到2050年实现“净零”排放，本质上意味着在不到30年的时间内彻底淘汰化石燃料。国际铜业协会代表、国际 电气工程贸易展——CWIEME柏林展的顾问委员会成员——布鲁诺·德·瓦赫特和费尔南多·努尼奥指出，若没有铜，这一目标将难以实现。在此，他们探讨了人类与这种古老金属的关系所面临的挑战。

人类与铜的渊源可追溯至约10,000年前。新石器时代的人们最早将天然铜用于制作工具、武器和装饰品，而铜的冶炼则在约5,000年前拉开了青铜时代的序幕。罗马人主要从塞浦路斯获取铜，称之为 aes cyprium， “塞浦路斯金属”。此后，这一名称演变为 cuprum，即英语单词“copper”的词源。

在罗马时代，铜主要用于铸造帝国货币，以及制造用于特定用途的黄铜，例如装饰品以及管道和建筑领域的某些部分。然而，如今现代铜产量的三分之二以上（70%）都用于电气领域。铜贯穿了电力系统的每个环节：发电、输电和用电。

为什么是铜？

在迈向“净零”的征程中，电力是我们的主要工具，而电力系统的支柱则是铜。

铜是已知金属中导电性仅次于银的第二大导体，其导电性甚至优于黄金，但这两种贵金属因稀缺且价格高昂，无法满足全球能源网络所需的数百万吨用量。铜的物理特性，如延展性和耐腐蚀性，使其成为电缆、连接器和线圈等无数零部件的理想材料。最后，它还是 第25位 丰富的元素，且回收利用时不会造成显著的质量损失。

铜的独特性能使其在电气化领域占据了不可动摇的地位，而电气化作为支撑人类迈向“净零”目标的能源传输系统，至关重要。

更强劲的动力，更快的速度

随着全球电力基础设施的发展和生活水平的提高，我们自然需要更多的兆瓦电力来满足需求。但绿色能源转型的一个副作用是，与化石燃料替代方案相比，每兆瓦电力的终端使用将消耗更多的铜。

主要原因是，可再生能源发电比传统化石燃料热电发电更为分散，因此对材料的消耗更大。例如，每台1至5兆瓦的风力涡轮机都配有独立的发电机，而一座燃煤热电厂通常仅配备一台400兆瓦的发电机。发电更加分散也意味着，将电力从发电地输送到用电地的电网必须进行扩建。

此外，利用可再生能源发电往往受天气条件制约。煤炭几乎可以全天候燃烧，而风力发电需要持续的风力，太阳能发电则仅在白天有效。 为了弥补自然条件导致的发电量低谷期，我们需要额外的发电能力和储能设施来满足需求，这意味着需要更多的铜来支持更多可再生能源系统。这也是我们需要更强大的电网的另一个原因：发电和消费地点之间的互联互通越完善，就越容易从当时有电的地方获取电力。

发电是一方面，但“净零”还意味着能源链的另一端——即终端用户——也必须实现脱碳。例如，道路交通领域实现无碳终端能源使用，意味着电动汽车数量将增加，但每辆电动汽车所需的铜量是内燃机汽车的2至3倍。

到2040年，清洁电力将成为铜的最大消费领域，但铜也被用于一些有助于实现“净零”转型的非电力系统。例如，作为一种优良的热导体，铜常被用于供暖和制冷系统，如热泵中的系统，这些系统在减少供暖用化石燃料方面发挥着重要作用。

最后，提高能源效率这一目标本身就需要大量使用铜。根据焦耳定律，电线中以热能形式损耗的能量与电阻成正比，而电阻与导线直径成反比——因此，铜缆越粗，以热能形式浪费的能量就越少，系统的效率也就越高。这包括变压器和电动机的绕组。简而言之，在每种应用中使用的铜越多，节省的能源就越多。

够了吗？

国际能源署发布了 两个情景 。 “既定政策情景”（STEPS）基于各国政府已作出的承诺，而更为激进的“可持续发展情景”（SDS）则基于到2050年实现“净零”的目标。这两个情景均预测，到本世纪中叶，年铜需求量将从目前的约26 Mt增至40 Mt——其中，STEPS情景预计在2050年实现，SDS情景则预计在2040年实现。

