本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
根据美国地质调查局的数据，美国100%依赖进口14种对国防技术、消费品和清洁能源技术至关重要的矿物和金属，另外30种则依赖进口50%或以上。这些数字不仅限于最近关于稀土的头条新闻，还说明了能源转型的基本组成部分：电池所需的锂、钴和镍，以及太阳能和风力涡轮机所需的材料。在许多这些领域，中国已成为世界主导力量。问题不在于地质资源限制，而在于是否应优先考虑国内对采矿生产、加工和制造的关注。
为了应对这些趋势，2019年5月2日，阿拉斯加州参议员丽莎·穆尔科夫斯基在参议院发布了她的《美国矿产安全法案》。在此之前，过去几年已经出现过其他类似的法案。在酝酿这个法案时，她说，“能源和矿产安全是强大经济的基石”。这一等式中的能源部分在政治领域并不新鲜。
几十年来，能源安全一直是政治和国防议程上的首要议题，但矿物和金属则不然。今年4月，穆尔科夫斯基与西弗吉尼亚州参议员乔·曼钦和雪莱·摩尔·卡皮托共同发布了一项相关法案——《稀土元素先进煤炭技术法案》。这两项法案的大部分框架都是围绕对抗中国的支配地位而展开的。
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今年5月，中国官方媒体发表了一些声明，表明正在加强关于将稀土供应作为对抗特朗普政府最新关税的战略反制手段的言论。根据这篇文章，中国拥有的“工具”包括“削减稀土采矿许可证数量、提高矿商市场准入标准、减少初级稀土产品出口，以及限制相关行业的对外和对内投资”。这些中国文章中提到的主要产业与国防工业有关，但稀土也被用于许多其他关键部门，包括能源（想想石油炼制、电动汽车和风力涡轮机）。
《外交政策》最近的一篇文章在日益互联的世界背景下涵盖了其中一些问题。该文章指出，2010年曾限制对日本的稀土出口。大约在那时，稀土的价格飙升，并直接进入了公众的视线。
此外，根据2017年的第13817号行政命令，关于美国关键矿产的最终报告也即将出炉。该命令的主要推动力非常简单：“美国严重依赖进口对国家安全和经济繁荣至关重要的某些矿产商品。美国对外国来源的这种依赖性为美国经济和军事造成了战略脆弱性，容易受到不利的外国政府行动、自然灾害和其他可能扰乱这些关键矿物供应的事件的影响。”6月初，在没有大肆宣传的情况下，美国商务部发布了《确保关键矿物安全可靠供应的联邦战略》。它有效地提出了涵盖整个价值链的六个行动领域，包括贸易、劳动力教育、研发、贸易和国内生产领域。
这些关于供应威胁、国际关系、安全和相关分析的问题，在能源政策中得到了深入的分析和解决——特别是在石油方面。1967年和1973年的石油禁运产生了全球性的影响，并帮助开启了一个我们现在仍主要占据的石油安全时代。能源安全最近的巨大变化是由于页岩革命。通过技术发展以及支持性的法规和政策，美国已成为世界上最大的原油生产国和最大的天然气出口国之一。这种趋势在采矿业中也引起了人们的注意。
大约一年前，在2018年5月，美国地质调查局公布了一份35种关键矿物的草案清单。许多矿物对于国防或航空航天部门至关重要，当然，许多也对能源至关重要。随着能源转型——朝着低碳、电池和太阳能密集型能源系统迈进——的不断发展，与能源的联系正在增加。而且，无论能源转型采取何种形式，它都将比过去更加依赖矿产。
但是，我们如何以有意义的方式衡量安全或关键性？美国清单中使用的方法基本上归结为是否被认为是“必要的”，以及是否估计存在供应链风险。这两个障碍都不精确，因此使用了替代指标。这在所有类型的安全评估中都是典型的。
主要的替代指标是进口依赖性和生产集中度（通过称为赫芬达尔-赫希曼指数或HHI的指标来衡量）。该方法于2016年开发，并于2017年进行了更新。它使用了三个供应风险、生产增长和市场动态指标的几何平均值。
美国不是唯一考虑矿产关键性的国家或地区。日本、欧盟和澳大利亚都发布了关键矿物清单。有趣的是，澳大利亚的清单并没有那么关注他们自身的需求，而是他们拥有哪些其他国家认为关键的矿产。欧盟委员会的清单始于2011年，此后已经修订了三次。其方法与美国一样，着眼于供应风险和经济重要性，以及全球治理指标。
在能源安全方面的测量工作中，似乎没有利用任何强大的先例，自1970年代和随后的几十年里发生的各种石油危机以来，能源安全方面的工作已经有了很大的发展。从衡量和解决能源安全的政治和技术方法中，对于矿产部门来说，可能会有一些值得学习的地方——尤其是在现在，它们比以往任何时候都更加紧密地交织在一起。
在数十年的能源安全分析中，已经明确的是，仅依赖进口依赖性并不能解释能源供应的经济影响，以及许多其他因素，因此只是在能源安全和弹性方面做出稳健决策需要考虑的众多因素之一。在其正式推导中，能源安全需要对影响现实世界能源流动的数十个变量进行严格的汇总。一项评估，例如，指出在过去十年中，学术和政策文献中至少出现了45个关于能源安全的单独定义。
一些人使用“四个A”来描述能源安全，即：可用性、可靠性、可负担性和可持续性。可用性是指消费者和用户获得所需能源的能力。它需要一个广泛的商业市场、买卖双方交易商品、就条款达成一致的各方，以及足够的实物资源、投资、技术以及法律和监管框架来支持它们。其他人已经“超越”了这四个A，将能源安全定义为“重要能源系统的低脆弱性”。大多数研究和指标都侧重于供应方面，但供应侧安全需求与能源政策和安全的其他支柱紧密相关，即环境考虑、治理和监管、可负担性和工业竞争力。
未来可能会带来更多全球相互依赖的市场和系统。因此，有必要进一步鼓励对安全和关键性问题采用新的定量和定性方法——无论是在矿产领域还是能源领域。此外，一些在早期石油危机期间开发的工具，如国际能源机构的建立、战略石油储备以及派遣海军第五舰队保护关键供应咽喉点（如霍尔木兹海峡）等，现在正在被考虑用于保护关键材料的获取。
最后，政策必须考虑互联世界中从原材料到最终制造的整个供应链中的问题。狭隘地关注国内“主导地位”是不够的，也无助于解决矿产的关键性问题。能源部门的经验教训作为类比很有吸引力——需要在截然不同的领域进行深思熟虑的应用。