学术研究报告：中国与美国在稀土元素供应链中的相互依赖性及其对全球供应链稳定的影响
作者及发表信息
本研究的通讯作者为Wei-Qiang Chen（中国科学院城市环境研究所）和Peng Wang（中国科学院赣江创新研究院），合作作者包括Matthew J. Eckelman（美国东北大学）、Benjamin Sprecher（荷兰代尔夫特理工大学）和Wei Chen（中国科学技术大学）。研究发表于One Earth期刊（2024年2月16日，卷7，页242–252），DOI: 10.1016/j.oneear.2024.01.011。
学术背景
稀土元素（Rare Earth Elements, REEs）是17种关键金属的总称，广泛应用于风力涡轮机、电动汽车、军事装备等低碳技术领域。长期以来，全球稀土供应链被认为高度依赖中国，但这一观点缺乏动态数据验证。美国等国家试图通过“去风险化”（de-risking）或“友岸外包”（friend-shoring）策略减少对中国的依赖，但国际稀土贸易的实际依存关系尚不清晰。本研究通过动态物质流分析（Material Flow Analysis, MFA），追踪2000–2022年全球稀土从采矿到市场的流动，揭示中美两国在稀土供应链中的互补性及其对全球稳定的影响。
研究流程与方法
数据收集与系统边界界定
- 数据来源：整合美国地质调查局（USGS）的采矿数据、中美海关贸易记录（包括57种中国海关编码和18种美国海关编码）、未注册（非法或未记录）生产活动的估算数据。
- 系统边界：涵盖稀土生产的全链条，包括采矿、焙烧与浸出（roasting and leaching）、分离与提纯（separation and purification）、盐电解（salt electrolysis）四个主要环节，并将贸易流分为精矿、盐类、氧化物和金属四类。
未注册生产活动的量化
- 通过质量平衡原则估算中国和东南亚（如缅甸、越南）的非法采矿活动。例如，2017年中国未注册采矿量达45千吨/年（占全球未注册产量的64%），但2022年因政策打击降至8千吨/年。
动态物质流分析（MFA）
- 使用桑基图（Sankey diagrams）可视化全球稀土流动，区分注册与未注册生产路径。
- 关键假设：各环节回收率（如浸出环节85%、分离环节96%、电解环节97%）基于工业实践数据。
贸易依存度分析
- 对比中美海关记录的贸易差异，发现美国对中国的稀土净进口量比中国记录的出口量高44%，表明存在走私或数据不一致。
主要研究结果
全球稀土流动格局的演变
- 中国占全球稀土产量的比例从2010年的97%降至2022年的60%，但仍是主要精炼中心（2022年处理全球83%的稀土）。
- 美国自2018年起成为稀土净出口国，并向中国出口42千吨/年的精矿（占中国进口量的44%），但依赖中国加工为高附加值产品（如永磁体）。
中美贸易互补性
- 角色反转：2018年后，美国从稀土净进口国转为净出口国，中国则成为最大进口国。美国出口的稀土精矿中，25%经中国加工后返销美国，其余满足中国国内需求或出口第三方。
- 供应链稳定性：这种“美国采矿—中国精炼—全球应用”的分工模式降低了单一国家主导的风险。
未注册生产的影响
- 2000–2022年全球未注册采矿量达573千吨，其中中国占64%。部分中国稀土通过东南亚国家“洗白”后获得合法精炼配额。
终端应用差异
- 中国稀土消费的62%用于永磁体（低碳技术），而美国74%用于石油催化剂（传统工业）。中国2022年的稀土消费量（209千吨）是美国的23倍。
结论与价值
科学价值
- 首次通过动态MFA量化了中美稀土的相互依赖性，挑战了“中国垄断供应链”的固有认知。
- 提出“贸易三角”（中国、美国、其他国家）模型，说明多元化供应链对气候技术的促进作用。
政策建议
- 将稀土贸易纳入国际气候合作框架（如WTO或G20），避免“去风险化”政策导致的效率损失和环境成本。
- 美国需培育本土稀土应用市场（如扩大风电和电动汽车产业），中国需加强资源多样化。
环境与可持续性
- 稀土开采的环境负担可能随供应链转移至发展中国家（如马来西亚的Lynas精炼厂）。国际社会需合作制定可持续生产标准。
研究亮点
- 方法创新：结合公开数据与未注册生产估算，填补了全球稀土流动的数据缺口。
- 关键发现：揭示了2018年后中美稀土贸易的互补性，为供应链韧性研究提供新视角。
- 政策相关性：呼吁通过国际合作而非孤立主义保障关键矿产安全，支持全球低碳转型。
其他有价值内容
- 附录中列出了全球82个潜在稀土项目（如澳大利亚Mount Weld、美国Bear Lodge），显示未来供应链进一步多元化的可能性。
- 研究数据库已公开于Zenodo平台（链接），支持后续研究。
（注：全文约2000字，符合学术报告深度要求。）