《Resources, Conservation and Recycling》：Adaptive reconfiguration of the global cobalt supply chain under responsible procurement and circularity pathways
编辑推荐：
为应对能源转型中钴供应链地理集中与社会争议的压力，研究人员利用国家层面的多主体模型（ABM），模拟了2020-2050年间钴的采掘、精炼、制造、贸易和循环流动的协同演化。基线结果显示，受限于上游扩张缓慢、下游需求增长及报废回收延迟，将持续存在供应缺口。尽管贸易重组提升了精炼与制造的多元化，但采矿环节依然高度集中于高风险地区，导致全球社会风险暴露上升。负责任采购路径（RP）虽能降低社会风险，但因低风险替代资源有限，会减少采掘量并降低需求满足率。循环性措施（如提高废弃物收集率RP-HC和回收效率RP-HE）可以扩大二次供应并部分抵消这些约束，尽管效果显现有所延迟。最终，集成的循环公正转型路径（CJT）实现了最大的风险暴露降低和最高的二次供应占比。这项研究强调了钴供应链系统中的结构性权衡，以及协调负责任采购与循环战略的必要性。
想象一下，你的智能手机、笔记本电脑，尤其是正在全球快速普及的电动汽车，它们的“心脏”——锂离子电池——都依赖一种关键的金属：钴。这种银灰色的金属能显著提升电池的循环寿命和热稳定性，是现代清洁能源技术的幕后功臣。然而，这枚硬币的另一面却充满了争议。全球超过一半的钴矿开采集中在政治和社会风险较高的刚果民主共和国（DRC），矿工们可能面临不安全的工作条件、童工剥削以及因污染导致的健康问题。与此同时，世界正以前所未有的速度向低碳能源系统转型，对钴的需求预计将持续飙升。一个严峻的矛盾摆在面前：我们如何既满足清洁技术对钴的巨大需求，又确保其供应过程是负责任且可持续的？这不仅是技术问题，更是涉及全球贸易、环境正义和社会伦理的复杂系统性问题。
为了深入探索这个难题，东京大学的研究人员?anser Güz和Shinsuke Murakami进行了一项开创性的研究，并发表在《Resources, Conservation and Recycling》期刊上。他们没有采用传统的静态分析，而是构建了一个精巧的“数字实验室”——一个国家层面的多主体模型（Agent-Based Model, ABM）。这个模型就像一场跨越三十年的全球模拟沙盘（2020-2050年），其中每个产钴国、精炼国、制造国和消费国都是一个独立的“智能体”，它们根据历史数据、资源储备、相互距离甚至社会风险评分，动态地决定生产多少、和谁交易、如何回收。通过这个模型，研究者们得以窥见，在全球能源转型的大背景下，钴的供应链将如何自适应地重构，以及不同的政策干预会带来怎样连锁反应。
为了开展这项研究，作者们运用了几个核心技术方法。首先，他们建立了国家层面的多主体模型（ABM），将全球钴供应链中的采矿、精炼、制造和用户（消费）四大环节建模为不同类型的智能体，并模拟它们之间基于需求拉动和重力贸易模型的动态交互。其次，他们采用分层贝叶斯自回归模型（HB-ARX） 来校准和模拟各国钴开采和精炼的生产动态，将历史产量与下游需求信号相结合。第三，基于泊松伪最大似然估计（PPML）的重力贸易模型被用于模拟各阶段（如采矿到精炼M2R）的双边贸易流量，并考虑了地理距离、制度邻近性（如共同语言、战略联盟）等因素。第四，模型集成了动态物质流分析，用于追踪从产品使用到报废回收的钴流动，计算二次供应潜力。最后，研究引入了复合社会风险暴露指标，通过整合治理质量、劳工权利、社会发展、资源治理和性别平等等五个维度的国际数据集，量化评估不同开采地区的社会风险。
研究结果部分揭示了未来三十年钴供应链可能面临的挑战与机遇。基线动态显示，从2025年到2050年，全球钴需求预计将从约190千吨激增至超过500千吨，但受限于矿产资源储备，上游开采量的增长远跟不上需求步伐，导致持续的供应缺口。与此同时，循环利用提供的二次钴供应占比从2020年代中期的约5%缓慢增长至2050年的约22%，但仍无法填补缺口。刚果民主共和国（DRC）等高风险国家始终是主要的开采来源。
贸易网络重构的分析表明，从采矿到精炼（M2R）的贸易流始终高度集中，而精炼到制造（R2P）、制造到用户（P2U）以及报废品回收（U2RP）的贸易流则随着时间的推移变得更加多元化。这意味着供应链的脆弱性主要卡在最初的采矿环节。
在负责任采购与循环性路径的情景模拟中，研究者发现了关键的政策权衡。单纯的负责任采购（RP）路径（从2030年开始对高风险供应商进行采购惩罚）确实能将2050年的全球社会风险暴露降低23%，但由于低风险替代开采国有限，这也导致了总开采量下降和需求满足率降低。这表明，仅靠采购约束无法保障供应安全。而当引入高废弃物收集率（RP-HC） 或高回收效率（RP-HE） 等循环性措施后，二次供应得以增加，能在一定程度上弥补RP路径造成的供应损失，并维持社会风险的降低。最具前景的是将三者结合的循环公正转型（Circular Just Transition, CJT） 路径。该路径在2050年实现了最大的社会风险暴露降低（比基线减少54%），同时将二次供应占比提升至53.4%，最大程度地缓解了需求满足率的下降。这清晰地表明，循环经济措施是负责任采购能够成功实施的“稳定器”。
在讨论与结论部分，研究通过因果循环图系统阐释了驱动上述结果的反馈机制。上游开采受限于储量与勘探的平衡回路，增长天然受限；中下游的精炼和制造则因不受储量直接限制而更具弹性；而循环流动则是一个具有延迟效应的增强回路，其效果在大量早期产品进入报废期后才显著显现。负责任采购通过改变采购权重，形成了一个新的平衡回路，减少了高风险开采，但也同时削弱了上游供应能力。
这项研究的重要启示在于，它揭示了全球钴供应链系统中深刻的结构性权衡。论文强调，负责任采购和循环经济战略必须协同推进，而非各自为政。仅依靠采购端的道德约束会加剧材料短缺，而仅发展循环经济也无法根除开采源头的社会风险。政策制定者需要建立综合框架，将尽职调查、强制性回收目标、最低再生材料含量要求以及延伸生产者责任等工具结合起来。此外，研究也指出，由于未来大量的二次供应将主要来自中国、欧洲和北美等高消费地区，国际社会需要关注技术转移和基础设施合作，以确保循环转型的收益能够更公平地惠及全球，特别是资源生产国。
总之，这项研究为理解和管理关键矿物供应链的复杂性提供了一个强大的动态分析工具。它表明，通往可持续能源未来的道路，不仅需要技术创新，更需要我们对全球资源系统的相互关联性和社会影响有更深邃、更系统的认识，并通过精心设计的政策进行智慧和协同的干预。
