紐西蘭一家初創企業正利用伐木剩餘的碎木片生產一種中共占供應主導地位的關鍵礦物——用於鋰離子電池的石墨。
伊萬·威廉士(Ivan Williams)認為，他能夠助力打破中共在石墨領域的主導地位。為此，他一直從世界各地的鋸木廠收集碎木片。石墨是電動汽車電池的一種關鍵原材料。
威廉士及其團隊將試驗工廠設在紐西蘭風景如畫的葡萄酒產區馬爾伯勒，他們把碎木片送入機器，生產出一種合成石墨。他說，加工而成的材料純度不亞於由化石燃料生產的合成石墨。合成石墨主要由中共生產，其重量可能占到鋰離子電池重量的一半。
威廉士營運的公司CarbonScape由此站上了潮頭浪尖。目前，已開發國家都在努力採取各種措施，減少在能源轉型所需關鍵礦物方面對中共的依賴。美國和歐盟已將石墨列為關鍵礦物，政府官員希望通過支持新項目融資，鼓勵在本地生產更多的石墨。
「我們的使命是推動電池產業去碳化，」威廉士說。他相信，這項技術可以推廣到任何有充足木材下腳料的地方。他說：「其他一些問題也迎刃而解，包括供應鏈本地化。」
2023年10月，中共以國家安全擔憂為由，宣布加強對石墨的出口管制，這在電池金屬市場上掀起了軒然大波。據估計，全球60%的天然石墨（從地下開採）和69%的合成石墨由中共生產。幾乎所有用於鋰離子電池的高純度石墨都是中共提煉的。
中共加強出口管制，讓人們意識到全球大宗商品市場很容易受到地緣政治緊張局勢的影響，而原油、天然氣和小麥價格因烏克蘭戰爭而出現的劇烈波動已經體現了這種脆弱性。中共政府決定從12月1日起要求部分石墨產品取得出口許可，正值美國在幾天前收緊針對中共公司的半導體產品出口限制。
尋找關鍵大宗商品的替代供應來源並非易事。建設一座礦山可能需要好幾年時間，尤其是在審批程序嚴格的已開發國家。有前景的技術可能沒有經過大規模檢驗，而開發企業通常需要資金來擴大規模。此外，如果新領導人上任，政府是否會繼續支持很不好說。
據國際能源署(International Energy Agency)估計，到2040年的20年間，石墨需求可能會增加25倍，不過，在電池技術領域湧現的創新或許會重塑石墨需求前景。一些公司正在嘗試生產少用或完全不用石墨的電池，比如硬碳陽極鈉離子電池。日本豐田汽車公司(Toyota Motor)和石油公司出光興產(Idemitsu Kosan)計劃合作推進電動汽車固態電池的量產，在這種電池中，可以用鋰金屬替代石墨。
CarbonScape的技術引起了歐洲林業產品公司Stora Enso的注意，Stora Enso投資1,800萬美元，取得了CarbonScape約15%的股份。這項交易開闢了一條供應線，Stora Enso已經提供了一些北歐木材樣本，供CarbonScape的紐西蘭工廠測試。
CarbonScape要想取得成功，還需要消除外界對其技術和成本的疑慮。人們懷疑其產品與其他類型的石墨製品相比是否具有成本競爭力。
澳大利亞聯邦科學與產業研究組織(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation)的首席研究科學家亞當·貝斯特(Adam Best)說，他認為生物質並不是一種高效的石墨生產方法，因為需要大量碎木片。他沒有直接提及CarbonScape的工藝。
「我們的確認為，天然石墨是更可持續的選擇，」他說，同時強調從廢舊電池中回收石墨可能是未來石墨供應的另一來源。
CarbonScape執行長伊萬·威廉士站在一袋該公司生產的合成石墨和一袋用於製造合成石墨的碎木片之間。圖片來源：CARBONSCAPE
目前，CarbonScap使用木材加工過程中的邊角料，但威廉士認為，還可以利用所謂的「採伐剩餘物」，也就是伐木時留在森林中的廢棄枝椏和其他沒用的木頭。碎木片通過一種被稱為「熱分解」的工藝加熱，生成生物炭，隨後，這種富碳材料經過研磨，轉化為粗加工石墨。經過提純和塗層處理，便可達到製造電池陽極所需的品質要求。
CarbonScape表示，七噸干碎木片可以生產出一噸合成石墨。
不過，目前還有一些技術挑戰。價格評估機構Benchmark Mineral Intelligence的高級石墨分析師Yuan Gu說，電池陽極需要純度非常高的石墨，新工藝必須能夠在成本上與其他生產方法競爭。
威廉士說，CarbonScape自2016年以來一直在開發這項技術，能夠穩定生產合成石墨。CarbonScape陽極材料的性能已經得到一些電池製造商的驗證，其中包括日本TDK旗下的新能源科技有限公司(Amperex Technology，簡稱ATL)，該公司是CarbonScape的投資者之一。
「不過，CarbonScape的生物石墨最大的優勢並不在於卓越的性能，而在於能夠減少碳足跡，」ATL執行副總裁Joe Kit Chu Lam說。
澳大利亞聯邦科學與產業研究組織的貝斯特說，用化石燃料生產石墨需要耗費大量能源，因為在石墨加工過程中，溫度高達3,000攝氏度，會產生對人體健康有害的溫室氣體和細顆粒物。
威廉士說，CarbonScape利用木頭生產合成石墨的技術與化石燃料技術相比具有成本競爭力，但他沒有提供具體數字。他說，用碎木片生產石墨所需的溫度較低，生產過程並不需要好幾周，而只需要幾個小時。
CarbonScape打算儘快為首家商業化工廠選址。威廉士說，CarbonScape正在歐洲尋找廠址，同時也在考慮美國東南部各州，因為那裡有大片林地，而且電價具有吸引力。
商業化工廠通常年產近1萬噸合成石墨，遠高於CarbonScape試營運時5噸的年產量。
「從生物質中提取石墨顯然是很有意思的新供應路徑，」研究和諮詢公司Wood Mackenzie的高級研究分析師詹姆斯·威洛比(James Willoughby)說。
生物質不同於化石燃料，是一種可再生能源——儘管生物燃料的批評者認為它們會導致毀林，還對排放量的計算方式提出質疑。威廉士稱，CarbonScape的工藝（該公司稱，這種工藝不需要額外砍伐樹木）會產生一些二氧化碳排放，但總體而言，最壞也不過是碳吸收量與碳排放量相抵。他說，利用伐木廢料有助於保護森林。在氣候變化導致野火愈演愈烈之際，保護森林日益成為一些政府的優先事項。
「與所有新技術一樣，這項技術的發展需要時間，」威廉士說。「行業採用新技術也需要時間。」
