2024 年 5 月 31 日

全球淨零,煉金術復興?關鍵礦物供應鏈的全球規範新局

作者:蘇上雅賴俊魁

目錄

2020年,在全球多數經濟與社會仍在Covid-19 疫情肆虐中,淨零經濟,包含綠電與電動車的銷售量,皆逆勢脫穎而出。[1] 回首化石燃料世代,能源安全的爭議(也往往是地緣角力的重心)往往落在石油和天然氣的供應上。如今淨零能源與科技展露頭角,淨零轉型的機會之窗,仍仰賴供給發展潔淨科技的中上游原物料供應鏈。尤其經過精煉、通稱「關鍵礦物」(Critical Minerals) 的特定種類礦物之集合,在當今眾多潔淨能源科技——從太陽能板、風機、電網到電動車——製程中有不可或缺的角色。

在當前淨零能源科技的現實下,關鍵礦物原物料的開採與煉製產業鏈,無可避免地成為新世代能源(不)安全爭議、也是潛在地緣角力的必爭之地。本文整理國際組織的研究報告、淨零產業大國/區域關鍵礦物的制度改革,梳理:第一,當前關鍵礦物供應鏈議題何在;第二,面對這一波「煉金術」復甦所致的供應鏈脆弱議題,國際目前有何對策,以避免重蹈化石燃料世代的供應危機。

轉動淨零的關鍵礦物:涵義與功能

「關鍵礦物」(Critical Minerals) 是近年國際新興竄起的材料分類,部分國家或區域 (如歐盟、美國) 亦常將這些礦物與其他非燃料(non-fuel) 材料並稱「關鍵材料」(Critical Material) 。這些材料之所以「關鍵」,主要來自兩大特性:第一,其對於現代科技、經濟或國家安全之運作不可或缺;第二,其供應鏈有被中斷之風險。[2] 部分國家又特別強調這些礦物/材料對電氣化時代新能源運作(包含發電、供電、儲能) 之必要性[3]

國際間最受矚目的關鍵礦物,包括:銅(Copper)、鋰(Lithium)、鎳(Nickel)、鈷(Cobalt)、石墨(Graphite)、鋁(Alumnium),和統稱「稀土」的幾種稀有元素之集合(Rare Earth Elements, 簡稱REE)。[4] 值得留意的是:近年國際能源總署(International Energy Agency) 和歐盟、澳洲、日本、印度等國皆將全球半導體產業所仰賴的矽(Silicon) 納入關鍵礦物/原物料清單。[5] 關鍵礦物是轉動淨零科技日常的要素。舉例來說,銅為生產太陽能板、風機、生質能、電網、電動車與電池皆高度需求的原料;鎳在生產氫能、地熱能和電池與電動車過程中不可或缺。如單看當前淨零經濟最備受矚目的電動車與電池,銅、鋰、鎳、鈷、稀土及鋁皆為其製程中高度需求的原物料。[6] 矽所支撐的半導體晶片在智慧時代日常的關鍵性不言而喻。

關鍵 – 集中 – 脆弱:地緣政治下險象環生的關鍵礦物供應鏈

關鍵礦物之於全球淨零科技與社會之運作至關重要,也使其極易成為地緣政治下原料出口國貿易緊縮政策的博弈籌碼。2023年國際能源總署對全球關鍵礦物產業鏈市場的最新研究報告指出:全球關鍵礦物生產鏈高度集中於少數國家。尤其值得關注的是:由於關鍵礦物在經開採後,需要經過冶煉、精製、加工等製程,才能為中下游產業所用,除關鍵礦物礦脈所在地外,握有關鍵礦物原礦加工製程技術與訂單的國家,往往成為左右關鍵礦物供應鏈穩定性、乃至影響全球淨零經濟的玩家。

