不用開新礦?煤灰裡竟藏千億美元稀土資源
2026/09/05 中時新聞網 江飛宇自美國與大陸貿易戰以來,大陸經常以「稀土斷供」作為政策武器,使美國在稀土供應鏈上相當被動,也一直試圖尋找新的稀土來源。想不到美國政府念念不忘的稀土,可能就藏在大量不起眼的煤灰當中。
科學家表示,部分煤灰中的稀土元素含量可以達到相當高的程度,具備成為稀土二次資源的潛力。現在真正的問題,是如何以有效率、低成本且環境負擔較低的方式,將這些稀土元素從煤灰中提取、分離出來。
《科學警報》(ScienceAlert)報導,稀土是現代科技的重要原料,有些觀點甚至認為,其戰略重要性可與石油相提並論。從電腦、汽車、飛機,到風力發電機、醫療設備及國防科技,許多重要元件都離不開這些特殊金屬。
然而,稀土元素雖然名字裡有個「稀」字,實際上並沒有想像中那麼罕見。問題在於,稀土通常分散在土壤、岩石及礦物之中,很難像鐵、銅等金屬一樣集中開採;而且不同稀土元素彼此化學性質相近,分離與提煉也相當困難,因此成本一直居高不下。
長期下來,全球稀土採礦、分離及加工產業逐漸高度集中,使稀土供應鏈成為重要的地緣政治籌碼。
如今,美國科學家發現,一個令人意想不到的稀土來源,可能就堆在各地的煤灰掩埋場裡。粗略估計,美國燃煤發電所留下的大量煤灰,可能藏有價值接近1,000億美元的稀土元素。
煤炭是數億年前植物遺骸經過長時間的地質作用,在高溫、高壓環境下形成的化石燃料。煤炭燃燒後,大部分可燃物質被消耗,只留下灰燼,而原本存在於煤炭中的稀土元素,則會集中留在灰分之中。研究發現,煤灰中的稀土元素濃度最高可達未燃燒煤炭的10倍。
換句話說,燃煤發電雖然消耗了煤炭中的能源,卻也可能將其中的稀土元素「濃縮」到最後留下的大量灰燼裡。
2024年,由德州大學奧斯汀分校地球科學家主導的一項研究估算,美國燃煤發電廠產生的煤灰中,可能含有接近1,000億美元、具實際提取價值的稀土元素。
研究估計,美國目前可以取得的煤灰中,可能含有約1,100萬噸稀土元素,幾乎是美國目前國內稀土儲量的8倍。
這意味著,美國未來除了尋找新的稀土礦床之外,也可能從已經開採、燃燒並被丟棄的煤炭廢料中,找到另一個龐大的稀土來源。
「從垃圾裡挖稀土」
問題在於,煤灰雖然含有大量稀土元素,但要真正把它們提取出來並不容易。傳統萃取技術存在回收率不高、成本較高,以及可能產生有毒後處理廢棄物等問題。因此,全球研究團隊正積極尋找更有效率、成本更低,同時對環境更加友善的提取方法。
澳洲莫納什大學的工程師正在研究利用較環境友善的酸液,從煤灰中提取稀土元素。在試點示範中,研究人員報告稱,17種稀土元素的回收率可達約90%。
莫納什大學化學工程師巴塔查里亞(Sankar Bhattacharya)表示,這項技術的意義在於同時處理兩個問題:減少廢棄物造成的環境負擔,同時增加關鍵礦物的國內供應。
更重要的是,如果這項技術未來能夠大規模商業化,適用範圍可能不只限於煤灰。研究人員認為,類似方法也可能用於電子垃圾,以及採礦過程中留下的尾礦——也就是從礦石中提取有價金屬後所剩下的廢料。
莫納什大學永續資源回收工程師湯瑪斯(Bennet Thomas)指出,這類技術意味著人類不一定需要不斷開挖新的礦山,也可以重新利用已經被加工、目前只是堆放在掩埋場裡的材料。
煤灰可能就是「稀土礦」
這種想法的潛力並不限於美國。2025年發表於《環境管理期刊》(Journal of Environmental Management)的一項研究估算,全球煤灰每年理論上可能產出超過30萬美國噸、約27.2萬公噸的稀土元素,研究人員甚至認為,這個數字可能高於目前全球需求量。
除了酸浸取技術,科學家也正在研究其他方法,包括電化學萃取,以及利用微生物產生的代謝物,讓稀土元素以更加環保的方式從廢棄物中分離出來。
另一種更加特殊的方法則是「植物採礦」(phytomining)。研究人員正在研究所謂的「超富集植物」,這些植物能夠從土壤或其他環境中吸收並累積特定元素。理論上,未來可以利用這些植物,從含稀土廢棄物或污染土地中回收稀土。
不過,這些技術目前仍各有優缺點,主要挑戰包括環境影響、能源及化學品需求、成本、處理規模以及技術複雜度。
真正的關鍵:能不能賺錢
煤灰裡有多少稀土,並不等於最後能生產多少稀土。真正決定這項技術能否成為產業的關鍵,在於提取成本是否低於稀土產品的市場價值,以及整個過程是否能以合理的能源與環境成本運作。
如果科學家能找到一種高回收率、低成本、低污染,而且可以大規模運作的方法,那麼過去被視為燃煤發電「垃圾」的煤灰,可能搖身一變,成為美國重要的稀土二次資源。
這也代表,未來的稀土競爭不一定只發生在礦山。一部分稀土「礦山」,可能早就被挖出來、燒過,最後堆在垃圾掩埋場裡,等待人們找到把它們重新取出的方法。
目前相關技術仍處於研究與開發階段,能否真正實現大規模商業化,仍有待進一步驗證。
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