南鸟岛附近深海稀土从理论走向试验
日本正准备首次尝试从南鸟岛附近的深海海床打捞富含稀土的泥土。南鸟岛是一座偏远环礁，位于东京东南约1,900至2,000公里处。政府规划人员表示，试采将于2026年1月启动，目标深度为5,000至6,000米。此举并非为了快速获利，而是要稳定供应支撑电动汽车、风力涡轮机、智能手机、医疗设备和先进武器的金属。此次试验正值中国收紧多种关键稀土元素的出口管制之后，这一举措令全球汽车制造商和电子产品制造商感到不安。
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日本瞄准的资源并不寻常。调查发现，日本专属经济区内的泥层含有高浓度稀土元素，其中包括稀缺且价格昂贵的重稀土和中稀土。研究人员称，南鸟岛附近的储量约为1,600万吨，部分元素的品位超过典型陆上矿床。日本科学家在2018年的一项分析中指出，该矿床所含某些稀土元素可供使用数百年，具体约为420年至780年，视元素种类而定。随着全球关键矿产争夺加剧，这一潜力让南鸟岛成为战略资产。
将资源潜力转化为实际供应并不容易。迄今尚无在6,000米深处进行大规模采矿的先例。试验将从日本海洋研究开发机构运营的深海研究船上放下管道，把泥土运至海面，再送往日本本土，分析并分离镝、铽、钕和钆等元素。如果试验成功，日本计划于2027年1月推进试点系统，每天可回收约350吨泥土。官员们明确承认其中的取舍：每次航行成本高昂，工程设计余量有限，而且在任何金属进入工厂之前，还需要建成新的精炼产能。首批商业交付目标定在2028年，但能否成功取决于技术、价格和政策支持。
这些金属为何对现代生活至关重要
稀土是由17种金属元素组成的一类材料，能让现代电子产品和清洁能源设备更小巧、更坚固、更高效。最广为人知的元素包括钕、镨和钐，它们是电动汽车电机和风力涡轮机发电机中高性能永磁体的关键材料。镝、铽等较重元素有助于磁体在高温下保持性能，这对动力传动系统和航空航天部件至关重要。钇、铕和钆等其他元素则用于显示屏、激光器、医学成像和特种合金。
中国在稀土开采和加工领域均占据主导地位，尤其是在将稀土精炼成制造商实际使用的氧化物、金属和磁体合金方面。这种集中局面形成了供应瓶颈。今年，北京扩大了对多种中重稀土的出口管制，延续此前的限制措施。这些举措扰乱供应规划、加剧价格波动，并增加制造商面临的地缘政治风险。美国则以新的关税威胁作出回应，盟国政府也呼吁加强协调，实现供应来源多元化。
日本曾经历过类似情况。2010年，一场外交争端引发中国对日稀土出口大幅下滑。当时，日本约90%的稀土需求依赖中国。此后，日本通过与澳大利亚、印度和哈萨克斯坦签订新合同，以及投资马来西亚和越南的精炼厂等方式推动供应多元化，将这一比例降至略低于60%。但脆弱性依然存在。即便短期供应中断也可能波及生产线。今年早些时候，出口管制曾迫使日产和铃木短暂停止部分装配作业。
南鸟岛的独特之处
南鸟岛的资源并非传统的陆上矿体，也不是成片的硬岩矿物，而是泥土。岩芯样本和调查结果显示，这种泥土成分特殊，重稀土和中稀土的浓度较高。这一点很重要，因为重稀土更加稀缺、价格也更高。与许多陆上稀土矿相比，这些泥土所含放射性副产品较少，因此可降低部分加工危害和废弃物处理难题。
地理位置既是优势，也是弱点。矿床位于日本专属经济区内，东京因此拥有勘探和开采的控制权。矿区位置偏远，距环礁约100至150公里，水深达5,000至6,000米。这种隔绝状况增加了物流和应急响应的难度，极端水深也让现有海上工程技术面临极限考验。与太平洋其他地区海床上的锰结核不同，这里的目标是细粒泥土，必须以泥浆形式抽送。未来若要实现经济规模开采，工程人员每天必须采集数千吨泥土。
稀有的重稀土元素构成