關鍵礦物加工國集中性不容忽視。從IEA的統計報告可見:中國大陸包辦了全球多數重要關鍵礦物的加工製程,包括銅、鋰、鈷、石墨、鋁和稀土等等,印尼則為鎳礦的加工重鎮 (下圖一)。[7] 以鋰礦而論,雖然澳洲擁有最大宗天然礦藏,這些礦藏在經開採後,多數仍需要運往中國大陸進行加工,才能進一步為各種淨零產業應用。以鈷礦來說,雖然剛果民主共和國擁有最豐富礦藏,其礦山與冶煉廠有許多由中國大陸直接投資,而採掘的礦物絕大多數仍運往中國大陸進行加工。最後,在稀土和石墨方面,有超過半數從礦藏開採到加工完成整條產業鏈,都是由中國大陸掌握。

資料來源:IEA。

圖一:特定關鍵資源和礦物世界排行前三之生產國

近年來國際社會開始意識到,關鍵礦物煉金大國,正持續藉由國內法律與政策改革,系統性地影響關鍵礦物之出口。以近年國內外研究多有著墨的中國大陸為例,既有研究發現:雖然中國大陸的關鍵礦物政策非自始高度集中,[8] 然至遲自1998年起,中國大陸開始對稀土等關鍵礦物實施出口配額制,既有研究認為,這是其關鍵礦物產業發展戰略的重要轉折,相比於80年代末至90年代中的自由開放,中國大陸自此進入關鍵礦物的嚴格管制期,一系列對內嚴格管控、對外出口緊縮政策由此展開。[9] 有研究更指出,自2014年以降,中國大陸對關鍵礦物之管控,從傳統的嚴格管制,擴展到「全面管制」,除延續前一階段的出口貿易限制外,進一步啟動國家關鍵礦物收儲政策,並實施國家對關鍵礦物的出口授權管理制度,鞏固國家機關對關鍵礦物產業的掌控。[10]

全球淨零經濟抬頭,對潔淨能源、電動載具與儲能設備之需求提升,在當前淨零科技現實下,意味對關鍵礦物之需求急遽攀升,也使其易在地緣政治升溫的情境下,淪為掌握關鍵礦物煉製技術與訂單的少數國家,左右全球經濟運作的籌碼。關鍵礦物供應鏈過度集中所致高度脆弱性、對中下游產業之影響,淨零產業規模大的歐洲地區、美國、加拿大與澳洲等國家尤其有感,也進一步催生近五年間一系列值得關注的關鍵礦物供應鏈改革。以下段落,本文分析歐、美、加、澳關鍵礦物新興法規與政策,並側重於說明以上區域或國家皆共通強調的多元化與韌性供應鏈價值與相關對策。

多元化和強化韌性:關鍵礦物供應鏈的國際新局

回顧各國工業經濟發展,自1950年代起即陸續有國家開始研擬確保關鍵礦物供應的規範措施。然近年淨零經濟蓬勃發展,全球對關鍵礦物的需求大幅增加,才使關鍵礦物供應鏈過度集中、以至於暴露於各種人為與自然風險下、脆弱性極高的議題浮上檯面。近五年間,歐盟、美國、加拿大、澳洲等工業大國或區域組織,針對關鍵礦物原物料過度集中乃至脆弱化問題,進行大規模法規或政策改革。繼2020年公布一系列促進工業原物料供應安全、永續政策以來,歐盟於今年三月通過具規範指標意義的《歐洲關鍵原料法》(European Critical Raw Materials Act)。[11] 美國聯邦政府於2019年即公布〈確保關鍵礦物供給安全可信賴之聯邦策略〉、澳洲於2023年公布國家〈2023-2030年關鍵礦物策略〉,加拿大亦於同年公布〈加拿大關鍵礦物策略〉。

綜觀上述國家/區域組織近年上路的新法、新政,本文發現:多元化、永續韌性的關鍵礦物供應鏈與替代資源,為各國/區域規範的共通價值。進一步觀察各國/區域落實上開價值的策略,亦有許多共通點,例如:極小化生產過程中的負面影響、促進與「有志一同」國際夥伴合作、強化國際貿易規範之執行等等。這些價值與原則,是正極力發展半導體與淨零產業、作為關鍵礦物消費端的台灣,值得留意的趨勢。以下段落詳加介紹。

