随着世界争先恐后地用可再生能源取代化石燃料，新的研究表明，在深海海底发现的多金属岩石可以提供数亿吨重要的电池金属，用于存储能量和为电动汽车提供动力，而对气候的影响远小于从陆地上开采相同的金属。
同行评议的研究，在清洁生产杂志，是对电动汽车电池金属来源的比较生命周期评估，量化了在电池金属开采、加工和精炼过程中实现的直接和间接排放以及对碳封存服务的破坏。生产镍等金属的碳强度导致人们对低碳金属资源的兴趣日益浓厚，特斯拉(Tesla)的埃隆·马斯克(Elon Musk)最近请求签订“一份大合同”，以“高效且对环境敏感的方式”开采镍。随着特斯拉(Tesla)和北极星(Polestar)等电动汽车制造商率先开展透明度运动，并披露其车辆的终身碳足迹，这项新研究不仅考虑了人类操作产生的碳排放，还研究了生产电池金属的土地和海底用途的变化对生态系统碳封存服务的破坏。
题为《从陆地矿石和深海多金属结核生产电池金属的生命周期气候变化影响，论文从生产四种金属(镍、钴、锰、铜)的需求场景开始，以NMC 811阴极化学(80%镍、10%锰、10%钴)供应10亿节75千瓦时电动汽车电池。然后比较了从两种来源供应这四种金属对气候变化的影响:在陆地上发现的常规矿石和在4-6公里深的海底未附着的单一矿石中高浓度含有四种金属的多金属岩石。
“我们想评估使用陆地矿石或多金属结核的金属生产对气候变化的影响。从采矿到加工和精炼，我们量化了每种矿石类型的三个指标:直接和间接二氧化碳当量排放，对现有固碳存储的干扰，以及对未来碳固碳服务的干扰。这三个指标直接影响到剩余的全球碳预算，使其保持在1.5摄氏度以下，”该研究的主要作者、特拉华大学矿物、材料和社会中心的Daina Paulikas说。
研究发现，从结核中生产电池金属可以减少人类主动排放的CO2E降低70-75%，碳储存风险降低94%，碳封存服务中断率降低88%。“陆地矿商面临着矿石品位下降等挑战，因为金属浓度降低导致生产等量金属所需的能源、材料和土地面积增加。此外，与传统采矿相比，实际收集结核所需的能源、土地和废物足迹相对较低。在排放方面，即使我们假设背景电网完全淘汰了用于工艺输入的煤炭使用，我们的模型显示，从高级多金属结核中生产金属仍然可以产生70%的优势，”Paulikas说。
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“陆地和用于金属生产的海底碳汇发生了什么，是气候影响故事的另一个重要部分，”海洋生物学家、海洋健康指数联合创始人史蒂文·卡托纳博士说，他对这项研究做出了贡献。“在陆地上，碳储存在植被、土壤和碎屑中。在海底，碳储存在沉积物和海水中。从陆地矿石中生产10亿辆电动汽车所需的金属将破坏15.6万公里2陆地和2100公里2深海尾矿的海底处置。从结核中产生同样数量的碳将破坏508,000公里2海底的结核收集和9800公里2用于冶金加工过程中的土地。尽管对海底的破坏面积更大，但结核产生的金属对碳的破坏要小得多。这是因为海底沉积物每公里储存的碳少了15倍2比陆地生物群落的平均水平要高，目前还不清楚海底沉积物上升到地表并影响大气碳的机制。相比之下，在陆地上采矿需要清除森林、其他植被和表土，以获取矿石、储存废物和建设基础设施。在这个过程中，只要土地仍在使用，我们就会失去储存的碳，并破坏碳封存服务，这可能长达30-100年。”
研究人员发现，多金属结核可以为10亿辆电动汽车电池提供金属，减少高达11.6 Gt的CO2E与陆地源相比。考虑到全球变暖保持在1.5摄氏度的可能性为66%，剩余的碳预算仅为235亿吨，这意味着巨大的潜在节省。
保利卡斯说:“我们希望这项工作能激励其他人更深入地研究清洁能源转型的供应链分析，特别是关注生产像我们研究的这些关键矿物的影响。”“鉴于清洁技术对矿物的需求预计将增加500%，我认为我们有共同的责任从全球角度考虑，全面考虑矿物生产的各个方面，以确保这种资源密集型转型不会加剧气候变化。”
研究人员“对气候变化影响的关注建立在一项更大的研究基础上，”绿色转型的金属从何而来?该研究是由DeepGreen Metals公司委托进行的，该公司试图收集多金属岩石，在区块链支持的系统下为电动汽车提供租赁和再利用电池材料。
“这项同行评议的研究表明，在气候变化影响方面，海底岩石具有内在的好处。资源本身让我们在陆地矿工方面有了显著的领先优势，但低碳是不够的。我们正在努力从大气中去除碳，而不是增加碳，”深绿金属公司董事长兼首席执行官杰拉德·巴伦说。“我们将利用陆上水电;我们正在探索电力燃料为海上作业提供动力，并在冶金加工中使用电力设备和碳负还原剂。把所有这些放在一起，我们就有机会把负碳金属推向市场。”
