南鳥島附近深海稀土從理論走向試採
日本正準備首度嘗試從南鳥島附近深海海床開採富含稀土的泥層。南鳥島是偏遠環礁，距東京東南方約1,900至2,000公里。政府規劃人員表示，試採將於2026年1月展開，目標深度為5,000至6,000公尺。這項計畫並非為了快速獲利，而是要建立穩定的國內金屬供應，這些金屬是電動車、風力發電機、智慧型手機、醫療設備及先進武器的重要原料。中國收緊多種關鍵稀土元素的出口管制後，全球汽車製造商與電子業者受到衝擊，這次試採也因此備受關注。
目錄
日本鎖定的資源相當特殊。調查已在日本專屬經濟區內發現稀土元素濃度偏高的泥層，其中包括稀少且價格昂貴的重稀土與中稀土。研究人員指出，南鳥島周邊的稀土蘊藏量約為1,600萬噸，部分元素的品位高於一般陸上礦床。日本科學家2018年的一項分析指出，這處礦床所含的特定稀土，依元素不同，足以供應約420至780年。全球關鍵礦物競爭日益激烈，南鳥島的潛力也使其成為一項戰略資產。
要將潛力轉化為供應並不容易。6,000公尺深海採礦從未達到規模化。試驗將由日本海洋研究開發機構營運的深海研究船下放管線，將泥層送至海面，再運往本州等地，分析並分離鏑、鋱、釹和釓等元素。若試驗成功，日本計畫於2027年1月推進至先導系統，每日可回收約350噸泥。官員坦言，這項計畫有不少取捨：每次航行成本高昂、工程容錯空間有限，而且金屬送進工廠前還必須建置新的精煉產能。首批商業交貨目標訂於2028年，但能否成功仍取決於技術、價格與政策支持。
這些金屬為何攸關現代生活
稀土是由17種金屬元素組成的家族，能讓現代電子產品與潔淨能源設備更小巧、更堅固、效率更高。較為人熟知的元素包括釹、鐠和釤，是電動車馬達與風力發電機內高性能永磁體的關鍵材料。鏑、鋱等較重元素有助於磁體在高溫下維持效能，對傳動系統與航太零組件至關重要。釔、銪和釓等其他元素則用於顯示器、雷射、醫學影像及特殊合金。
中國在稀土開採與加工領域都占主導地位，尤其是在精煉成氧化物、金屬及磁體合金方面，這些才是製造商實際使用的材料。如此集中的供應形成瓶頸。今年北京擴大多種中稀土與重稀土的出口管制，延續先前限制措施。這些行動打亂供應規劃、加劇價格波動，也增加製造商面臨的地緣政治風險。美國則以新的關稅威脅回應，盟國政府也呼籲協調行動、分散供應來源。
日本過去曾經歷類似情況。2010年，一場外交衝突引發中國對日稀土出口大幅下滑。當時日本約九成稀土仰賴中國。此後，日本透過與澳洲、印度、哈薩克簽訂新合約，以及投資馬來西亞和越南的精煉廠等方式推動供應多元化，對中國的依賴已降至略低於六成，但脆弱性依然存在。即使短暫中斷，也可能波及生產線；今年稍早出口管制迫使日產與鈴木短暫停止部分組裝作業，便是一例。
南鳥島的特殊之處
南鳥島的資源並非傳統陸上礦體，也不是硬岩礦床，而是泥。岩心樣本與調查顯示，當地泥層成分特殊，重稀土與中稀土濃度較高。這一點很重要，因為重稀土較為稀少，價格也更高。與許多陸上稀土礦相比，這些泥層所含的放射性副產物較少，可降低部分加工危害與廢棄物處理難度。
地理位置既是優勢也是弱點。礦床位於日本專屬經濟區內，東京因此能掌控勘探與開採。開採地點偏遠，距環礁約100至150公里，水深達5,000至6,000公尺。偏遠位置增加物流與緊急應變的難度，極深海域也考驗現有海洋工程技術。不同於太平洋其他海域海床上的錳結核，這裡的目標是細粒泥層，必須以泥漿形式抽送。未來若要達到經濟規模，工程人員每天必須採集數千噸泥。
罕見的重稀土組成
分析特別指出，南鳥島泥層含有鏑和鋱，另有釹和釓。這種重稀土組成，與中國以外許多陸上礦床不同；後者通常較富含輕稀土。日本海域資源不只有稀土泥。另一項由日本研究人員主導的調查，在更廣大的太平洋海域、約5,500公尺深處，發現超過2億噸錳結核，其中含有相當數量的鈷和鎳。估計鈷含量約61萬噸，按目前消耗速度約可供日本使用75年；鎳含量約74萬噸，約相當於日本國內需求11年。這些數字凸顯海床資源更廣泛的戰略價值，也突顯工程挑戰的規模。