多元化、永續韌性關鍵礦物供應鏈之第「零」步,為盤點自身所有和所求的資源,確立供應鏈重整的優先施政重心。以歐盟為例,2024年上路的新制,包含一份「戰略原物料清單」(strategic raw materials),此清單羅列歐盟側重發展的綠色、數位、國防與航太工業所不可或缺的原物料。新制進一步對列在該戰略原物料清單上的資源,訂立較嚴格的供應鏈量能與多元化基準。[12] 美、加、澳的新策略,亦奠基在對國內各產業發展所需關鍵礦物原物料種類、數量、來源,及對國內現有或潛在關鍵礦物原物料供應量能的考察上。[13]

有效率且負責任的韌性礦業生產鏈,是這一波關鍵礦物供應鏈新制的主流。提升效率從兩種面向著手:行政程序面和生產製程面。行政程序方面,以歐盟為例,新制上路後,區內戰略關鍵原物料的開採計畫,評估計畫可行性之法定流程將縮減為24個月、精製和回收計畫則縮減為12個月。[14] 類似訴求亦見於美國、澳洲。[15] 須強調的是:精簡開發許可審理程序,不等於犧牲在地環境與社會。此次各國或區域之新法新政,強化企業環境與社會責任與夥伴關係。舉例來說,歐盟新制要求「減緩生產鏈的任何負面影響,包含在歐盟內部與其他第三合作國家的勞動權、人權和環境保護。」並強調遵循上開價值,有助於各國經濟發展、永續治理、人權維護、紛爭解決乃至區域之穩定。關鍵礦物藏量豐富的澳洲與加拿大,不僅訴求持續提升自身產業鏈的企業與社會責任標準,更力求形塑全球關鍵礦物企業環境社會責任的新典範。[16] 美國繼聯邦策略提出後,亦發起國際「能源資源治理倡議」(Energy Resource Governance Initiative) ,召集不同國家一起研議提升治理相關原則性規範、分享最佳實踐案例、鼓勵公平投資環境,進而公布工具指南 (ERGI Toolkit ) [17] 力主塑造關鍵礦物最佳實踐典範。[18]

尤值一提,加拿大與澳洲的新政,皆強調與第一民族或原住民社群的夥伴關係。加拿大新制強調:「政府不僅將持續維護關鍵礦物開發與原住民諮商之法定義務,更將尋求機會,藉由自計畫發展初期、有意義、持續與原住民族議合,確保原住民族群作為關鍵礦物發展的積極夥伴。」[19] 新政亦強調原住民科學和知識系統,對於擴展對國家自然資源認識的重要性,並指出聯邦政府將在地球科學資訊和研究上持續和原住民族合作──著眼於其傳統知識。[20] 澳洲新政,亦強調與第一民族和社群建立真誠的夥伴關係:重視其土地和水的權益、保護文化資產和第一民族之神聖地域、與其社群和代表組織合作,建立其與關鍵礦物開發者溝通議合的能力,以及提升第一民族利益之平等和投資機會。[21]

這波方興未艾的關鍵礦物供應鏈倡議,當然不僅限於各國/區域內部礦業與製造業的改革。如歐盟在公布新法之際,亦坦承依當前全球淨零經濟需求之大,即使歐洲重啟關鍵礦物生產鏈,未來在關鍵原物料的消費上,仍有可觀數量須仰賴進口,進而強調國際貿易對支持全球生產、確保供給多元化至關重要。觀上述各國/區域新制對跨越國境的關鍵礦物生產與貿易,有兩點尤其值得注意:首先,以制度確保當前關鍵礦物進口來源之多元化。以歐盟為例,針對前述所謂「戰略原物料」新制規定,歐盟每年度對任一原物料加工製程中任一原物料之消費,不得有超過65%來自單一第三國。又,為確保產業韌性,新制也將關鍵原物料供應鏈風險納入監測機制,未來部份大型企業,須針對其戰略原物料供應鏈,進行公司層級的壓力測試與查核。

