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再生能源儲能的挑戰:電池原料開採對環境永續的威脅



減碳成了二十一世紀的普世價值,為了達到零碳排放的終極目標,全世界都在爭相尋找並利用乾淨能源取代石化燃料,現階段能夠實踐轉型的鋰元素,被認為是比內燃機中的一次性鹼性電池或電池更環保的能源,但在鋰礦的開採、運輸和銷毀過程仍會對環境帶來傷害,如同Elsevier分析師Christina Valimaki所說:「我們對最新、最智能設備的無盡渴求,導致出現了最大的環境問題之一,就是日益嚴重的礦物危機,尤其是生產電池所需的礦物危機。」

但在整個過程中要使用大量的水,平均提取每噸鋰大約需要50萬加侖水。在智利的阿他加馬省,採礦活動消耗了該地區65%的水。

以生產鋰礦的南美洲為例,阿根廷、玻利維亞與智利的部分地區,在厚厚的鹽層下,擁有世界上超過一半的鋰礦藏。目前在此地區的鋰礦開採技術是鹽灘上鑽一個洞,並將富含礦物質的鹽水泵出地表,之後礦場會讓此類礦物質水蒸發幾個月,先製成錳,鉀,硼砂和鋰鹽的混合物,然後將其過濾並放入另一個蒸發池中,依此循環,經過12到18個月的過濾之後,就可以從這種混合物中提取出白色的碳酸鋰。這種方法雖然便宜有效,但在整個過程中要使用大量的水,平均提取每噸鋰大約需要50萬加侖水。在智利的阿他加馬省,採礦活動消耗了該地區65%的水。這對當地農民的生產活動產生了巨大的影響,不得不從其他地方取得水資源。

除此之外,在水資源充足地區,鋰礦的有毒化學品極有可能從蒸發池洩漏到供水系統中,這些有毒化學品包括用於將鋰元素加工成可出售形式的鹽酸,以及在每個階段從鹽水中過濾掉的廢物。智利大學鋰電池專家Guillermo Gonzalez表示:「就像任何採礦過程一樣,開採鋰是侵入性的,它會破壞景觀、地下水,污染地球和當地的水井。這並不是一個綠色的解決方案—它根本不是一個解決方案。」 而電池中另外兩個關鍵成分,鈷和鎳,其開採也可能造成巨大的環境成本。鈷主要蘊藏在剛果民主共和國等中非地區,目前在其他任何地方都還找不到,並且價格在過去兩年已經漲了兩倍。鈷所含有的放射性毒素,已對沒有安全裝備,甚至徒手挖掘的礦工以及非法童工有生命威脅。電池材料公司Sila Nanotechnologies首席技術長兼創辦人Gleb Yushin與合著者在2018年的Nature雜誌裡發表的一篇論文中提出,需要開發新的電池技術,使用更普通、更環保的材料來製造電池。在環境永續的目標下,電池原料必須具有普遍性、取得容易,且開採過程不會對環境造成嚴重侵入性破壞,才有機會在儲能效益與生存環境中達到平衡。


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