研究表明：經常接觸電子設備的嬰幼兒會致睡眠減少

根據BBC近日的報道，科學家們在距迦納利群島海岸約500公里遠的海底深處發現了一連串的海底山脈，其距離海平面大概有1000米，不過，最重要的是，山脈外層60厘米厚的岩石中貯藏有豐富的金屬碲，比地表中的正常存儲量高出五萬倍以上。

圖 | 海底山脈，高度約為3000米

而這項發現之所以引人關注，主要在於「碲」物質可以被用於製造高效能的太陽能電池板。根據該項目的負責人Bram Murton估算，發現的這座礦山大約貯有2,670噸的碲，相當於世界總供應量的十二分之一。除此以外，這些岩石中還有大量的其它稀土資源，可被廣泛用於風力發電機和各種電子設備中，這也會對發展清潔能源大有裨益。

「17 世紀 80 年代末，人類在羅馬尼亞特蘭西瓦尼亞的金礦中發現了碲。十五年後，該元素被分離為一種非常獨特的物質，並被命名為碲（tellurium）。詞根「tellus」在拉丁語中的意思是「大地的果實」。在歷史上，碲被用於冶金，比如作為不鏽鋼的添加劑，或者用於製造銅、鉛、鐵合金。

圖 | 這項發現的負責人Bram Murton

那麼，碲化鎘薄膜電池是個什麼東西？

首先，薄膜電池就是一個十分有趣的東西。我們所最常見的太陽能電池，是用元素硅的晶體製造的。經過幾十年的努力，硅晶太陽能電池的效率已經超過25%，其發電成本也已經逼近依賴化石能源的火力發電的成本。

然而，硅晶太陽能光伏電池是堅硬、沉重的平板組件，其應用的場合局限於大塊平整的地面、大片屋頂等等，而薄膜電池就是另一個概念了。

不同於硅晶電池需要大塊的高純度硅晶體，薄膜電池將厚度只有幾納米到幾十微米，光能轉化材料被沉積在玻璃、塑料、金屬等的表面，因此只要基底夠軟、夠輕、夠透明，薄膜電池就可以實現相當程度的柔軟變形，重量相比其他光伏電池也大幅減輕，而且，電池本身也可以做成半透明的狀態。

圖 | 輕薄、柔軟、半透明的碲化鎘太陽能薄膜電池。其光電轉化效率可達21%

因此，薄膜電池有更廣泛的應用，比如與建築結合，直接用於玻璃，既可以讓陽光投射，也可以產生太陽能電力；又比如用於手機等需要一定延展性的設備。這些優勢使得許多人相信，薄膜電池很有可能有朝一日取代常規硅晶太陽能電池，成為人類獲取太陽能的主要技術。

圖 | 碲化鎘太陽能薄膜電池可以直接用於窗玻璃，其應用範圍的廣泛是其他光伏電池所很難具備的

在各主流薄膜電池技術中，碲化鎘（CdTe）薄膜電池的市場份額超過了其他薄膜電池之和。這是因為，碲化鎘電池擁有眾多的優點：

首先，其成本較低，有公司宣稱其生產的碲化鎘電池的成本可以比硅晶電池都低；

其次，其能量回收期（電池發的電收回自己壽命周期內消耗的能量——比如生產所需能耗——的年限）只有0.3到1.2年，是包括硅晶電池在內的所有太陽能電池中最短的；

此外，一旦溫度上升，常規硅晶光伏電池的效率將嚴重下降，而溫度對於碲化鎘電池的影響就要小得多，因此安裝地點的溫度條件可以寬泛得多；

而且，碲化鎘光伏電池對於弱光的感應更好，甚至在室內都可以工作，而一個硅晶電池在光照不是很好的陰天都是會歇菜的。

近年來，隨著研究的進一步深入，碲化鎘薄膜電池的效率也已經突破21%，一躍超過多晶硅電池的效率，幾乎比肩單晶硅電池，足以達到商用效率的範圍。然而，儘管應用範圍如此廣泛、又具有那麼多的優點，碲化鎘薄膜電池佔光伏電池市場份額卻只有5.1%。為什麼呢？

答案是：不論怎麼努力，產量都上不來。地球雖大，碲化鎘電池組成元素之一的碲，卻實在是太少了。

地球上碲的儲量極其稀少，比貴金屬鉑的儲量都少。其礦物資源分布也很稀散，很少有碲的獨立工業礦床。已知的碲礦主要與黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等共生，碲在這些礦石中的含量僅為0.001%-0.1%。說白了，就是少量、甚至微量地存在於別的礦石的雜質中。

目前，碲的生產主要需要從銅電解產生的副產品中回收製取，因此碲的產量對於銅的生產具有高度依賴性——世界上需要多少銅，才會從生產它的「廢物」里提煉多少碲。

碲的產量過低，使得碲原料的價格佔到了碲化鎘電池組件價格中的最大頭，成為了碲化鎘薄膜電池發展的最大制約。包括美國可再生能源實驗室（NREL）在內的許多業內機構均估計，如果沒有大規模的碲礦發現，碲化鎘電池的產量將局限在一個非常微小的範圍內。

如果全世界所有的碲都用來生產碲化鎘電池，所有的廢舊電池裡的碲都被最大限度回收再利用，其理論產量上限也將無法達到現有硅晶電池的1/20。

而且，儲量太低還會帶來另一個聽起來甚至有點反常識的現象。包括硅晶電池在內的大多數光伏產品都會因產量的升高而價格降低，而碲化鎘電池卻會反其道而行之，產量較低時成本較低，而產量升高時，由於碲供應不足，開採或者回收更多的碲成本會大幅升高，導致碲化鎘薄膜電池的成本隨著產量升高價格更高！因此，不用說取代硅晶光伏電池了，就連在市場上一較高下，碲化鎘電池都沒有資格。