分析结果着重指出南鸟岛泥土中含有镝和铽，同时还含有钕和钆。这种重稀土元素构成，使其区别于中国以外许多富含轻稀土的陆上矿床。日本海底资源并不只有稀土泥。另一项由日本研究人员牵头的调查发现，在更广阔的太平洋海域、约5,500米深处，分布着逾2亿吨锰结核，含有大量钴和镍。估算显示，其中钴约61万吨，按当前消耗速度相当于日本约75年的用量；镍约74万吨，相当于日本国内约11年的需求。这些数字凸显了海底资源更广泛的战略价值，同时也说明工程挑战规模巨大。
日本计划如何在6,000米深处采矿
这项政府项目由国家级创新海洋开发平台管理，并与日本海洋研究开发机构合作。从研究船上放下的管道将把海床泥土提升至海面。包括超深水钻探船“地球号”在内的船只能够承载重物，并处理长距离管柱。早期试验将着重验证概念。一项作业预计将采集约35吨泥土供实验室研究，其中可能含有几十公斤稀土元素。如果成功，将为2027年的试点系统铺路。该系统计划每天输送350吨泥土，以便对大规模分离和精炼进行测试。
管道、抽送与泥浆
海床泥土的质地类似黏土。要将其沿5,000至6,000米深的水柱输送上来，作业人员必须将其与海水混合，制成稳定的泥浆。泥浆需要通过一条长度超过深水油气作业常用管柱的管道。许多油田立管长约3,500米。更长的管道会增加重量和振动风险。工程师已对管道动态进行建模，以避免可能导致疲劳损伤的共振运动。海床设备必须坚固而简单，因为在如此深度进行维护既危险又缓慢。日本团队已开发出将泥土磨成约4毫米或更小颗粒的设备，以提高其泵送性能，同时尽量减少能耗。系统设计还考虑了泥层下方较脆弱的沉积层，并针对地基进行了调整，以避免承载时下沉或坍塌。
从船上运至陆地
泥浆运上船后，将进行脱水，再运往日本本土，将稀土元素分离成氧化物和金属。官员们讨论过在后续阶段于南鸟岛建设小型预处理设施，以减少运输量。与许多陆上矿石相比，深海泥土中的放射性钍和铀含量相对较低，可简化废弃物处理。即便如此，中游加工步骤仍然复杂。必须建设新的精炼产能，因为稀土分离需要反复进行溶剂萃取、精确控制pH值并严格把控质量，才能达到高性能磁体和电子元件所需的纯度标准。
环境风险与科学界争论
深海采矿颇具争议。科学家警告说，深渊海域生态系统尚未得到充分了解，且恢复缓慢。采集设备和泵扬起的沉积物羽流可能覆盖滤食生物并改变水体化学成分。重型设备产生的噪声可能影响海洋哺乳动物和鱼类。人们还担心细颗粒会在水柱中扩散多远，以及微量金属是否会进入食物网。由于几乎没有针对商业作业规模开展的对照研究，这些风险很难量化。
日本的项目分阶段推进，因此有时间收集环境数据并调整方法。南鸟岛试采将绘制当地洋流中的羽流扩散情况，并测量沉积物重新沉降的状况。工程师可以调整泵送速率、采集装置和排放点，以限制颗粒扩散。监管机构在评估未来许可时，将考虑作业范围、季节安排和生物多样性监测。主张谨慎行事的科学依据充分，关于可接受风险的争论也将伴随工程推进持续展开。
国际规则也在不断演变。国际海底管理局计划最终敲定适用于国际水域采矿活动的规则。南鸟岛矿区位于日本海域内，因此适用日本国内法律。即便如此，全球标准和贷款方的预期仍会影响融资和包销协议。多家大型银行已收紧对深海采矿项目的融资政策，要求在环境影响得到更充分了解之前限制融资。
经济效益、成本与出资方
这是一项由政府主导的项目，被定位为经济与国家安全政策的一部分。其意图是为关键矿产建立国内供应渠道，即便早期成本高于市场价格也在所不惜。预计每次海上航行的成本将超过1.5亿日元。专用的6,000米管道系统及相关设备造价约为数百亿日元，据报道，其中一项采购约为120亿日元。从概念验证迈向试点工厂，再发展为稳定运营，还需要新船只、海底设备和陆上工厂。资本投入巨大，技术爬坡过程也将十分艰难。
价格和政策将决定商业可行性。如果磁体需求增长快于预期，或出口管制再次收紧，较高价格或能支撑海上开采成本。若价格下跌，则收支平衡的时间会进一步推迟。另一个障碍是精炼。中国掌握全球大部分稀土分离产能，尤其是在重稀土和中稀土方面。在日本或合作伙伴国家建立完整的精炼链需要时间，还需要与磁体制造商签订长期合同来支撑投资。融资也是一个压力点。在全面环境评估完成之前，一些国际贷款方已限制为深海项目提供资金。
