爱达荷州最新的钴矿能否负责任地开采?

在爱达荷州中部 的鲑鱼-钱里斯国家森林深处,黑鸟矿的遗迹散落在陡峭的山谷中,那里树木葱郁,松涛阵阵,占地 830 英亩。泥土路穿过森林斑块,一个 12 英亩的露天矿坑,大小约相当于九个足球场,作为昔日时代的提醒。废弃的隧道蜿蜒穿过一个装满金属沉积物浑浊污泥的蓄水池。

在 20 世纪中叶的几十年里,黑鸟矿是美国主要的钴生产商,钴是一种制造冷战时期喷气式发动机所必需的金属。经过多年断断续续的运营,该矿区于 1982 年关闭,原因是钴价过低,不足以维持盈利。如今,这个关闭的矿区是一个占地 10,000 多英亩的超级基金(Superfund)场地,这是美国环保署(Environmental Protection Agency)对严重污染区域的指定。自 1995 年以来,一个由过去和现在的业主组成的联盟一直致力于修复损害,包括在排放到附近的黑鸟溪(Blackbird Creek)之前处理脏水。去年秋天,《大西洋月刊》(The Atlantic)报道称,美国地质调查局(USGS)的一位水质专家表示,该场地比他 1990 年初次访问时要干净得多。

如今,被称为爱达荷州钴矿带的这片土地即将迎来 40 年来的第一家新矿。这条长 37 英里、距博伊西约 6 小时的沉积岩地带,拥有该国最大的银灰色金属矿床之一。Jervois Global 是一家拥有近 60 年历史的澳大利亚公司,该公司还在新南威尔士州开发一个钴矿项目,预计将在 2022 年底前开始从新矿区开采钴。

钴是驱动电动汽车的锂离子电池所需的金属之一,每辆车需要约 30 磅的钴。全球年产量超过 180,000 吨,但随着锂离子电池市场的增长,对钴的需求也将随之增加。根据欧盟 2018 年发布的一份报告,如果没有任何新技术问世,到 2030 年,该金属的年需求量将接近 430,000 吨。届时,根据全球研究公司 Wood Mackenzie 的数据,将有约 1 亿辆电动汽车在世界各地行驶。虽然州地质学家表示,没人能准确知道该矿带蕴藏着多少钴,但 Jervois 估计其矿山每年可生产 2,000 多吨——足以制造数万块电池。

Vintage Western cobalt sample
一张摄于 20 世纪 40 年代爱达荷州中部黑鸟矿的钴矿石(一种钴和其他矿物的矿石)样本。(由 Art Bookstrom, USGS Emeritus 提供) Ted + Chelsea

然而,新的活动唤醒了旧的担忧,特别是那些警惕地关注该州钴矿“金矿”发展情况的当地团体。黑鸟矿的主要罪过在于“露天开采”,这使得有毒副产品污染了当地生态系统。另一方面,Jervois 即将完工的新矿是完全在地下开采的——这有助于避免暴露在地表的新土带来的副作用——而且现场最早建成的建筑物之一就是一座水处理厂。

爱达荷州保护联盟(Idaho Conservation League)的 Josh Johnson 是一位近 50 年来一直密切关注采矿业的观察家,他忍不住指出,Jervois Global 即将开业的矿山与已关闭的黑鸟矿之间唯一的物理分隔就是一座山。“我们最好的希望是负责任的采矿,”他说。“这是我们经常从矿业公司那里听到的。他们说可以有一个对环境影响最小的现代化矿山?好吧,让我们拭目以待。”

然而,采矿是实现电气化未来的一个组成部分。“我们不能仅仅把电力放在口袋里,”爱达荷州地质调查局局长 Claudio Berti 说。“新技术需要关键矿物。因此,不幸的是,采矿业是绿色未来的一个组成部分。”

但是,刚果民主共和国(全球钴产量第一的国家)等地监管不力的矿业活动,暴露了在开采时不顾工人或当地居民的危险,他们生活在狭窄的矿井和受污染的土壤中。Jervois 希望其在爱达荷州的业务能成为一个更好的范例——通过在美国采用更深思熟虑的流程,并在开采第一块矿石之前就规划好清理工作。

Sample of cobalt from mine
一张来自黑鸟矿的抛光岩石板,上面有闪亮的灰色钴矿石脉。(由 Art Bookstrom, USGS Emeritus 提供) Ted + Chelsea

