在太阳能电池板安装在屋顶上或电动公交车上路之前，制造商首先必须获得关键的金属和矿物。但专家表示，为了满足从化石燃料过渡的需求，需要采取更可持续的方法，将采矿业对地球、人类及其社区的影响降至最低。
在正在迪拜举行的COP28气候大会上，如何实现这种平衡是世界各国领导人、政策制定者、研究人员和其他人将讨论的众多话题之一。
乔治·华盛顿大学客座助理教授、麻省理工学院环境解决方案实验室客座科学家斯科特·奥德尔说:“我们需要开采更多的矿石来缓解气候变化。”“但采矿也有其自身的社会(和)环境影响，我们必须关注。”
从地下开采出来的矿物是现代科技的关键组成部分，从墙上的电线到口袋里的手机。铜、锂、钴和镍只是一长串为清洁技术提供动力的矿产资源中的一些金属。
但这些都是有代价的。过去和现在的采矿作业都与广泛、持久的环境污染和人类健康危害有关。
为了遏制导致地球变暖的温室气体排放，减缓气候变化，专家们敦促政策制定者用可再生能源取代石油和天然气，支持电力运输，并采取其他措施迅速使全球经济脱碳。这使得更多的采矿不可避免。
事实上，根据国际能源署(International energy Agency)的数据，清洁能源通常比化石燃料需要更多的矿物。该机构指出，例如，陆上风力发电厂需要的这些资源是天然气发电厂的九倍。
这些材料的大部分开采发生在美国以外的社区，这些社区往往与该行业有着复杂的关系。矿山带来就业机会，但也可能导致当地污染或灾难性事故，工人的人权可能受到无数侵犯。
2015年11月25日，刚果民主共和国加丹加省图维森贝，手工矿工坐在钴矿外。肯尼Katombe /路透社
刚果民主共和国是世界上最大的钴生产国，钴是一种高需求的金属，用于为笔记本电脑、手机和电动汽车等产品提供动力的锂离子电池。众所周知，在该国开采这种资源的采矿业利用童工，并施加类似于奴隶制的工作条件。开采钴还会导致当地环境恶化，包括水污染和栖息地丧失。
专家说，关键是要弄清楚我们如何更负责任、更有效地开采，以满足清洁能源转型的需求，一些人指出，部分答案还需要消费者更批判性地思考他们的能源需求。
下面我们来看看金属开采需要做些什么，以及研究人员说我们可以做些什么来最大限度地减少其社会和生态后果。
当我们的祖先在大约7000年前开始制造金属工具时，这种技术进步刺激了人类“最古老的污染形式”，英国林肯大学林肯水与行星健康中心的教授兼联合主任马克·麦克林(Mark Macklin)说。这是因为开采和加工这些金属的每一步都会向环境中释放新的污染物。
虽然污染的内在权衡仍然存在，但几千年后，采矿作业发生了很大变化。不同的材料需要不同的方法，但奥德尔以现代铜矿为例进行了案例研究。
他指出，铜已经并将继续在各种技术中使用，因为它是一种良导体，而且储量相对丰富，这使得它的价格低廉。根据世界经济论坛的数据，智利生产世界上大部分的铜，占27%，而美国只生产6%。
奥德尔说:“我们在清洁能源转型中使用铜的主要原因，也是我们在其他所有领域使用铜的原因。”
在这些矿井里，工人们尽可能深地挖掘以确定矿床的位置，把他们必须挖开的泥土放在一边。然后他们提取金属材料，然后将其转化为纯铜。
工人们开始在现场处理矿石，这需要使用危险化学品。奥德尔说，在那之后，这些材料被运往其他地方进行冶炼，这是一个能源密集型、碳排放的过程，需要烧掉除铜以外的所有东西。
2024年3月14日，蒙古戈壁沙漠奥尤陶勒盖铜矿的露天矿山。路透/ B。Rentsendorj
奥德尔指出，矿工喷水是为了减少灰尘的数量，否则灰尘会从矿区飘到当地的农田或水源中，污染重金属。他说，这种潜在的污染，加上大量的水的使用，是采矿作业和他们所毗邻的社区之间冲突的一个常见原因。
此外，采矿作业产生的废物-包括现场处理过程中使用的化学品-必须储存在某个地方。建造尾矿坝的目的是为了无限期地控制这些废物。但一旦失败，其后果将对当地社区和环境造成毁灭性的影响。
奥德尔说:“如果一个矿能开采60年，那么你的尾矿就会留在那里数百年，需要有人来管理。”
活跃的地雷有很多风险，但麦克林的研究表明，不活跃或遗留的地雷可能对环境构成更大的威胁。
他说，在现代法规出台之前，废物被排放到附近的水道，把当地的河流系统变成了污染场所。
微量污染物，如铅或砷，顺流而下，沉淀在沉积物中。在某些情况下，这些金属浓度今天对人类和环境健康仍然不安全。
