加快深海金屬礦產開發的技術創新與商業化進程

■文/張志昌（北京市科學技術研究院創新發展戰略研究所）

發達國家基本完成深海采礦的總體技術儲備，并進行了多次試開采，全球深海金屬礦產進入商業化開發的前夜。深海采礦領域的先進國家大多是美國構建的“礦產安全伙伴關系”（MSP）成員，恐將對我國深度參與深海采礦領域國際合作、礦產供應鏈安全構成威脅。

一、全球深海金屬礦產開發現狀

一是歷經長時間勘探，深海金屬礦產資源的分布已基本探明。深海金屬礦產主要以大洋多金屬結核、富鈷結殼、多金屬硫化物的形態存在，儲量極為豐富。尤其是錳、鈷、鋰、稀土等被列入世界主要國家關鍵性礦產目錄的金屬，相比陸生礦，深海礦藏儲量更為豐富。大多數深海金屬礦產資源（尤其是大洋多金屬結核）分布在公海，不屬于任何國家專屬經濟區。

二是深海金屬礦產大規模商業化開發進入倒計時。發達國家基本完成深海采礦的總體技術儲備，并進行了多次試開采。從需求側看，隨著電池、電動機和渦輪機等脫碳技術的發展，對鎳、鈷、鋰、銅和稀土等礦物的需求快速增長，加之陸生礦開發成本逐漸提高，導致對深海金屬礦產開發的需求增加。從供給側看，深海金屬礦產開發裝備性能改善，降低了深海采礦的經濟成本；環境監測、評估、修復技術水平提升，降低了深海采礦的社會成本。從環境側看，國際深海法律框架逐步健全完善，商業化開發具備了基礎法律保障條件。

三是環境問題是目前深海金屬礦產商業化開發面臨的最大攔路虎。深海采礦可能會對海洋生物、生態系統產生毀滅性且不可逆的影響。目前，人類對礦區環境基線特征和生態系統認知有限，深海采礦對海洋環境影響程度和強度無法準確監測評估，環境修復技術顯著缺乏。深海金屬礦產商業化開發來臨之前的這幾年準備期，主要解決環境監測、評估、修復等難題。

四是深海金屬礦產資源的勘探開發具有明確的國際管理機構與制度安排，但美國不愿接受相關約束。國際海底管理局（ISA）是代表全人類管理國際海底區域及其資源的權威組織。截至目前，國際海底管理局共有168個成員（由167個成員國及歐盟組成），不包括美國。美國不是《聯合國海洋法公約》簽約國家，在海洋領域，美國不受國際組織及其規章約束。

五是國際海域“藍色圈地”運動已經開始，我國礦產供應鏈安全遭遇新威脅。美國在深海采礦領域乃至整個海洋事務領域，均保持極高的“自由度”。一旦進入大規模商業化開發階段，大多數國家會在《聯合國海洋法公約》與國際海底管理局制定的規則框架內進行開發，而美國會憑借行動的高自由度，采取不合作行為，為自身謀取高額收益。深海儲量豐富的銅、鈷、鎳等，均是我國稀缺的金屬資源。深海采礦領域的先進國家，如加拿大、法國、德國、日本、韓國、英國等，均是美國構建的“礦產安全伙伴關系”（MSP）成員（2022年6月，美國和加拿大等主要伙伴國家建立“礦產安全伙伴關系”，旨在加強關鍵礦產供應鏈，保障對清潔能源和其他技術至關重要的關鍵礦產的供應。從該組織的宗旨及其展開的活動看，對中國具有針對意圖。目前MSP的合作伙伴包括美國、加拿大、澳大利亞、芬蘭、法國、德國、日本、韓國、瑞典、英國和歐盟委員會），恐將對我國深度參與深海采礦領域國際合作構成威脅。

二、我國深海金屬礦產開發的現狀與問題

（一）現狀

開發深海金屬礦產，需要服從制度安排、取得勘探開發資格，需要技術裝備達到相當水平，需要做好深海環境保護工作。此外，參與深海治理、加強國際合作，有利于加快深海金屬礦產開發的技術創新與商業化進程。下面從勘探開發資格、技術裝備、環境保護、深海治理四個方面，介紹我國深海金屬礦產開發現狀。

一是勘探開發資格方面，我國成為第一批深海金屬礦產勘探開發的先驅投資者。我國先后與國際海底管理局簽訂多份勘探合同，取得5塊具有優先開發權的海底資源“礦區”，礦區面積達23.5萬平方千米。我國目前是世界上在國際海底區域擁有礦區數量最多、礦種最全的國家。

二是技術裝備方面，我國已經基本具備深海金屬礦產勘探開發的總體技術儲備，但大規模商業化開發尚需時日。從20世紀90年代至2021年，我國先后完成技術方案研發、陸上驗證、海上單體海試、系統聯合海試等?？傮w來看，我國已經完成深海采礦的全流程試驗。但試驗多為樣機試驗，海底采礦系統的穩定性、可靠性，監測預警，應急處理等方面，需要進一步深入研究與驗證。

三是環境保護方面，我國高度重視深海采礦領域的環境監測、評估和修復等問題。在“十三五”國家重點研發計劃“深海多金屬結核采礦試驗工程”項目支持下，我國初步構建了深海礦產開采羽狀流理論模型，并在2021年深海采礦聯動試驗中開展環境監測。我國積極參與國際海底管理局的區域環境管理計劃。我國實施的“基線及其自然變化”計劃，已列為國際海底管理局組織的四大國際合作項目之一。

