一个矿工正在往袋子里装钴

大约70%的钴是在刚果民主共和国开采的，那里的工人包括儿童和家庭，条件不安全。图片来源:Sebastian Meyer/Corbis News/Getty

低碳的未来取决于一项至关重要但也存在问题的技术。锂离子可充电电池——已经广泛应用于笔记本电脑和智能手机——将成为电动汽车和其他许多产品的心脏。它们还需要为世界电网供电，因为太阳能和风能等可再生能源仍然不能24小时供电。锂离子电池市场预计将从2017年的300亿美元增长到2025年的1000亿美元。

但这种增长本身并不是没有成本的《自然评论》探讨了在最近的一系列文章。锂离子技术对人类和地球都有缺点。提取原材料，主要是锂和钴，需要大量的能源和水。此外，这些工作发生在矿山，那里的工人——包括年仅7岁的儿童——经常面临不安全的工作条件。

政策制定者、行业领袖和研究人员需要迅速缓解这些问题，以减少一项重要技术带来的意外后果。一个关键的干预措施，需要进一步研究，是加速电池的再利用，而不是，或者除了，回收它们或在垃圾填埋场处理它们。

世界上大约三分之一的锂——电池的主要成分——来自阿根廷和智利的盐滩，在那里的干旱地区使用大量的水来开采这种材料。电池级锂也可以通过将材料暴露在非常高的温度下生产——这是中国和澳大利亚使用的一种工艺——这消耗了大量的能源。有一些方法可以更可持续地提取锂:例如，在德国和英国，试点项目是可行的从花岗岩下的热盐水中过滤锂。

钴是电池电极的重要组成部分，但大约70%的这种元素只存在于一个国家:刚果民主共和国(DRC)。刚果民主共和国约90%的钴来自其工业矿山(每年9万吨)。但在一个人均年收入不到1200美元的国家，全球对钴的需求吸引了成千上万的个人和小型企业，即手工矿工，童工和不安全的工作方式普遍存在。

化学家们正在研究用铁或锰等更丰富的金属代替钴的方法。j·v·拉维达et al。化学。Commun。52， 9028-9031 (2016);r·夏普et al。j。化学。Soc。142, 21799 - 21809;2020)。但大赦国际(Amnesty International)等人权组织表示，这不应减损通过在安全条件下提供就业机会来清理刚果民主共和国现有产业的工作。

许多国家都意识到，采矿需要以负责任和更可持续的方式进行。然而，一些人正在倡导可能对环境产生有害影响的政策，尤其是在电池回收方面。

例如，欧盟要求公司在电池使用寿命结束时收集电池，要么重新利用，要么将其拆解再利用。目前的要求是，欧盟要收集45%的废旧电池，但其中很少是锂离子电池。这在一定程度上是因为这种电池通常是内置在它们供电的设备中，很难拆卸，或者这些设备本身很有价值，这意味着它们很可能被出口转售，并在未报告的情况下从欧盟消失。与此同时，欧盟正在考虑到2030年实现70%的电池回收目标。此外，欧盟还希望到2030年，欧盟生产的新电池中有4%的锂来自回收材料，到2035年这一比例将提高到10%。

这样的要求可能会产生意想不到的后果。随着电池的改进，它们的寿命会更长。但是，如果欧盟要求更高的回收率，公司可能会感到被迫过早地停止使用它们——以达到数字收集目标——即使它们仍然有剩余的使用寿命。

同样，强制要求在锂离子电池中加入更多的可回收材料可能会产生不利后果。可回收材料已经很短缺了。因此，为了满足新的回收规则，欧洲制造商可能需要进口回收材料，尤其是从中国进口——中国与韩国一起，已成为重要的全球电池回收中心。这将产生相当大的碳足迹。由于没有足够的可回收材料，电池生产也有停滞的风险。

电池的再利用是一个潜在的解决方案，更多的国家应该考虑——再利用的目标还不是欧盟提案的一部分。正如德国弗劳恩霍夫材料研究所的Anke Weidenkaff和她的同事所写的那样，尽管电池最终会完全耗尽，但许多电池只是在某些特定用途(如为汽车提供动力)效率低下时被淘汰，但在低强度应用(如可再生能源存储)中仍有足够的寿命。答:Weidenkaffet al。Nature Rev. Mater。6, 462 - 463;2021)。

如果没有鼓励电池再利用和重新利用的措施，焚烧电池或将电池送到海外回收利用仍将是更经济的做法。我们需要转变思维方式:科学家在设计材料时应该考虑如何回收、再利用和重新利用材料。

电池对地球的低碳未来至关重要。确保清洁、安全和可持续发展符合每个人的利益。