麦克林说:“一旦污染了这些洪泛平原，你实际上就永远污染了它们。”根据他和他的团队最近进行的一项研究，全球估计有2300万人生活在洪泛区，由于活跃的或遗留的采矿，“受到潜在危险的有毒废物浓度的影响”。
洪水是由于气候变化而变得越来越常见的几种极端天气事件之一。麦克林说，当被污染物污染的河流泛滥时，承载河流的沉积物会冲过河岸，进入对岸的植物和土壤。
这对那些想让他们的牲畜在这些植物上吃草的农民，或者想在这些土壤上种庄稼的人来说是个坏消息。他解释说，一旦沉积物被污染，实际上没有安全的方法来清理它。
麦克林说，那些认为长期不活跃的采矿活动造成的污染只是过去的工业化国家误解了真正的代价。
“全球北方在一定程度上沾沾自喜，认为‘是的，100年前我们污染了河流系统，我们已经从中吸取了教训，’”他说。“实际上，我们什么也没学到。不幸的是，由于气候变化，这将以一种完全意想不到的方式反过来伤害我们。”
2024年10月30日，巴拿马巴拿马城，抗议者参加示威活动，反对批准一项为期40年的采矿合同，要求废除该法律。丹尼·冈萨雷斯/阿纳多卢通过盖蒂图片社拍摄
根据昆士兰大学的一项研究，今天，超过一半的用于清洁能源技术的矿物开采项目在土著土地上或附近。
奥德尔说:“我们需要认识到，我们用来解决气候变化的采矿也将脆弱的社区置于危险之中。”他指出，由于气候变化，土著社区已经面临着不成比例的挑战。
目前和未来的采矿项目可以做得更好，但专家表示，这样做需要仔细规划。
科罗拉多矿业学院(Colorado School of Mines)克罗尔冶金研究所(Kroll Institute for Extractive metallurgy)副主任科比·安德森(Corby Anderson)指出，许多人没有意识到生产我们通常使用的商品对生态的影响。
安德森说:“每当人类在地球上从事任何活动时，无论是农业还是采矿，或者你能想到的任何活动，地球都会以某种方式参与其中，地球也会改变。”“这是一个社会问题，我们接受什么，不接受什么?”
在美国这样的地方，消费者在地理上基本上不受采矿作业造成的任何社会或环境损失的影响，而采矿作业使他们选择的技术成为可能。
安德森说，国内采矿业将热衷于在可能的情况下在美国本土开设新的业务。但他指出，公众对采矿的负面看法、冗长的许可程序以及缺乏熟练的专业人员，都是制约该行业在该国扩张能力的因素。
安德森说，如果美国不寻求更多的国内采矿和加工，美国将主要依赖用于制造绿色技术的进口资源，以及这些产品本身的进口。
他在一封电子邮件中写道，在美国，“我们有非常好的社会和环境实践”，所以对安德森来说，开发更多的采矿和加工能力是有意义的。他补充说，继续依赖其他非盟国提供这些物资，会“给我们民主社会的生存带来不必要的风险”。
奥德尔也认为，政府监管和环境分析的力度确实使美国在采矿方面比一些国际同行做得更好。他还指出，考虑到美国温室气体排放对气候变化的影响程度，更公平地吸收金属生产对清洁技术的影响是有道理的。
但奥德尔补充说，考虑到科学家们说我们需要迅速减少碳排放，以防止地球进一步变暖，美国没有时间增加国内采矿业，实现自己的清洁能源目标。他说，开设新的采矿业务需要数年时间，这意味着该国目前将不可避免地在很大程度上依赖进口资源。
他说:“现在，今天，我们应该改善我们的采矿法规，并努力从更长远的角度推进我们的采矿。”“但在短期内，我们不能忽视，我们将需要从其他国家获得这些。”
麦克林说，为了了解新项目未来的污染情况，他和他的同事们开发的用于绘制遗留采矿污染地图的模型可能很有用。他指出，由于人为失误等因素，某种污染物的释放是不可避免的，但公司可以使用该模型提前了解潜在的损害。
他的团队也在为未来的洪水情景建模。通过预测随着地球变暖，历史上的洪泛平原会如何增长或缩小，它可以帮助他们了解在气候变化的背景下，遗留污染的传播会是什么样子。
专家们说，这些措施和其他措施，如加强回收基础设施，使金属可以更容易、更有效地再利用，是实施更可持续的工业方法的关键，这种方法仍然可以满足我们社会向前发展的技术需求。但奥德尔强调，简单地以旧换新并不能解决问题。
他说，重要的是要考虑降低能源使用的方法，而不是试图用可再生能源为我们现有的生活方式提供动力。他补充说，改善公共交通，使城市更适合步行和骑自行车，以及投资其他社会政策和基础设施项目，都有助于减少能源消耗，进而减少对开采金属的需求。
“我们是否需要用清洁能源取代我们现在使用的所有能源，或者我们能否找到提高整体能源使用效率的方法?”Odell说。