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专家提醒提早为全球磷资源严重不足做准备

   日期:2019-09-12     来源:互联网    作者:admin    浏览:1    评论:0    
核心提示:日本《经济学人》周刊10月9日一期刊登大阪大学研究生院工学研究科教授大竹久夫的一篇文章,题为《全球磷资源严重不足日本需早做

日本《经济学人》周刊10月9日一期刊登大阪大学研究生院工学研究科教授大竹久夫的一篇文章,题为《全球磷资源严重不足日本需早做应对》,摘编如下:

美国科幻作家艾萨克·阿西莫夫早在50年前就发表了题为《生命瓶颈》的文章,预言“地球上的生物量很快将会受到磷的制约”。现在全世界终于认识到磷的重要性,开始为磷的可持续利用做准备。

磷是生命活动不可或缺的元素。成年人每天通过饮食摄取约1克的磷,排出几乎等量的该元素。无论是食物,还是可以减少温室气体排放的生物燃料,都离不开磷。

此外,磷在工业领域也有着广泛的用途,可以用来生产未来前景广阔的汽车电池、太阳能液晶板的表面处理剂、老龄化社会需求不断扩大的服装和家电产品的难燃剂等原料。

人类活动使用的磷,几乎都来自一种被称为磷矿石的天然资源。自然界的磷矿石需要数亿年才能生成,实际上是一种有限的非再生资源。根据美国地质勘探局的资料,截至2011年全世界可供商业开采的磷矿石的储量约为710亿吨,其中约70%集中在包括西撒哈拉在内的摩洛哥王国。

不过,即使是出产国也难以把握实际的商业储量,美国地质勘探局只是把从各国听来的数据相加得出。鉴于2011年世界的磷矿石产量约为1.9亿吨,按照美国地质勘探局的统计来算,目前磷矿石储量可供全世界使用约374年。然而,这只是用计算器算出的数字,要准确把握世界磷资源的状况并非如此简单。

日本是世界第八大磷消费国,但却不产磷,磷资源全部依靠从国外进口。不过,由于磷矿的枯竭和生产国实行保护政策,日本在确保磷资源方面面临着越来越困难的局面。

日本的磷矿石过去主要是从美国进口,但由于佛罗里达的磷矿逐渐枯竭,磷已成为一种战略资源。美国在1996年几乎停止了磷矿石的出口。此后,日本改从中国和摩洛哥等国进口。鉴于世界磷矿石产量的约72%原本就被中国、美国、摩洛哥和俄罗斯四国占据,而且产量的85%是被出产国本身消费,因此形势并不乐观。

磷矿石品质的下降也成为一个令人头疼的问题。市场中的磷矿石的平均含磷率,上世纪70年代约为15%,至1996年已降至13%。相反,镉等有害重金属、放射性杂质的含量却在不断升高,从而增加了加工处理的成本。

2008年磷矿石的进口价格比上年上涨了400%。即使除去这一年,2006年以后平均年涨幅也在28%左右。磷的市场价格与锰相差无几,作为工业原料还不算过于昂贵。但世界磷需求量的约85%是用于化肥。为了生产磷矿石,目前全世界平均每人每年要承担约500日元的费用。

如果磷矿石价格上涨,化肥价格就不可避免地要受到影响。但农民购买化肥的资金是有限的,过高价格的化肥是卖不出去的。化肥价格的上涨将对农业经营造成严重影响,在一些国家甚至有可能引发粮食危机。

今年世界人口已经多达70亿,据说到2050年还要增加到90亿。随着发展中国家人们生活水平的提高,肉类的消费将会增加,而生产肉类需要大量的磷。有人预测2050年世界的磷需求量将比现在增加30%至50%。目前全世界约50%的耕地面临着缺磷的问题,为了让越来越多的人口吃饱饭,必须确保磷和化肥的廉价、稳定供应。我们应该认识到,人类生存所不可缺少的磷,与生产汽车和高科技家电所需的稀有金属,在经济学上是完全两码事。

国际磷资源的管理和可持续利用,正在成为关系到人类生存的新的全球性问题。欧洲在2010年制定了旨在提高资源效率的战略,2011年设定的路线图又将磷资源纳入了这一战略。如果欧盟今年能够公布有关磷资源可持续利用的“绿皮书”(决策建议报告),那么欧盟各国就会将磷资源的可持续利用纳入本国的政策。

用于化肥的90%的磷积蓄在土壤中,要实现磷资源的可持续利用,有必要改变人类活动中阻碍磷循环的系统。磷易溶于水,几乎是从陆地向海洋单向输送。人类从地下开采磷矿石,使用了一次后就简单地抛向大海。全世界每年约有1400万吨的磷作为化肥使用,但能够到饭桌上的只有约300万吨。其余的磷都积蓄在土壤中,流入了江河湖沼,污染了环境。全世界平均每人每天摄取的磷只有约0.7克左右,但发达国家大城市的人们,平均每人每天要扔掉7克的磷。要将丢弃的磷再次集中起来则需要巨大的能量和经费。

据东北大学副教授松八重一等人介绍,每年进入日本的磷的数量约为63万吨,其中约30万吨包含在饲料和铁矿石等矿产资源中,是附带进入日本的。其余约30万吨是以磷矿石或磷产品的形式进口的。另一方面,国内的下水污泥、炼铁炉渣和食品等废弃物当中每年产生约20万吨的未经利用的磷资源。虽然每年作为化肥投入田地的约有28万吨,但由于磷容易被土壤吸附,投入的磷当中只有约10%至20%被农作物吸收。

要将分散在农田中的磷进行回收是不划算的,但考虑到投入的大部分磷都积蓄在土壤中,今后在施肥的过程中如何考虑节磷就成为了重要的课题。如果能够将下水污泥、炼铁炉渣和食品等废弃物中的磷回收加以利用,那么相对于磷矿石和磷产品的进口来说,有约60%的磷就可以在国内通过回收产生。如果政府投入适当的资金并利用民间的技术,那么在日本确立磷资源回收利用的体制还是完全有可能的。

不过,要将回收的磷用于汽车、半导体、电子、生物产业等工业领域,还需要把它们加工成黄磷或高纯度的磷酸。我国目前还没有生产黄磷的工厂,不能加工高科技产业中所需的黄磷。可以考虑用下水污泥焚烧灰等废弃物来生产人造磷矿石,在海外加工成黄磷,这是一种国际性的解决方式。或者可以开发使用高温炉从下水污泥焚烧灰中回收磷酸的技术。后者不像生产黄磷那样需要电炉,因此对于电力供应出现了问题的日本来说是非常适合的。在欧盟,回收磷资源已经成为大势所趋。今年9月,德国、荷兰、瑞士等7个国家已经开始实施回收项目。


 
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