在北美西部,勘探并不是什么新鲜事:加州曾寻找黄金,内华达州曾寻找白银。在 19 世纪末的镀金时代,随着城市为建筑和街道供电,大公司的工业家们涌入蒙大拿州,渴望垄断对城市供电至关重要的导电性极强的铜。他们都留下了满目疮痍的地貌。例如,比特(Butte)的伯克利坑(Berkeley Pit)被重金属和硫酸严重污染,以至于 2016 年,一群不幸的数千只鹅降落在其表面,喝了一些有毒的水,不久便死亡。与黑鸟矿一样,它也是一个超级基金场地。

“我们有一些景观变成了月球表面,留下了必须管理数个世纪的污染,”负责任采矿保证倡议组织(Initiative for Responsible Mining Assurance)的执行董事 Aimee Boulanger 说,该组织为工业规模开采活动的独立审计制定标准。

在黑鸟矿的全盛时期(20 世纪 50 年代),没有任何联邦环境审查。《清洁水法》、《清洁空气法》和《国家环境政策法》——后一项规定了新业务在开业前需要进行公众通知和公众评论的程序——都在 20 世纪 70 年代初成为法律。尽管如此,Boulanger 认为,世界上没有任何国家的法律足以保护环境免受开采活动的影响。“绝大多数用于采矿的资金都是为了从岩石中提取低品位的矿石,”她说,她指的是矿物浓度较低的矿床,尽管如此,公司还是想在关闭矿山之前将其挖出来。“但从来没有问过‘我们如何恢复土地?’”

Jervois Global 公司现在正小心翼翼地走在这条钢丝绳上,它正在为美国西部建立钴供应链的关键组成部分。该公司在过去一年中收购了巴西和芬兰的精炼厂;爱达荷州的矿山是缺失的一环。

据该公司矿业业务总经理 Matt Lengerich 称,该公司将环境保护置于首位。他是一位拥有 23 年经验的行业资深人士,于 2021 年 8 月被聘为爱达荷州业务负责人。在加入 Jervois 之前,他曾在力拓公司(Rio Tinto)工作,担任过管理盐湖城附近的宾厄姆峡谷铜矿(Bingham Canyon copper mine)等职责。

其他国际公司也对爱达荷州的钴矿感兴趣,但 Jervois 已经抢占了先机。2019 年,它从前任所有者手中收购了钴矿带的 2,500 英亩矿权,前任所有者曾于 2009 年获得美国林务局(US Forest Service)的许可。因此,该地区已经进行了环境影响评估。评估建议了减少水污染的方法,其中一种方法是将地下矿坑用由废石制成的水泥回填——将地下水与可能渗入溪流和湖泊的污染物隔离开来。

Idaho cobalt mine
即将开业的 Jervois 钴矿希望通过重点发展地下作业来减少其对环境的影响。Jervois Global

尽管 Jervois 场地尚未开放,但由于是地下作业,它在环境方面已经比黑鸟矿好。地下矿使用隧道来到达高密度的矿物集中区。已关闭的黑鸟矿有竖井,但它也使用了所谓的露天开采方法来定位钴矿床。露天矿顾名思义:巨大的洞穴——有时宽一英里,深数千英尺——周围堆积着大量富含废物的土壤和岩石。

州地质学家 Berti 指出,对依赖这些方法的矿址进行修复比修复地下矿址要困难得多。使土地恢复到采矿前状态的过程当然是在所有材料都被提取之后进行的。不出所料,问题比简单地填平洞穴要复杂得多。首先,挖掘引发了一个实时科学实验:暴露在大气中的岩石开始氧化,这使得嵌入的金属有机会渗入附近水源,杀死水生生物。此外,由于钴矿石还含有硫,流经矿山废料堆的水会携带硫酸进入附近的溪流。黑鸟矿的修复工作仍在进行中,至今已花费约 1 亿美元。

“地下矿的视觉影响较小,”Berti 说。“您会看到一个入口,一个选矿厂的建筑,一个通风井,差不多就这样了。”联邦法规要求 Jervois 缴纳一笔保证金——可能价值约 3000 万美元——用于矿山关闭后的清理工作,预计将在 2030 年左右。为了尽量减少对环境的损害,该公司还建造了一个水处理厂,并在现场拥有一个系统来捕获地下水并将其泵送到工厂进行净化。据独立的矿业行业专家兼咨询工程师 Jim Kuipers 称,这些类型的安全措施如今已是常见配置。

