几十年来，美国创新的前沿一直位于硅谷的车库和办公园区。我们最聪明的人才在数字领域打造了他们的杰作，一项又一项的突破将人类带入了信息时代。
如今，一场新的高科技竞赛正在进行。这场竞赛是由气候变化的严峻现实和清洁能源的兴起所驱动的。但那些有望减缓气温上升的技术，将不会由零和一构成。它们将由散布在地球上最偏远的一些地方的少数几种稀有矿产打造而成。
暂时忘掉它 voluptuous 的曲线、别致的内饰或流线型的显示屏。让特斯拉 Model 3 成为人们羡慕的对象的是其 215 英里的续航里程。没有了这种“轰鸣声”，特斯拉的最新发明将只是一款豪华高尔夫球车，一个高收入环保主义者的玩物。相反，它是第一款拥有大众市场吸引力的量产电动汽车。
特斯拉轿车的心脏是固定在车底的锂离子电池。保护这宝贵货物的是一块钛合金板。大卫·亚伯拉罕（David Abraham），《权力元素》一书的作者，将锂和钛称为稀有金属——它们的年产量加起来只能装满几节火车车厢。
“我们没有意识到，今天我们所需的产品比以往任何时候都更依赖于土地，”亚伯拉罕说。“而绿色产品本身，由于它们所依赖的材料，更是如此。”
没有锂，Model 3 将会使用沉重的铅酸电池。没有钛，它的底盘将由笨重的钢材保护。这辆车将笨重、迟缓且容易疲劳——这与特斯拉承诺的速度之星相去甚远。尽管埃隆·马斯克才华横溢，但他很大程度上要归功于元素周期表中的“黑暗角落”。
稀有金属不仅仅存在于你的下一辆电动汽车中。它们也存在于你的闹钟、电视和台式电脑中。一个 Sonicare 牙刷含有 35 种不同的金属。你的 iPhone 含有 地球上近一半的元素。
稀有金属对清洁能源硬件——风力涡轮机、太阳能电池板和家用电池——也至关重要。随着对绿色技术需求的增长，对稀有金属的需求也将随之增长。
问题在于，许多稀有金属仅作为更常见矿物的副产品被开采。硒和碲是从铜渣中提取的。作为副产品，它们的生产成本很低。如果单独开采，它们将是极其昂贵的。因此，即使对稀有金属的需求增加，供应也可能保持停滞不前。
总的来说，清洁能源所需的金属是充足的，但采矿作业却很少，供应也一直很脆弱。今年夏天，特斯拉在内华达州开设了其 Gigafactory，这是一个巨型工厂，将为其即将推出的 Model 3 车队生产电池。据估计，该工厂每年将消耗 25,000 吨氢氧化锂，接近目前全球供应量的一半。所有这些从何而来？
锂的“标准石油”
如果说埃隆·马斯克是现代版的亨利·福特，那么距离他的 Gigafactory 仅 200 英里的地方，一些稀有金属大亨正排队成为本世纪的约翰·D·洛克菲勒。
28 岁的 LithiumX 公司首席执行官布莱恩·佩斯-布拉加（Brian Paes-Braga）表示，他希望他的公司成为锂业的“标准石油”，成为美国清洁能源繁荣的基石。Lithium X 在内华达州克莱顿谷拥有最大的土地储备，这是美国唯一的锂主要产地。该公司正与 Albemarle 等锂业巨头和 Oroplata 等新兴公司争夺特斯拉的“蛋糕”。
“我们认为，所有人实际上都必须在这方面合作，”佩斯-布拉加说。这位前股票经纪人旨在帮助马斯克和其他清洁能源行业的进入者获得所需的原材料，以帮助世界摆脱化石燃料。
美国在稀有金属产量方面远远落后，这对特斯拉和其他寻求稳定供应线并从国内生产商那里采购以降低成本的美国制造商来说是一个巨大的挑战。相比之下，中国已成为稀有金属领域的全球领导者，这使得中国制造商具有竞争优势。
中国，稀有金属的全球领导者
中国生产了 绝大多数 地球稀有金属。美国最大的贸易伙伴多年来一直在建设破坏环境的矿山，并发展供应链，以提供不间断的关键材料供应。如果你想知道你牙刷里的稀有金属来自哪里，看看内蒙古那坑坑洼洼的地形就知道了。
中国希望利用其稀有金属储备来生产最前沿的清洁能源技术，并将其出口到国外。“他们不再满足于制造圣诞灯饰，也不再满足于组装 iPhone，”亚伯拉罕说。
美国也有自己的清洁能源抱负，但在材料方面却落后了，而且建立供应体系并非易事。美国人对采矿的高昂环境成本感到不安。只有当矿物价格飙升时，新供应商才会进入该领域，而供应链的建立需要数年时间。
另一种选择是从中国进口材料，但这并非没有风险。2010 年，中国因 领土争端 而禁止向日本出口稀有金属。目前，美国正在就九种不同材料的出口税问题 对中国提起贸易诉讼。