再者,高舉與「志同道合」(like-minded) ──有意願一同強健全球關鍵礦物原物料供應鏈──夥伴國家/經濟體合作的重要性。以歐盟為例,新制藉由「全球通道」 (Global Gateway) 與新興市場和發展中經濟體建立互惠夥伴關係。值得注意的是,互惠措施包含協助夥伴國家發展其自身採掘、精製產能─包含技術發展─的管道。另外,新制亦創建關鍵原物料俱樂部(Critical Raw Materials Club) ,擴展促進永續投資協議 (Sustainable Investment Facilitation Agreements) 網絡,強調保障投資人的法律明確性、對抗不公平的貿易手段。美國聯邦政策亦強調擴展與國際夥伴[22] 的合作,面向包含:

  1. 關鍵礦物資源之識別與探勘
  2. 關鍵礦物之精製和回收
  3. 減輕供應風險和避免供應鏈崩壞
  4. 關鍵礦物材料和製造的研發合作
  5. 外資取得礦業權、資產與發展之資訊分享等。

最後,從上述各國/區域的新制亦可見,提升關鍵礦物使用的可循環性,乃至於尋求其他替代材料,已成當前研發重心所在。歐盟新制上路後,成員國須針對關鍵原物料含量高廢棄物之收集、確保其回收成為次級關鍵原物料擬定與實踐國家層級的措施;含永久磁鐵的產品,須符合歐盟可循環性需求,並註明可回收性、可回收內容物等相關資訊。提升回收關鍵礦物的效率及發展可資替代關鍵礦物的其他材料,亦是美國策略的首要行動方針。[23] 從2019年聯邦策略可見,近年研發有所進展,包含顯著降低永久磁鐵製程對稀土的需求、降低電動車電池的鈷含量等等。[24]

結語

台灣走在淨零碳排、產業與社會轉型的路上,而台灣更站在高科技產業與地緣政治的浪頭尖端。是以,台灣更應重視全球淨零趨勢下,所突顯出的關鍵礦物供應鏈集中及脆弱性議題。國際能源組織研究指出,轉動淨零產業不可或缺的關鍵礦物,在生產鏈上集中於特定國家,供應鏈穩定性堪慮,易受關鍵礦物生產大國對關鍵礦物的系統性控制左右。不過,本文亦觀察到:近五年間,強調多元化、永續韌性的全球關鍵礦物價值鏈,已彰顯於淨零產業發達的區域和國家之新法和政策。本文指出:這波方興未艾的規範改革,有幾大共通點:奠基於對自身經濟和戰略關鍵原物料需求的通盤掌握、強調有效率且負責任的生產過程、重視企業環境與社會責任和與第一民族/原住民族的夥伴關係、強化與「志同道合」國際夥伴的合作與抵制不公平貿易手段、投注研發促進關鍵礦物的循環利用與尋求替代資源。本文認為,即使各國資源與產業脈絡各有不同,這波規範倡議──從興起背景、核心價值、乃至直接或間接、個別或整體對全球淨零政治經濟的影響──深值台灣關注與參考。


