渐沉积成块状，并随板块移动而逐渐不再活跃，留下大量铜、锌、铅、金、银等。热泉通常位于1,000米至4,000米深海底，分布在大陆板块之间，例如大西洋中脊、印度洋脊和西南太平洋。
第三种是沉积于800至2,500米深海底山表面的富钴结壳（cobalt-rich crusts），是三者之中最难挖掘的。富钴结壳主要含有钴、镍、铜、钛、铂等金属，以及类金属碲（tellurium）。
不过，光是要找到金属矿物所在已经不容易，要找出SMS矿床更难上加难，因为它们只有约一个足球场大小，并被一层层海洋沉积物所遮盖。“现时的遥控感应勘探工具可测量不同热金属排放。但随着热泉老化，金属会被沉积物影响或覆盖，最终埋于海底而无明显痕迹。” Lusty解释。
即使找到矿物所在，还要判断它们有多大，才可估计出蕴含多少资源。日本地球科学总合研究所（JGI）新技术推进室室长浅川荣一解释，较可靠的方法是向海底发射声波，部分声波碰到金属矿物的坚硬表面后会反射：“利用水听器可感测到微弱而仔细的反射波，分析后便可得出水底图像。”英国国家海洋学中心（National Oceanography Centre）地质学家Bramley Murton的团队则选择向海底发射电磁波，侦测电阻系数和电位变化，从而得出金属位置。JOGMEC在2017年的测试也是用电磁波找出水底矿物。
多国政府和企业看中深海金属的价值，纷纷部署海底勘探及未来开采计划。日本经济产业省继2017年进行测试后，去年8月发表的《能源策略计划》写明将继续研究挖掘海底矿物。加拿大海底挖矿公司Nautilus Minerals早于2010年就构想，到巴布亚新几内亚对开、俾斯麦海（Bismarck Sea）Solwara 1区域的海底热泉挖掘金属，并于2012年建造了三部大型钻挖机器。Nautilus预期，每磅铜的成本可低至8美仙，比位于智利的全球最大铜矿埃斯康迪达（Escondida）的每磅1美元为低，惟公司现正陷入财困，若找到资金，可望于2020年展开挖掘。
美国军方承包商洛歇马丁（Lockheed Martin）子公司UK Seabed Resources亦从联合国辖下国际海底管理局（International Seabed Authority，ISA）取得准许，在克利伯顿断裂带两处共13.3万平方公里范围内勘探多金属结核。其他竞争者还有获全球最大货柜航运公司马士基（Maersk）和全球最大商品交易商嘉能可（Glencore）支持的DeepGreen、比利时海洋工程巨企DEME子公司Global Sea Mineral Resources、沙特阿拉伯的Manafai，以及中国中央企业中国五矿集团等。
上文节录自第150期《香港01》周报（2019年2月18日）《转型绿能VS海洋保育 深海挖矿陷两难》。
更多周报文章︰【01周报专页】《香港01》周报，各大书报摊、OK便利店及Vango便利店有售。你亦可按此订阅周报，阅读更多深度报道。相关文章：【科技．未来】深海挖矿或破坏生态百万年 转型绿能须放弃保育？
更多有关科技议题文章：以数码化身得“永生” 技术与数据监管成疑代孕犬如生育机器 复制宠物不如支持领养人脸辨识无法可依 是时候监管了？