日本計畫如何在6,000公尺深處採礦
這項政府計畫由國家級創新海洋開發平台統籌，並與日本海洋研究開發機構合作。研究船將下放管線，將海床泥層抽送至海面。包括超深海鑽探船「地球號」在內的船隻，能承載重物並操作長管線。初期試驗將著重於驗證概念。其中一項作業預計回收約35噸泥，供實驗室研究，當中可能含有數十公斤稀土元素。若成功，將為2027年先導系統鋪路；該系統預計每日處理350噸泥，足以進行規模化分離與精煉測試。
管線、抽送與泥漿
海床泥層的質地如黏土。要將泥層送上5,000至6,000公尺高的水柱，作業人員必須將其與海水混合，形成穩定泥漿。泥漿必須通過一條比深水油田作業常用管線更長的管線。許多油田立管長度約為3,500公尺。管線越長，重量越大，也會增加振動風險。工程師已建立管線動態模型，以避免可能造成疲勞損壞的共振。海床設備必須堅固而簡單，因為在那樣的深度進行維護既危險又耗時。日本團隊已開發出可將泥層磨成約4毫米或更小顆粒的機械，以提高抽送性，同時降低能源消耗。系統設計也考量泥層下方較鬆軟的沉積層，並調整基礎結構，避免承載時下陷或崩塌。
從船上運往陸地
泥漿運上船後，將先脫水，再運往本州等地，分離稀土元素並製成氧化物與金屬。官員曾討論在後續階段於南鳥島設置小型前處理設備，以減少運輸量。與許多陸上礦石相比，深海泥所含放射性釷和鈾較少，可能簡化廢棄物處理。即便如此，中游加工仍相當複雜。稀土分離需要反覆進行溶劑萃取、精確控制酸鹼值並嚴格把關品質，才能達到高性能磁體與電子零組件所需的純度標準，因此新增精煉產能不可或缺。
環境風險與科學界的爭論
深海採礦爭議不斷。科學家警告，深海深淵生態系統仍所知有限，且恢復速度緩慢。採集設備與抽水機揚起的沉積物羽流可能覆蓋濾食生物，並改變水質。重型設備的噪音可能影響海洋哺乳動物與魚類。外界也擔憂細小顆粒會在水柱中飄散多遠，以及微量金屬是否會進入食物網。由於目前缺乏符合商業作業規模的控制研究，這些風險很難量化。
日本計畫採取分階段推進方式，以便有時間蒐集環境資料並調整方法。南鳥島試採將觀察泥漿羽流在當地海流中的變化，並測量沉積物重新沉降的情況。工程師可調整抽水速度、採集器頭部及排放位置，以限制顆粒擴散。主管機關評估未來許可時，將檢視作業範圍、季節安排及生物多樣性監測。謹慎行事的科學理由充分，如何界定可接受風險的爭論，也將伴隨工程推進持續發展。
國際規範也在演變。國際海底管理局計畫完成國際水域採礦活動的規範。南鳥島位於日本管轄水域內，因此適用日本國內法。即便如此，全球標準與貸款機構的期待，仍會影響融資與承購協議。已有數家大型銀行收緊深海採礦計畫的融資政策，直到環境影響獲得更充分了解為止。
經濟效益、成本與出資者
這是由政府主導、以經濟與國家安全政策為定位的計畫。即使初期成本高於市場價格，日本仍希望建立關鍵礦物的國內供應選項。每次離岸航行預計耗資超過1億5,000萬日圓。專用的6,000公尺管線系統及相關設備，成本約達數百億日圓；據報其中一項採購案約為120億日圓。從概念驗證擴大至先導工廠，再進入穩定營運，將需要新船隻、海底設備與陸上工廠。資本支出龐大，學習曲線也十分陡峭。
價格與政策將決定商業可行性。如果磁體需求增長快於預期，或出口管制再次收緊，價格上漲可能足以支撐離岸開採成本；若價格下跌，則損益兩平所需時間將更長。另一項障礙是精煉。中國掌握全球大部分稀土分離產能，尤其是重稀土與中稀土。日本或夥伴國要建立完整精煉供應鏈需要時間，也需要與磁體製造商簽訂長期合約，才能支撐投資。融資也是一大壓力。一些國際貸款機構在取得完整環境評估前，已限制對深海計畫提供資金。
