实现循环经济的“完美融合”：必须正确考虑资源稀缺性，以指导矿产资源的管理

《Ecological Economics》：Squaring the circle of the circular economy. The need to properly account for scarcity to guide mineral resource management

循环经济导向的矿物绝对稀缺性评估与分类研究，提出基于熵的Exergy Replacement Cost（ERC）和Thermodynamic Rarity（TR）指标，通过 Thanatia 假设状态量化矿物从分散地球 crust 到开采成品的总能量成本。研究揭示 ERC 对高熵矿物（如铼、镓、铟）的稀缺性评估更具解释力，且矿物价格与 TR 相关性显著低于 ERC，显示市场失灵。建议将 ERC 作为 depletion charge 基础，推动政策制定从质量稀缺转向热力学稀缺，促进可再生能源与易得矿物优先使用。

　　### 引言

在当今全球范围内资源使用和废弃物产生呈现指数级增长的背景下，关于矿物资源稀缺性及其对环境影响的讨论变得愈加激烈。2015年在伦敦举办的“矿物资源在生命周期影响评估中的作用：探索未来路径”的跨学科研讨会便是这一趋势的缩影。随着对可持续发展的关注不断加深，许多机构和政策制定者呼吁向循环经济（Circular Economy, CE）转型。循环经济的核心理念在于通过资源的再利用和回收，减少对原始资源的依赖，从而实现资源的可持续管理。然而，当前基于矿物资源市场价格的政策设计往往未能准确反映其稀缺性，导致资源过度开采和环境破坏的加剧。

### 矿物资源的稀缺性与市场价格的局限性

矿物资源的市场价格通常被视为其稀缺性的指标，但这一假设存在诸多问题。首先，市场价格往往受到市场机制中各种非物理因素的影响，如垄断、税收、信息不对称等。例如，石油价格长期受OPEC等国际组织的调控，而非真正反映其稀缺性。其次，市场价格未能充分考虑资源的物理稀缺性。即使某些矿物资源的开采成本因技术进步而降低，其绝对稀缺性却可能因资源质量的下降而增加。因此，传统上依赖市场价格来衡量稀缺性的方法显得不足，无法有效指导资源的可持续管理。

此外，矿物资源的稀缺性不仅仅取决于其在地球地壳中的总储量，还与其在矿石中的浓度、化学成分、硬度和可获取性密切相关。这些物理特性决定了资源的提取难度和成本，进而影响其稀缺性评估。例如，高浓度的矿物资源通常更为稀缺，因为它们在地球地壳中的分布较为有限。因此，仅凭质量或数量来评估矿物资源的稀缺性是不够的，必须引入更全面的物理指标，以准确反映资源的真实稀缺状况。

### 生态经济学视角下的矿物资源管理

在生态经济学的视角下，矿物资源的稀缺性不仅是一个经济问题，更是一个生态问题。传统经济学往往忽视了资源的物理属性，导致在资源管理中出现“货币与物理分析脱节”的现象。这种脱节使得政策制定者在设计资源管理策略时，难以全面考虑资源的可持续性。因此，本文提出了一种基于能质（exergy）的绝对稀缺性指标，以弥补传统方法的不足。该指标不仅能够更准确地反映矿物资源的稀缺性，还能为政策制定提供科学依据，从而推动向循环经济的转型。

能质是衡量资源质量的一种物理概念，它表示将资源从一种完全分散的状态（称为“死亡状态”或DS）提取到当前浓度所需的最小工作量。通过将矿物资源的能质消耗与地球地壳中的自然状态进行比较，我们可以更准确地评估其稀缺性。例如，矿物资源的浓度越低，其能质消耗越高，因此其稀缺性也越强。这种基于能质的评估方法能够超越传统的质量或数量评估，提供更全面的视角。

### 基于能质的稀缺性指标

本文提出了一种基于能质的绝对稀缺性指标——“热力学稀有度”（Thermodynamic Rarity, TR）。TR由能质替代成本（Exergy Replacement Cost, ERC）和能质内含成本（Embodied Exergy, EE）组成，分别表示将矿物资源从死亡状态提取到当前浓度所需的成本，以及从开采到最终使用过程中所需的总能质消耗。TR能够更准确地反映矿物资源的稀缺性，因为它不仅考虑了资源的物理属性，还综合了其在整个生命周期中的能质消耗。

通过分析39种矿物物质，本文发现TR在评估矿物资源稀缺性方面具有显著优势。例如，对于某些稀有矿物，如金、铼、银、钨、镉、钼和镍，其TR值远高于其他矿物。这表明这些资源的稀缺性不仅与其在地壳中的总储量有关，还与其提取难度和能质消耗密切相关。相比之下，传统的质量评估方法往往忽略了这些关键因素，导致对矿物资源稀缺性的误判。

### 市场价格与稀缺性的关系

本文还探讨了市场价格与矿物资源稀缺性之间的关系。研究发现，市场价格与TR之间的相关性较低，这表明市场价格并不能准确反映资源的稀缺性。例如，在2000年和2015年的数据中，TR与市场价格的相关性分别为0.0359和0.0396，远低于预期。这说明，市场价格往往受到短期波动和投机行为的影响，而非资源的绝对稀缺性。

此外，市场价格的形成还受到其他因素的影响，如资源的能质消耗。虽然能质消耗是市场价格的重要组成部分，但其对价格的影响往往被低估。因此，传统的市场机制在资源管理中存在局限性，可能导致资源的过度开采和环境的进一步恶化。

### 政策建议与未来研究方向

为了推动向循环经济的转型，本文建议采用基于能质的稀缺性指标来设计资源管理政策。这种指标不仅能够更准确地评估资源的稀缺性，还能为政策制定提供科学依据。例如，基于ERC的“耗竭税”可以用来提高社会对资源稀缺性的认识，并在资源耗尽之前提高市场价格。这将有助于减少对不可再生资源的依赖，促进可再生资源和可回收资源的使用。

此外，本文还指出，当前的资源管理政策往往过于依赖市场价格，而忽视了资源的物理属性。这种倾向可能导致资源的过度开采和环境的进一步破坏。因此，政策制定者需要重新审视资源管理的框架，将物理指标纳入考量，以实现更可持续的发展。

### 生物圈的启示

生物圈的循环模式为矿物资源管理提供了重要的启示。生物圈通过太阳能和共生过程实现了资源的循环利用，这表明资源的可持续性不仅依赖于技术进步，还与资源的可用性和可再生性密切相关。因此，人类社会应当借鉴生物圈的循环模式，减少对不可再生资源的依赖，转而使用可再生资源和可回收资源。这将有助于实现资源的可持续利用，减少对环境的破坏。

### 结论

综上所述，本文提出了一种基于能质的矿物资源稀缺性评估方法，旨在弥补传统市场价格评估的不足。通过引入TR指标，我们能够更准确地评估矿物资源的稀缺性，并为政策制定提供科学依据。此外，本文强调了在资源管理中考虑物理指标的重要性，指出仅依赖市场价格可能导致资源的过度开采和环境的进一步恶化。因此，推动向循环经济的转型需要将物理指标纳入考量，以实现更可持续的发展。生物圈的循环模式为这一转型提供了重要的启示，表明资源的可持续性不仅依赖于技术进步，还与资源的可用性和可再生性密切相关。未来的研究应进一步探讨如何将基于能质的评估方法应用于实际的资源管理政策设计中，以实现全球范围内的可持续发展。