地球資源的隱形代價：水資源危機下的關鍵金屬生產

一項最新研究指出，區域水資源的可獲得性正限制著32種地質資源的當前及未來產量。這些資源，包括關鍵金屬與礦物，對於推動可再生能源及能源儲存等技術至關重要，而這些技術正是實現低碳社會轉型的核心。此外，這些資源也支撐著現代生活的各種商品與服務生產。隨著全球人口與經濟持續增長，對這些材料的需求預計將大幅上升。

傳統上，關於地質資源可獲得性的討論多聚焦於生態圈與技術圈內的儲量與資源。然而，金屬及其他資源的生產過程，如採礦、選礦與精煉，需要消耗大量能源與水資源。這些資源密集的過程可能對產量形成限制。因此，人們開始擔憂地質資源的開採是否能在可持續的水資源使用限度（地球界限）內進行，或是產量能否擴大以滿足未來需求。

除了地質資源生產所產生的碳排放（約佔全球碳排放的10%）外，水資源消耗也是另一大環境隱憂。令人震驚的是，許多地區的資源生產水消耗已超過可持續水平，全球24%的水需求超出了現有水資源的承載能力。這種情況可能限制推動綠色技術所需的關鍵金屬與礦物的可獲得性。儘管問題迫在眉睫，但針對地質資源生產中可持續水資源使用的全球性分析仍相當有限。

近期，由日本國立先進工業科學技術研究所安全與可持續性科學研究中心的Dr. Masaharu Motoshita領導的國際研究團隊，探索了水資源限制對地質資源可獲得性的影響，並將其視為地質資源生產的地球界限。Dr. Motoshita表示：「我們在先前的研究中已證實，佔全球水消耗總量80%的主要流域正面臨水資源過度消耗的問題，超出了其承載能力。」

在這項研究中，團隊評估了全球約3,300個礦場生產32種關鍵地質資源的水消耗情況。結果顯示，其中25種資源的生產水消耗超出了可持續的水資源可獲得性限制。值得注意的是，雖然鐵礦生產的水消耗量高，但2010年僅有9%的產量超出水資源限制。相比之下，銅礦生產的水消耗量雖較低，卻有37%的當前產量超過了可持續水資源限度。這凸顯了在地質資源生產中，特別是對水資源需求較高的金屬如銅，可持續水資源使用的重要性。

研究強調，資源生產的限制不僅取決於總水消耗量，還與區域水資源可獲得性息息相關。將生產轉移至水資源壓力較低的地區或許能緩解部分壓力；然而，由於物流、經濟、基礎設施挑戰以及資源所在地的地質條件，許多情況下無法將生產作業遷移至水資源豐富的地區。

Dr. Motoshita指出：「這項研究的發現將有助於預測現代綠色技術（如可再生能源與能源儲存）所需金屬及其他材料的供應中斷風險。透過提升資源效率、加強可回收性及探索替代資源，我們能應對未來的供應挑戰。」此外，這些洞察也將為資源勘探與採購、替代材料的選擇，以及地質資源使用與回收的可持續性目標制定提供政策指導。

研究呼籲，未來在地質資源生產中應更全面地考慮環境限制。隨著需求上升與環境壓力加劇，理解並管理地質資源生產的環境後果，對於實現長期可持續性及達成全球清潔能源與低碳目標至關重要。

參考文獻：Kamrul Islam, Keitaro Maeno, Ryosuke Yokoi, Damien Giurco, Shigemi Kagawa, Shinsuke Murakami and Masaharu Motoshita, Geological resource production constrained by regional water availability, Science, 13 March 2025. DOI: 10.1126/science.adk5318。本研究由日本學術振興會資助。