Unequal and fragmented futures increase the material cost of decarbonisation

世界目前正试图摆脱对煤炭和石油等化石燃料的依赖，转向那些不会向大气中增加碳排放的能源。这一转型在很大程度上依赖于新技术：太阳能电池板、风力涡轮机和电动汽车。虽然这些机器运行在清洁能源之上，但它们从底层构建时使用的是地球地壳中特定的原材料，如铜、锂和钴。这些材料通常被称为关键矿产，因为它们对于新的能源系统至关重要，但不像用于旧基础设施的铁和钢那样丰富或易于获取。多年来，专家们一直试图预测世界为实现气候目标需要多少这些材料。大多数预测都假设世界将以最有效、最廉价的方式来减少排放。然而，现实世界很少如此简单。它受到不同国家贫富差距、各国间合作程度以及人们生活方式选择的影响。这些社会和经济条件对所需原材料数量的影响，可能与气候目标本身一样大。

剑桥大学的一个研究小组致力于了解这些复杂的现实世界条件如何影响脱碳所需的材料。他们不仅仅观察一个理想的未来；相反，他们模拟了五种截然不同的可能世界，范围从一个通过和平合作来减少不平等的未来，到一个各国转向内向、激烈竞争并挣扎于深度社会分歧的未来。针对这五种情景中的每一种，他们计算了从现在到2050年每年所需的钴、铜、石墨、锂、镍和稀土元素的数量。他们研究了每种未来的两个版本：一个是各国继续维持现状而没有额外的气候行动，另一个是各国成功落实《巴黎协定》以限制全球变暖。通过运行这些复杂的模拟，研究人员发现，世界所走的路径比此前认为的更为重要。在每种情景下，对这些矿产的需求都会上升，但增长的规模完全取决于我们做出的社会和经济选择。

研究表明，如果世界遵循一条可持续发展的道路，即各国相互合作，且人们使用更少的能源和更少的私家车，那么对这些矿产的需求就会显著降低。在这种乐观的未来中，世界可以在使用大约少于其他符合《巴黎协定》目标的未来三分之一到四分之一的材料的情况下，实现其气候目标。然而，如果世界走向一个由不平等或地区对抗定义的未来，原材料的成本将会飙升。在这些碎片化的未来中，实现同样的气候目标所需的矿产比目前的基准水平高出150%到250%。这并不是因为气候目标变得更难实现，而是因为实现目标的方式发生了变化。在不平等或分裂的世界中，人们倾向于消费更多，技术传播较慢，且各国依赖于特定的、材料密集型的技术，而非寻找更高效的替代方案。例如，在地区对抗的未来中，欧洲可能会坚持使用需要更多钴的旧型电池；而在不平等的未来中，南亚的快速增长可能会驱动对基础设施和车辆的大规模需求，而这两者都是矿产密集型的。

研究人员还发现，这种需求的分布位置会根据未来的不同而发生剧烈变化。在地区对抗的世界中，由于欧洲特定的技术选择，对钴和镍等矿产的需求在欧洲保持高位。在不平等的世界上，需求会大幅转向南亚，因为该地区正在增长。这意味着，确保这些材料的挑战不仅在于全球总需求量，还在于需求集中的区域。一个碎片化的未来会使供应链的管理变得更加困难，而这恰恰是在贸易和合作可能最为脆弱的时候。研究表明，实现气候目标的难度并不完全由温度限制决定。相反，它受制于我们试图实现目标的社会经济条件。如果世界变得更加不平等或分裂，向清洁能源的转型将需要更沉重的地球资源开采，这可能会给供应链带来新风险，并增加转型成本。

该团队使用了一个先进的计算机模型，该模型追踪有多少台机器存在、它们的使用寿命有多长以及它们如何被更换。他们结合了一个全球经济模型，以观察不同的社会叙事如何演变。他们发现，在可持续的未来，世界可以在经济增长的同时，实际上实现人均使用更少的矿产，因为人们更多地依赖公共交通和共享服务。相比之下，在以不平等为特征的未来中，发展中地区的富裕精英推动了对私人、材料密集型技术的需求，而穷人则被遗忘在后。这造成了一种局面：世界的富裕部分可能有钱购买技术，但全球系统却缺乏高效构建技术的协调能力。研究表明，仅仅试图开采更多矿产或建造更多工厂是不够的。为了使转型可行，世界还需要专注于通过更好的公共交通、更耐用的产品以及国际合作，来减少人均所需的材料量。否则，通往清洁未来的道路可能会被构建它所需的材料本身所阻挡。