官員強調，這需要耐心。初期產量不大，若先導系統證明可靠，之後才會提高。即使初期單位成本高於進口品，日本仍希望建立從開採到氧化物、金屬及磁體合金的整條產業鏈所需的技術能力。這項投資的回報，將是抵禦供應衝擊的保障，以及一個能隨技術進步擴大的平台。
中國、供應鏈與新礦產政治
稀土競爭與政治密不可分。中國4月收緊多種中稀土與重稀土出口管制，例如高溫磁體不可或缺的鏑和鋱。10月9日，北京擴大管制範圍，並將更多元素納入清單。華府官員稱此舉直接威脅工業供應鏈。美國表示，可能對中國進口品加徵最高100%的額外關稅；盟國政府則呼籲協調行動，避免過去的供應中斷重演。
日本正致力於建立更廣泛的夥伴關係。與美國、印度和澳洲的協調已加快，東京也與歐盟討論供應鏈合作。相關會談涵蓋勘探、資料共享、精煉與庫存。這項努力呼應先進經濟體更廣泛的行動，透過分散至不同區域降低風險，避免關鍵礦物供應過度集中於單一環節。
區域鄰國也在探索海床資源。例如，庫克群島已開放部分水域供勘探，尋找富含鎳、鈷和錳的結核。國際海底管理局仍在起草國際水域的規範，但日本等國在專屬經濟區內推動的國家計畫，可依國內法規進行。買家是否接受深海開採材料，將取決於環境標準、可追溯性，以及大眾對監測工作的信任。
日本能否建立完整價值鏈
分散供應來源只是其中一步。要真正確保供應韌性，日本還需要擴充中游與下游產能，包括重稀土與中稀土分離廠、金屬冶煉，以及磁體合金生產。日本曾支持在馬來西亞與越南投資，擴大中國以外的精煉產能，但重稀土仍是供應鏈最緊俏的一環。南鳥島泥層在這方面前景看好，前提是能有效分離其中元素，並達到相當的純度。
降低需求是另一項方法。研究人員與製造商正開發減少使用稀土、甚至完全不含稀土的磁體。初期設計可減少部分鏑用量，或改用供應限制較少的元素調整配方，但可能得在尺寸或性能上有所取捨。回收也在進步。日產與早稻田大學正開發從使用年限已盡的馬達及廢磁體中回收稀土的流程。日本已擴大戰略儲備，也建立回收與再處理舊產品中高價值零組件的制度。這些措施能爭取時間，但無法消除中國在加工領域領先所造成的缺口。
物流與冶金技術同樣重要。南鳥島遠離工業中心，因此即使小幅改善船期安排、現場前處理和貨櫃運輸，也能降低成本。官員曾討論在後續階段於環礁附近建置簡易精煉廠，縮減運往本州等地的貨量。若先導系統於2027年達成目標，對民間企業供貨可能於2028年前後開始。最終考驗是持續向磁體製造商交付品質穩定且符合規格的材料。若能跨過這道門檻，日本就能為現代經濟最具戰略價值的部分金屬取得真正的替代來源。
重點整理
- 日本將於2026年1月開始在南鳥島附近、5,000至6,000公尺深處試採富含稀土的泥層，將是全球首度在這種深度進行試採。
- 調查顯示，該礦床稀土含量約1,600萬噸，且鏑、鋱等重稀土與中稀土占比較高。
- 計畫目標是建立國內供應、強化國家安全；先導系統預計於2027年1月每日處理350噸泥，並可能自2028年起供應民間企業。
- 工程挑戰包括6,000公尺管線、穩定輸送泥漿、海床機械，以及新增陸上精煉產能。
- 環境風險主要涉及沉積物羽流與深海生態系統；分階段試驗將蒐集資料並調整方法。
- 成本高昂，每次航行耗資超過1億5,000萬日圓，專用設備成本達數百億日圓。
- 中國4月與10月9日對稀土實施的出口管制，突顯供應鏈風險；日本對中國的依賴已從2010年的約九成降至目前略低於六成。
- 日本正擴大與美國、印度、澳洲及歐盟的夥伴關係，國際海底管理局則持續制定國際水域規範。
- 回收、替代材料研究與戰略儲備都是日本計畫的一環，但中國以外的重稀土精煉產能仍有限。
- 若試驗成功，南鳥島可能成為關鍵礦物的長期來源，並緩衝未來供應衝擊。
