2023年3月24日，战略与国际研究中心（CSIS）发表文章探讨了在美国发展植物采矿这一新型采矿方式的机遇与挑战，并提出相关建议。

关键矿产对于电动汽车、太阳能电池板、风力涡轮机和许多先进的气候减缓技术至关重要。在美国地质调查局（USGS）2022年确定的50种关键矿产中，美国对31种矿产品的净进口依赖度超过50%，其中26种主要来自中国。能够让美国以可持续和可负担的方式开发资源，将有助于美国确保关键矿产的供应。为此，美国已经开始投资绘制矿产资源图，开发新型电池配置方案，资助回收计划，并研究其他技术，如深海采矿。

另一个潜在的创新是植物采矿。“超富集植物”已经进化出将高浓度金属吸收到叶子、树皮和根中的能力。这些植物可以富集高达干燥植物质量或汁液16.9%质量的金属，一旦它们富集起来，就可以通过燃烧或榨汁来分离金属。植物采矿涉及在矿床上方种植这些植物，并收获它们富集的金属。

对超富集植物金属提取的研究可以追溯到20世纪80年代，目前由于大宗商品价格飙升，人们的兴趣又重新燃起。超富集植物已被证明能富集镍、钴、硒及稀土元素等。商业植物采矿刚刚起步，在阿尔巴尼亚和马来西亚开始使用超富集植物来生产镍。印度尼西亚、澳大利亚、坦桑尼亚和许多其他国家已经开始了其他研究项目。2022年，美国能源部（DOE）发布信息征询书（RFI），就使用超富集植物收集金属征求意见，特别关注该技术在非耕地应用的经济可行性、实现商业规模及其生产的碳强度。

1 植物采矿的机遇

（1）植物采矿可以开发非常规的矿石和土壤，这些对矿业公司来说从来都不具有经济可行性。

在世界各地的土壤和矿藏中发现的许多金属的浓度都不够高，无法开采。随着金属需求的增加，较低品位的矿石开采在经济上变得可行，但由于废物和尾矿的增加，对这些矿床的开采带来了更多的环境挑战。矿石品位下降是采矿业面临的一个重大挑战，仅在过去10年，全球铜矿品位平均下降了25%以上。植物采矿可以提供新的机会，在较低浓度的情况下扩大采矿地理范围。在环境风险或土著主权使传统采矿成为禁忌的土地上，这可能非常有用。假设低品位矿床对金属生产越来越重要，而环境法规保持不变，那么植物采矿可以减少新开传统矿山的需求。

（2）植物采矿可以在提供新矿石的同时，帮助清理和复垦现有和遗留的采矿场。

采矿作业结束时，废石留在采矿场附近。雨水会给当地的供水系统带来酸性排水的风险。种植超富集植物可以在金属渗入地下水之前吸收土壤中的金属。将减少土壤和地下水中的污染物，防止地表侵蚀，使在邻近土地上进行传统耕作更加可行。

（3）美国国内植物采矿可以帮助美国实现其国内和国际气候目标。

RFI指出植物采矿可以获得足够大的资源量以满足美国对镍和稀土元素的预期需求。电动汽车生产中碳排放主要是由于电池材料的开采和加工产生的排放。与传统汽车相比，电池材料的植物采矿可以给美国带来双重好处。此外，那些特别关注碳足迹、金属采矿相关的劳工问题以及与美国土著社区的潜在冲突的消费者，可能会有一个新的、有吸引力的商业选择来替代传统采矿。

（4）以农业为基础的生产可以帮助抵消一些与采掘业相关的价格波动。

政治不稳定和大型矿区长期存在的劳资纠纷，再加上对关键矿产的需求急剧上升，使价格不稳定成为关键矿产终端用户面临的最大障碍之一。RFI估计，植物采矿可能足以为美国国内提供所有钴。但其他研究指出，这将需要大量的耕地，金属价格可能会下跌（使得植物采矿的商业吸引力下降），每英亩金属的产量相对较低（与传统采矿作业相比），以及这种大规模生产将需要监管改革。

（5）植物采矿可能是一种以当地社区，包括世界各地的土著群体，可以接受的方式收集金属的方法。

最近围绕手工和小规模采矿部门的对话突出了重大的环境和社会挑战。这些作业通常采用非常低效的技术开采矿石，生产率低，导致不必要的环境退化。通过植物采矿，当地社区可以通过出售金属找到提高生产力的新方法，更多的人可以以可持续的方式参与能源转型。

虽然植物采矿目前还不是大规模硬岩采矿的可行替代方案，但它为新的生产商提供了从对关键矿产不断增长的需求中获得经济利益的可能性。最近一项研究发现，通过植物采矿每英亩土地每年可开采约80公斤镍，按目前镍价计算，每英亩土地可获得3800美元的毛利。相比之下，2021年，伊利诺伊州大豆种植户的毛收入为每英亩1017美元，伊利诺伊州玉米种植户的毛收入为每英亩1445美元。在其他研究中，土地复垦项目产生双重经济效益：通过种植多聚链藻来降低土壤中的镍含量，每公顷土地回收收益为1000美元，每公顷从植物中提取的镍收益为410美元。

2 植物采矿的挑战

（1）植物采矿项目面临监管挑战。

在美国和国外，硬岩开采缺乏环境治理，没有为植物采矿等创新技术和生产方法的规模化创造机会。美国有关硬岩采矿的一般法规已有150多年的历史。法律规定了勘探者对联邦公共土地的所有权，而没有考虑对周围地区的土壤、水和空气的影响。为了弥补这一点，自《采矿法》颁布以来，联邦和州的监管体系逐渐发展起来，以减缓或防止被视为危险的采矿活动。这给创新生产技术留下的空间很小。

（2）其他更为实际和具体的问题依然存在。

关于将非本土超富集植物引入自然环境的影响，现有的数据很少。此外，用其他天然植物或合成植物对植物进行基因改造，对于在某些地方使用超富集植物可能是必要的。超富集植物也不可能在所有地点都使用。

（3）新的植物采矿作业的启动成本可能会很高。

除了一般的监管问题，还存在诸多技术和具体的监管挑战。从技术上讲，生产技术和机器需要根据当地矿床进行调整，这就需要美国目前缺乏的高度熟练的矿床学劳动力。从监管的角度来看，目前尚不清楚有关农业的法律将如何映射到特定土壤类型的植物采矿项目的独特需求。从历史上看，农民在有毒的土壤上耕作是被禁止的：在植物采矿的情况中，这种毒性正是使经营有利可图的原因。植物采矿厂的经营者既是农民，也是有毒废物的处理者，需要以一种可能相互冲突甚至不可能的方式承担这两个行业的监管。

3 政府的选择

美国政府可以通过以下几种方式实现植物采矿的潜力：

（1）修改《通货膨胀削减法案》的措辞，以确认根据所有美国法律运营的植物采矿和生物采矿商业运营项目有权获得类似于回收企业的生产税收抵免。

（2）通过美国进出口银行或发展金融公司，为坦桑尼亚、厄瓜多尔、刚果民主共和国和其他国家的商业企业提供资金，这些国家正在使用超富集植物来减少矿区附近土壤和地下水中的重金属毒性。

（3）牵头建立超富集植物金属提取、加工和生产的国际标准体系。

（4）由美国环境保护署、ARPA-E和能源部组成的研究小组可以研究在以前的采矿场地使用超富集植物的可行性，并考虑制定一个框架，以平衡在每个可行的地点引入新物种的成本和收益。