中国的稀有金属生产集中在国有企业，这意味着政府可以限制向国外竞争对手出口。而且，很难证明一家公司——即使是国有公司——在偏袒国内制造商。
“如果北京的目标是通过为下游制造业提供廉价、易得的材料来支持其绿色公司，那么拥有资源公司就是实现这一目标的好方法，”亚伯拉罕说。“北京能否利用其所有权来决定谁能以什么价格购买何种资源？是的。”
这对在美国制造商争取在全球市场保持竞争力是不利的。2013 年，《美国国家科学院院刊》上的一项研究考察了 62 种用于现代技术的金属。在所有情况下，替代金属要么不足，要么根本不存在。按照目前的趋势，清洁能源军备竞赛可能会变成一场《Iron Chef》式的比赛，中国拥有各种各样的调味品，而美国只剩下 Mrs. Dash 的一瓶旧醋。
面对短缺，美国公司可能会转向中国，因为那里的清洁能源需求正在蓬勃发展，劳动力成本低廉，原材料也随处可见。通过在中国运营，企业将容易受到知识产权盗窃的威胁。它们还将从美国城市夺走高薪的制造业工作。如果清洁能源革命要兑现其关于中产阶级就业增长的承诺，绿色科技公司就必须留在太平洋的这一边。
稀有金属的补救措施
如何解决美国稀有金属短缺的问题？这还有待讨论。环保主义者呼吁建立一种制造系统，使任何高科技小工具都不会最终被送往垃圾填埋场。城市将成为未来的矿山。稀有金属将从我们用过的手机、电脑和电动汽车中提炼出来——至少在理论上是这样。
“要把面粉、巧克力豆和黄油都从巧克力曲奇中提取出来是很困难的，”亚伯拉罕说。“我们擅长制造东西。我们真的**不擅长**事后提取金属。”他认为美国人需要提高采矿能力。
“如果我们能停止关注应用程序，转而关注产品生产，那将会有所帮助，”亚伯拉罕说。“材料科学是缓慢的。冶金学是缓慢的。制造更好的电池需要很长时间，而且不像那么‘性感’。”
亚伯拉罕提出了一些可能的补救措施，以提高该国的稀有金属产量。
发挥美国人的智慧。 由于美国生产的地球稀有金属极少，所以该国严重缺乏专家。当 美国矿务局 于 1996 年关闭时，材料科学失去了一个主要的资金来源。国家需要更多的人才和资金来以更低的成本和最小的环境损害来提取和加工矿产。
制造更持久的设备。 计划报废是节约资源的敌人。为了更好地利用稀缺材料，制造商需要生产可以使用多年的设备。
建立一个材料机构。 在 20 世纪 70 年代的石油危机之后，美国率先成立了国际能源署（IEA），以确保全球石油的供应。亚伯拉罕说，我们需要一个针对材料的 IEA 版本，一个管理稀有金属相关问题的国际论坛。
建立稀有金属战略储备。 借鉴同样的思路，亚伯拉罕说，公司应该储存关键材料，以应对供应冲击——这类似于为应对欧佩克石油危机而建立的储备。政府可以为遵守规定的公司提供激励。
这一切都不是说美国能够，甚至应该成为一个稀有金属强国。相反，稳定地供应关键矿产将极大地促进国内制造商的发展。
“我不会主张在美国生产所有材料，”亚伯拉罕说。“但是，拥有丰富的材料资源并在本地生产会促使行业发展和使用这种材料。”
总体而言，美国从海外进口锂和电动汽车电池。中国是世界上最大的锂消费国，也是领先的电动汽车电池生产国，其锂储量位居世界 第二。随着 Gigafactory 产量的不断增加，这种格局可能会发生变化。锂需求的上升可能会让美国生产商全速运转。
对一些人来说，清洁能源预示着一个全新的开采时代，稀有金属带来了与石油一样的风险——贸易争端、市场波动、环境破坏。但亚伯拉罕认为，稀有金属对于阻止碳污染和气候变化至关重要。而强大的国内生产对于保护制造商免受供应冲击（包括敌对外国势力发动类似欧佩克的禁运）至关重要。
在稀有金属时代，材料将占主导地位。下一项伟大的技术奇迹可能诞生在旧金山一座闪闪发光的摩天大楼里，但建造它所需的原材料将来自最肮脏矿井的浑浊深处。对清洁能源核心成分的获取，将决定绿色科技创业者的成败，也将决定我们阻止气候变化的努力的成败。
“当有削减时，仍然有一些方法可以获得**部分**供应，”亚伯拉罕说，“但这绝不是建立一个对拯救地球未来至关重要的产业的方法。”
Jeremy Deaton 为 Nexus Media 撰稿，这是一个涵盖气候、能源、政治、艺术和文化的联合新闻社。你可以在 @deaton_jeremy 上关注他。