考虑到这些惊人的数字，人们自然会质疑地球上的铜储量是否足以满足我们的需求。简而言之，答案是肯定的。现有资源足以支持能源转型并满足社会需求。关键在于，我们能否以足够快的速度开采这些铜，以适应“STEPS”或“SDS”计划的要求。

目前，原生铜年产量为2200万吨（Mt）。加上400万吨再生铜，总产量可满足当前2600万吨的需求。一个多世纪以来，铜需求年均增长约3.3%，大约每30年翻一番。过去，铜需求的驱动力是人口增长、电气化普及和电力使用。 如今，推动铜需求增长的主要动力则是绿色能源转型和全球生活水平的提高。目前，我们的铜储量——即已投产矿山中地下蕴藏的铜——可供开采约41年；此外，还有预计可供开采长达250年但目前尚未开采的资源。

令人惊讶的是，几十年来，铜的储量（以年产量计）一直大致保持不变。就像石油一样，资源越稀缺，人们就越会加大力度去寻找新的资源。

通过开发铝等替代材料，或许可以减少我们对铜的依赖。铝的重量约为铜的三分之一，因此用于架空输电线路等领域可能具有优势。另一方面，在空间和重量受限的应用场景中，为了实现与铜相同的功能，铝及其周边结构所需的体积会增大，这使得它不适合此类应用。

另一个研究领域是石墨烯，它的重量虽然也只有铜的三分之一，但导电性却比 两倍以上 ，且由碳制成，而碳的储量是铜的十倍。虽然前景广阔，但石墨烯在电气工业中的应用目前仍主要处于研究阶段，要成为铜的主流替代品，恐怕还需要数十年时间。

如果增长继续保持历史水平，且铜产量也随之增加——正如过去100多年来一直那样——那就没什么好担心的。与此同时，铜的生产方式正在发生变化。

低影响生产

我们必须最大限度地提高铜的回收率，以确保再生铜持续流通。 电工用铜的特性（如纯度）有利于回收利用，且回收对环境的影响远小于开采。然而，目前对消费前和消费后废铜（10 Mt）的回收量仅能满足当前需求的三分之一，以及2040年标准需求量（SDS）的五分之一。此外，消费后废铜只有在设备寿命结束之后才会产生，例如变压器的使用寿命约为30年。

绿色铜

至少目前而言，开采现有资源以获取原生铜至关重要。事实上，没有采矿，就不可能实现“净零”目标。虽然零影响的采矿是不可能的，但采矿必须负责任——即在经济、环境、政治和社会挑战之间取得谨慎的平衡。

在某些情况下，这种平衡很难实现，2023年底全球最大露天铜矿之一关闭一事便是明证。针对从环境担忧到腐败嫌疑等一系列全国性抗议活动，巴拿马最高法院裁定加拿大矿业公司First Quantum Minerals在Cobre Panama的合同违宪，并迫使其 停产 。该矿位于多诺索，雇佣了7,000名员工，约占巴拿马国内生产总值的5%，占全球铜产量的1%。

在诸如 CWIEME柏林等活动上开展的国际合作以及思想与专业知识的交流，有助于行业携手合作，为最大限度地发挥铜的使用效益、减少铜生产对环境的影响贡献力量。

例如，全球碳排放量的0.2%来自铜的生产周期，包括从开采到冶炼及生产的整个过程。尽管这一数字远低于铜所帮助减少的排放量，但国际铜协会的成员已承诺，力争在2050年前实现范围1和范围2排放的净零目标。或者考虑 “铜标”（The Copper Mark），这是一项全行业标准，旨在鼓励对铜及其他关键金属进行负责任的生产、采购和回收。该认证基于32项指标，旨在涵盖社会和环境主题，从社会参与和预防童工，到负责任地用水和资源管理。

几千年来，人类一直利用铜来改善生活；只要采取正确的方法，我们还能再利用它几千年——也许铜最辉煌的时代还在后头。