官员们强调要有耐心。早期产量会比较有限，如果试点证明可靠，之后再逐步提高。项目旨在掌握从开采到氧化物、金属和磁体合金的整条产业链技术，即便初期单位成本高于进口产品。其回报将是为应对供应冲击提供保障，并打造一个随着技术进步而扩大的平台。
中国、供应链与新的矿产政治
稀土争夺与政治密不可分。中国4月收紧了对多种中重稀土的出口管制，其中包括制造耐高温磁体必不可少的镝和铽。10月9日，北京扩大了管制范围，并将更多元素纳入清单。华盛顿官员称这些举措直接威胁工业供应链。美国表示，最高可达100%的对华进口额外关税已列入考虑范围，盟国政府则呼吁加强协调，以避免过去的供应中断重演。
日本正着手建立更广泛的合作伙伴关系。日本与美国、印度和澳大利亚的协调已加快推进，东京也与欧盟讨论了供应链合作。这些谈判涵盖勘探、数据共享、精炼和储备。此举反映出发达经济体更广泛的努力，即分散各地区风险，减少关键矿产供应中的单点故障。
区域邻国也在探索海底资源。例如，库克群岛已开放部分海域，供勘探富含镍、钴和锰的结核。国际海底管理局仍在起草国际水域的相关规则，但像日本这样的国家在专属经济区内开展的项目可以依据国内法规推进。买方是否接受深海采集的材料，将取决于环境标准、可追溯性以及公众对监测工作的信心。
日本能否建立完整价值链
实现供应多元化只是一步。要真正增强韧性，日本还需要扩大中游和下游产能，包括重稀土和中稀土分离厂、金属冶炼以及磁体合金生产。日本支持在马来西亚和越南投资，以扩大中国以外的精炼产能，但重稀土仍是产业链中最紧缺的环节。南鸟岛泥土在这方面前景可观，前提是能够高效分离其中的元素，并达到同等纯度。
降低需求是另一项手段。研究人员和制造商正在开发减少稀土用量甚至完全不用稀土的磁体。早期设计可以减少部分镝含量，或改用供应限制较少的元素调整材料配方，但这可能会影响体积或性能。回收工作也在推进。日产和早稻田大学正在开发从报废电机和磁体废料中回收稀土的工艺。日本扩大了战略储备，并建立了从废旧产品中收集和再加工有价值部件的体系。这些措施能够争取时间，但无法消除中国在加工领域领先所造成的差距。
物流的重要性不亚于冶金工艺。南鸟岛远离工业中心，因此即使是改善船期安排、现场预处理和集装箱运输的小举措，也能降低成本。官员们讨论过在后续阶段于环礁附近建设一座简易精炼厂，以缩减运往日本本土的货物量。如果试点系统在2027年达到目标，向私营企业供货可能从2028年前后开始。能否向磁体制造商持续供应符合资质要求的材料，将是最终考验。如果这道关卡顺利通过，日本将为现代经济中一些最具战略意义的金属获得真正的替代来源。
要点
- 日本将于2026年1月开始在南鸟岛附近5,000至6,000米深处试采富含稀土的泥土，这将是该深度的全球首次尝试。
- 调查显示，该矿床可能含有约1,600万吨稀土，其中镝和铽等重稀土和中稀土占比较高。
- 项目旨在建立国内供应渠道、保障国家安全；试点系统计划于2027年1月达到每天开采350吨泥土，并有望从2028年起向私营部门供货。
- 工程挑战包括铺设6,000米管道、稳定输送泥浆、研发海床设备，以及建设新的陆上精炼产能。
- 环境风险主要涉及沉积物羽流和深海生态系统；分阶段试验旨在收集数据并调整作业方法。
- 项目成本高昂，每次航行费用超过1.5亿日元，专用设备造价达数百亿日元。
- 中国4月和10月9日出台的稀土出口管制凸显了供应链风险；日本对中国的依赖已从2010年的约90%降至目前略低于60%。
- 日本正在扩大与美国、印度、澳大利亚和欧盟的合作，同时国际海底管理局正推进国际水域相关规则的制定。
- 回收、替代材料研究和战略储备均是日本计划的一部分，但中国以外的重稀土精炼产能仍然有限。
- 如果试验成功，南鸟岛可能成为关键矿产的长期来源，并缓冲未来的供应冲击。