[1] IEA (2021), Global EV Outlook 2021,
https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2021; IEA (2020b), Global EV Outlook 2020,
https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2020; IEA (2020c), World Energy Outlook 2020,
https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2020.
[2] See Australian Government (3 Apr. 2024). Critical minerals at Geoscience Australia. https://www.ga.gov.au/scientific-topics/minerals/critical-minerals  (Last Access: 3 Apr. 2024).
[3] 例如美國,see  U.S. Department of Energy. What Are Critical Materials and Critical Minerals? https://www.energy.gov/cmm/what-are-critical-materials-and-critical-minerals (Last Access: 3 Apr. 2024).[4] 是包含17種稀有金屬元素之通稱,雖需用量少,在當前淨零產業中扮演重要角色,例如釹、鐠、鏑、鋱在生產製造電動車和風機所不可或缺的永久磁鐵(permanent magnitude)中具有關鍵角色;釔、鈧則用於數種氫能電解中。Gielen, D. & Lyons, M. (Feb. 2022). Critical Mineral for the Transition: Rare Earth Elements. Published by IRENA.
[5] IEA (4 Jan. 2024). Critical Minerals List. https://www.iea.org/policies/15861-critical-minerals-list  (Last Access: 3 Apr. 2024). 雖然矽的來源、即石英砂 (silica sand) 並不少見,由於本身純度高、雜質含量低──能降低原料精製處理過程中環境與社會影響──的石英礦並不多見,而全球半導體生產鏈對矽之需求極高,近年漸有國際組織與工業國將矽新增至關鍵礦物清單。See Government of South Australia (2022). “New critical minerals opportunities. https://www.energymining.sa.gov.au/industry/geological-survey/mesa-journal/previous_news/news-articles-2022/new-critical-minerals-opportunities (Last Access: 15 Apr. 2024).
[6] IEA (2022). The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions. p.45.
[7] IEA (2022). The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions. p.150.
[8] 1986年3月中國通過《中華人民共和國礦產資源法》,傾向鼓勵關鍵礦物資源的開採和出口。見:中華人民共和國生態環境部 (2019) ,《中華人民共和國礦產資源法》,https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/fl/201904/t20190429_701421.shtml. (Last access: 30 Mar. 2024).
[9] 相關政策包含:取消關鍵礦物的退稅政策,並下調退稅率至完全取消;對內實施開採總量管制政策,對外針對關鍵礦物金屬礦加徵高比例出口稅、將多種關鍵礦物金屬產品列入禁止出口貿易清單;加強對開採、准入和綜合利用之監管等。參:郭子菱 (2023). 〈中國大陸擴大監管稀土等關鍵礦物 未來全球供應再添變數〉,《兩岸經貿網》,https://www.seftb.org/cp-4-2057-5c270-1.html (last access: 30 Mar. 2024)、海中雄&曹申 (2023). 〈國際稀土產業發展概況解析〉,《材料世界網》,https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=52099  (last access: 30 Mar. 2024)。
[10] 同上註。
[11] European Council (2024). “An EU critical raw materials act for the future of EU supply chains,” https://www.consilium.europa.eu/en/infographics/critical-raw-materials/ (last access: 27 Mar. 2024).
[12] 其他歐盟重要基準包括:歐盟年度區內開採至少10%、年度區內加工40%、年度回收消。
[13] 例如:美國地質探勘 (United States Geological Survey)、加拿大關鍵礦物地球科學和資料倡議 (The Critical Minerals Geoscience and Data (CMGD) Initiative)、澳洲地球科學(Geoscience Australia)。
[14] European Commission. Critical Raw Materials Act. https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/raw-materials/areas-specific-interest/critical-raw-materials/critical-raw-materials-act_en#overview-of-the-critical-raw-materials-act (last access: 29 Mar. 2024).
[15] U.S. Department of Commerce (2019). A Federal Strategy to Ensure Secure and Reliable Supplies of Critical Minerals. pp.49; Australian Government (2023). Critical Minerals Strategy 2023–2030. pp.40. https://www.industry.gov.au/sites/default/files/2023-06/critical-minerals-strategy-2023-2030.pdf.
[16] Australian Government. (2023). CRITICAL MINERALS STRATEGY 2023–2030. Our Focus Areas. https://www.industry.gov.au/publications/critical-minerals-strategy-2023-2030/our-focus-areas  (last access: 29 Mar. 2024).
[17] See https://ergi.tools/.
[18] IEA (2022). The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions. p.163.
[19] 加拿大憲法 Section 35、加拿大內國法化之《聯合國原住民族權利宣言法》。
[20] The Government of Canada (2023). The Canadian Critical Minerals Strategy, pp.29.  https://www.canada.ca/en/campaign/critical-minerals-in-canada/canadian-critical-minerals-strategy.html#a54  (last access: 29 Mar. 2024).
[21] Australian Government. (2023). CRITICAL MINERALS STRATEGY 2023–2030. “Our Focus Areas.” https://www.industry.gov.au/publications/critical-minerals-strategy-2023-2030/our-focus-areas  (last access: 29 Mar. 2024).
[22] 特別點名加拿大、澳洲、歐盟、日本、南韓。
[23] U.S. Department of Commerce (2019). A Federal Strategy to Ensure Secure and Reliable Supplies of Critical Minerals. pp.14.
[24] 同上註,pp.14。

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