正因為如此，這一次儲量如此巨大的海底碲礦的發現，對於碲化鎘電池未來的發展有著至關重要的意義。

事實上，這已經不是海底礦產第一次引起世人的關注了，長期以來就有一些組織和機構對這些藏於深海的「寶藏」表示出了濃厚的興趣。加拿大知名的採礦公司Nautilus Minerals早在 2012 年就已經制定了在巴布亞紐幾內亞附近的俾斯麥海開採礦產的項目Solwara 1。

不過，由於與當地政府在商業方面存在嚴重分歧，雙方的合作計劃一度喊停，只是最近他們又取得了新的進展，即將於2019年在巴布亞紐幾內亞沿岸開採銅和黃金。

為此，該公司還設計建造了世界上首個深海挖礦機器人。其外形類似於一輛重型坦克，裝配有攝像頭以及3D聲納感測器，由兩位駕駛員遠程操控。為了裝載機器人以及由它挖掘到的礦石，Nautilus 公司還特意建造了一艘價值為1.27億美元（約合8.2億元人民幣）的大型補給船。

圖 | Nautilus的海底挖掘機器人

根據Nautilus公司的規劃，在進行礦產開採時，一次需要三台這樣的機器人同時作業，其中兩台負責挖掘，一台負責運輸。如果一切進展順利，僅僅一個礦區所開採出來的礦石就可高達 250 萬噸，總價值超過 15 億美元。

圖 | Nautilus構想中的浮動平台

根據首席執行官 Mike Johnston 表示，除了位於巴布亞紐幾內亞海岸的經營項目，Nautilus也在墨西哥灣沿岸啟動了另一個水下挖掘項目，所有準備工作預計將在明年中期完畢。

但 Nautilus 的發展道路也並非一帆風順，Solwara 1項目一提出就遭到了環保人士的反對。同時，巴布亞紐幾內亞政府的長期拖延也造成這個項目幾度反覆，甚至在2014年幾近破產。

除此之外，中國也在積極規劃從印度洋底開採礦產的方案。

自從 2011 年與國際海底管理局簽署了可以進行深海採礦的合同以來，中國一直在積極勘探印度洋的硫化物礦床。這個為期 15 年的合同將使中國有充足的時間探索多達10,000平方公里範圍內的海底硫化物。

圖 | 「蛟龍號」深海探測器

當然除了印度洋，中國也在西太平洋和東北太平洋的兩個地區積極尋找海底礦物。

不過，歸根結底大家都對探索深海能源顯示出強烈的興趣和願望，主要還是在於我們對電子設備、電動車和清潔能源日益增長的需要，使得當前的稀有金屬的供給顯得有些捉襟見肘。更為尷尬的是，現有的陸地採礦模式已經被證明是既不符合道德標準也難滿足效率要求。

此時，將眼光投向尚未開發的大海就變成了一件順理成章的事情，在並不遙遠的未來，一定會有大批的「海底探險者」投入到新一輪的「掘金之旅」中，這些人也將因此獲得大量的財富。

似乎一切看起來都是那麼的樂觀且充滿希望，但嚴肅來講，這場即將到來的「大躍進」在專家眼裡卻有可能帶來十分嚴重的後果。

根據今年早些時候的深海採礦試驗分析，即便是規模最小的採礦試驗也有可能會損壞掉海底的生態系統。照此推算，更大規模的採礦行動很有可能會使整個海洋生態系統遭受滅頂之災，其所引發的蝴蝶效應甚至會改變海洋上的天氣循環和海水的固碳功能。

一般而言，陸地上傳統的礦山開採通常都需要進行大面積的土地平整，大量的森林和村莊會在這一過程中被清理掉，不僅會造成嚴重的環境破壞，而且以這種方式開採出的礦產大部分都是含礦率非常低的貧礦。

相比之下，海底的礦產開採則是在一個較小的區域內進行集中開採，生產效率會得到明顯提升，而且不會對人類的生活環境造成影響。

但從另一個角度來看，大量海洋生物卻有可能因此而失去生存家園，嚴重的話，在挖掘過程中所揚起的灰塵通過大面積傳播會使生物呼吸困難，最終可能會造成整個物種的滅絕。

為了進一步了解開採過程中可能會帶來的危害和後果，Murton所領導的考察隊進行了一次採礦效應模擬實驗。

他們安排了英國的科研船James Cook號以每分鐘幾百升的速度從海底抽取沉積物，同時又在海底另外布置了大量的機器人感測器以觀察所發生的的變化。

圖 | 作業示意圖

據Murton博士的描述，早期的實驗結果表明，在遠離採礦點1公里以上的地方其實就已經很難監測到有泥土和灰塵的痕迹了。這說明採礦造成的影響要遠比我們所想像的有限。

但質疑的聲音隨之而來，其他科學家針對這一結論提出了不同的看法。

同樣供職於英國國家海洋研究中心（NOC）的Daniel Jones博士所領導的另一項研究則表明，在進行海底礦產開採後一年之內，許多海洋生物的確是可以得到恢復的，但從長期來講，幾乎沒有物種可以在二十年後依舊保持其最初的生存狀態。

另一位NOC的教授Andy Gooday也認為，「海底採礦雖不至於導致物種大面積滅絕，但其對地方的生態環境影響將是嚴重而持久的，其中最明顯的一點就是許多動物的棲息地將會被破壞掉。」

圖 | Andy Gooday

由此，一個悖論也就被提出來了：我們為了發展綠色能源需要開採海底礦產的舉動卻會造成海洋環境的極大破壞。這個問題到底該如何解決？沒人知道答案，我們能做的只有不斷的探索並反思人類自身，在權衡利弊得失之後才能給出一個正確的回答。

- END -

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！