如果说有什么理由支持负责任的采矿,那就是 Lengerich 的说辞。他乐于炫耀自己热爱户外活动的经历(他在科罗拉多州长大,在那里他成为了狂热的山地自行车爱好者和飞钓爱好者)以及他作为爱达荷州钴矿带内萨尔蒙镇居民的身份。

“从一开始,我们就一直非常注重确保我们所做的一切都考虑到对水的影响以及我们如何规避风险,”他争辩道。“30 年后,我希望你站在这片土地上,完全看不出我们曾经在这里存在过。”

当 Lengerich 从家开车约 90 分钟上班时,崎岖的山谷和郁郁葱葱的绿色冷杉树尽收眼底。在 Jervois 矿,工地上有建筑物,包括水处理厂和一套预制房屋,用来接待将进入地下开采钴矿的矿工。还有储存尾矿(也称为矿渣)和水的设施。作为其承诺的体现,Jervois 与爱达荷州保护联盟达成协议,每年拨款 150,000 美元用于该地区的保护项目。“采矿业在许多地方都对环境造成了巨大的影响,”联盟的 Johnson 说。“这是一种创造额外保护效益的方式。”

如果一切按计划进行,开挖工作将在秋季开始,并在 2022 年底前逐步扩大。全面投入运营后,该场地每年应能从地下开采多达 400 万磅钴——足以制造 130,000 多块电动汽车电池。

然而,与世界主要生产商的钴产量相比,这些数字微不足道。Jervois 的家乡澳大利亚排名第三,但无可争议的领导者是刚果民主共和国,占全球供应量的约 70%。2021 年,那里的矿山生产了超过 2 亿磅,其中大部分被运往中国的精炼和加工厂。

因此,美国制造商不得不依赖中国和其他国家来获取生产电动汽车以及人们依赖的笔记本电脑所需的钴。“在美国开采钴的最大原因是为了战略目的,”矿业顾问 Kuipers 说。即使是几年内在爱达荷州采购钴,也能让美国更好地控制其电气化供应链中的金属。一旦钴被开采出来,Jervois 将对其进行提纯,将其研磨成类似沙子的材料,然后运往其在巴西的工厂,在那里进行精炼,使其可以投入实际使用——并销售到美国市场。“虽然它可以卖给其他国家,”Lengerich 说,“但这是我们战略的一部分,将这些金属带回美国供美国消费。”

在这里开采钴还有一个原因:避免参与其他地方的卑劣行为。刚果民主共和国的大部分开采是由大型工业矿山进行的,这些矿山不受 Jervois 在美国面临的同等环境法规的约束。在刚果民主共和国,水污染和土壤污染导致了景观和农作物的破坏,这些都是在追求盈利性采矿过程中造成的损失。

还有社会影响。刚果民主共和国有 200 多万居民以小规模采矿为生。这些矿业占该国钴总产量的三分之一,并且以侵犯人权和健康问题而闻名。许多矿井通风不良,不安全。根据世界经济论坛 2020 年发布的一份报告,任何时候可能有高达 35,000 名童工被雇佣。采矿业还会导致农民流离失所,并污染当地的饮用水源。

在爱达荷州钴矿带,很难说采矿是否真的得到了“修复”,因为它还没有重新开始。但这里有一个充满希望的蓝图供矿业公司遵循:负责任地开采钴意味着要着眼于环境和附近居民的长期健康,并确保土地尽可能地恢复到原来的状态。

“我们确实需要寻找能够负责任地开采一些重要金属的方法和地方,”保护联盟的 Johnson 说。“再说一遍,关键在于:你真的能做到吗?在它完成整个生命周期之前,我们永远不会对其运作感到完全放心。”

这个故事最初发表在《大众科学》2022 年夏季金属特刊上,是关于电池的三部分系列中的第一部分。请继续阅读第二部分第三部分。或者查看更多 PopSci+ 故事。

 

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Andrew Zaleski

撰稿人

Andrew Zaleski 是一位拥有近十年经验的自由撰稿人,他经常为各种杂志撰写关于科学、技术和商业的文章。他是《大众科学》的特约撰稿人,自 2014 年开始为该杂志供稿。他住在华盛顿特区附近,和他的可爱妻子以及同样可爱的狗 Finnegan 一起生活。


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