四是深海治理方面，我國通過國內立法、參與國際立法等方式不斷提升治理水平。2016年頒布實施《中華人民共和國深海海底區域資源勘探開發法》，規范了我國深海資源勘探開發活動。目前正積極參與《“區域”內礦產資源開發規章》（以下簡稱《開發規章》）制訂和《國家管轄范圍以外區域海洋生物多樣性養護與可持續利用協定》（以下簡稱《BBNJ協定》）談判等重大深海國際立法進程，貢獻中國智慧和方案。

（二）存在的問題

我國遵守《聯合國海洋法公約》與國際海底管理局相關制度規章，已取得多塊國際海底“區域”礦產的勘探開發資格，深海金屬礦產開發存在問題主要體現在技術裝備、環境保護與深海治理等方面。

一是技術裝備方面，與國際先進水平存在較大差距。我國深?？萍佳邪l力量較為分散，協同創新能力不強。與國際先進水平相比，我國在深海采礦關鍵技術實現時間上落后。在深海金屬礦產商業化開發方面，我國恐將落后于發達國家。

深海采礦關鍵裝備可靠性不足。我國深海采礦泵管關鍵設備可靠性較差；提升泵的耐腐蝕、耐磨損、耐沖擊等技術難題仍未解決；我國深海采礦系統尚未實現多元信息融合與協同作業，國產組合導航定位裝備和算法的深水定位精度不夠；國產大功率深水電纜和光纖技術的穩定性與可靠性不足。

二是環境保護方面，對深海采礦可能造成的環境問題尚未找到有效解決辦法。我國尚無法對深海采礦的環境影響程度和強度進行準確監測與評估。我國尚未專門針對環境影響開展全面、系統的原位擾動測試與技術評估，對采礦活動周圍環境的物理化學過程、生物多樣性影響等尚無明確認識，針對深海采礦的環境評價方法尚未建立。我國的深海礦產開采羽狀流理論模型只是初步構建，缺乏現場觀測數據與可靠預測模型，尚無法進行可靠的定量評價。我國深海采礦的環境修復技術顯著缺乏，深海生態修復仍處于探索階段，實踐經驗不足。

三是深海治理方面，我國參與國際海域治理能力有待提升。國際海洋規則正在重塑，《開發規章》正加速制訂，《BBNJ協定》談判已進入實質性磋商階段。但我國熟悉國際規則和深海事務的復合型人才不足，推動國際海域治理體系變革的話語權和影響力較弱。

三、相關建議

（一）優化深海金屬礦產開發頂層設計，加強深?？茖W基礎研究

加強頂層設計，圍繞深海金屬礦產商業化開發，制定占有、組織管理與國際合作方面的實施細則。增加國際海底區域制度研究的資金投入，積極利用國際、區域、雙邊海洋法律制度研究成果，制定我國深海金屬礦產開發戰略，建立開發決策支持系統。

加強深海地球科學、深海生物科學等基礎科學研究。強化開采目標區海洋科學研究，收集和分析礦產資源與環境資源數據，建立海域特征數據庫。加大海底科考力度，開展水文、地質、生物、化學和地球物理等多學科綜合調查，為礦產開發和環境影響評估做好知識儲備。

（二）構建新型創新組織體系，加大關鍵深海技術研發力度

構建以深海國家實驗室為龍頭的新型創新組織體系，加快整合國家海洋局、中國地質調查局、中國科學院、全國海洋院校、海工裝備企業等的研究力量，打造綜合性深?？萍佳芯恐行?。

以“十四五”國家重點研發計劃“深海和極地關鍵技術與裝備”為牽引，以深海金屬礦產開發技術和環境修復技術為核心，部署一批服務國家深海戰略的重大科技項目和工程，構建深海資源開發技術體系。

（三）提升深海采礦系統安全可靠性，研發高效智能裝備

制定嚴格的深海采礦系統安全標準，確保深海采礦系統在復雜海洋環境條件下持續可靠生產作業，包括數據精準及時傳輸、水下裝備和控制系統穩定可靠、水下監測網持續有效等。

研制無人化、智能化、集群化深海裝備。緊密結合人工智能、大數據等新型數字技術，實現海面—海底、開采—監測—轉運、海上—陸地等跨域裝備協同作業，包括全鏈條智能調度、全系統自主協同作業、全天候健康監測、危險狀態自動預警、主動避險智能控制等。

（四）加快深海技術成果轉化，培育深海戰略性新興產業，支撐深海金屬礦產商業化開發

強化深海采礦技術研發單位與企業合作，加快解決深海技術成果產權模糊問題，讓深海采礦技術從實驗室走向商業化。

制定融資、稅收方面優惠政策，培育深海采礦戰略性新興產業。構建公共財政、專項資金、風險基金、股權融資多元融資體系，擴大投資主體范圍，創新合作方式，完善深海金屬礦產商業化開發激勵機制。

（五）增強我國深海治理話語權，在深海金屬礦產商業化開發進程中發揮積極作用

深度參與《開發規章》《BBNJ協定》等的制定過程，增強我國深海治理話語權。瞄準深海金屬礦產開發的環境評估與修復難題，凝聚國際科研力量，加強國際合作交流。

支持人類共同繼承財產原則適用于國際海底區域，尊重國際海底區域制度，全面參與國際海底管理局事務。秉持“海洋命運共同體”理念，加強與發展中國家合作，贏得國際社會信任，反對超級大國霸占海洋。