数百万年来，大自然基本上只从元素周期表中获得了一些元素。碳、钙、氧、氢、氮、磷、硅、硫、镁和钾是我们星球上几乎所有生命(树干、树叶、头发、牙齿等)的基石。然而，为了构建人类世界——包括城市、保健品、铁路、飞机及其发动机、计算机、智能手机等——需要更多的化学元素。

最近的一篇文章发表在 生态学和进化趋势 由CREAF，巴塞罗那自治大学(UAB)和西班牙国家研究委员会(CSIC)的研究人员撰写，警告说，人类所需的化学元素范围(科学上称为人类元素组)与自然界所需的化学元素范围(生物元素组)越来越不同。

1900年，人类使用的元素中约有80%来自生物质(木材，植物，食物等)。到2005年，这一数字已降至32%，预计到2050年将达到约22%。我们正在走向这样一种情况，即我们使用的元素中有80%来自非生物来源。

非生物元素在生物体中稀缺或实际上不存在，一般很少见;在许多情况下，它们的主要储备仅位于少数几个国家。它们必须从地质来源获得，这需要开采、国家之间的贸易以及开发有效的回收技术，而它们的稀缺性和位置则有可能引发社会、经济、地缘政治和环境冲突。

因此，最初看似纯粹的科学问题实际上会产生更深远的影响。“维持人类元素组将越来越复杂和危险;这需要在环境正义方面进行，当然，还需要更合理地利用地球的 资源有限，“ CREAF 的创始人、UAB 名誉教授、文章的三位作者之一 Jaume Terradas 总结道。

人类，牢牢地束缚着元素周期表的广泛使用

该研究回顾了人类使用元素周期表元素的历史。“人类已经从使用普通材料，如粘土，石头和石灰，其元素在地下，自然界和大气中不断循环，到使用许多其他元素，特别是包括那些被称为稀土元素的元素，”CREAF研究员Jordi Sardans说。根据这篇文章，人类和生物元素组在1900年代的十年中开始分化，这是非生物质材料(化石燃料，金属/工业材料和建筑材料)使用不断增加的结果。

1900年，人类每年使用的所有材料中有79%是生物质材料，而2005年为32%，目前预测到2050年这一数字为22%。建筑，运输，工业中使用的元素，以及最近的新技术，如计算和光伏设备和手机，在20世纪的过程中被添加到人体元素组中。

它们包括硅、镍、铜、铬和金，以及其他不太常见的，如钐、镱、钇和钕。在过去二十年中，由于新技术和清洁能源的实施和扩展，这种稀缺元素的使用有所增加。

“矿物元素的消费/开采正以每年约3%的速度增长，并将持续到2050年，”CREAF和CSIC研究员Josep Peñuelas以及该研究的另一位合著者表示。“在这种情况下，到2050年，我们有可能用完其中一些元素(金和锑)的所有储备，并在一百年内用完其他元素(钼和锌)的储备。

环境、经济、社会和地缘政治风险

这篇文章毫无疑问：地球的提取 化学元素 可能是一个限制因素，并导致各个层面的危机。使用更多的元素周期表元素涉及提取更多的矿物质，增加能源消耗和相关一氧化碳2 排放。此外，有关元素的日益稀缺对其供应构成威胁，特别是在以下方面 较贫穷的国家 关注，甚至使富裕国家难以维持生产，从而影响经济发展。

在这种背景下，还存在重要和有问题的地缘政治考虑。包括稀土元素在内的一些元素的自然储量位于有限的几个国家(中国、越南、巴西、美国、俄罗斯和刚果民主);中国实际上控制着全球90%以上的供应和近40%的储备。因此，它们的供应受到对立地缘政治利益造成的供应和价格波动的影响，从而带来冲突的危险。

通过程序化过时，通过回收和回收

作者强调需要结束程序化的过时(规划或设计产品以人为限制使用寿命的政策)，并开发新技术，有助于更有利可图地使用稀缺元素，并允许其广泛，有效的回收和再利用。

目前，许多此类元素的替代品很少(如果有的话)，它们的回收率很低，因为它们在广泛的产品中与其他材料结合使用。目前的回收技术效率低下，由于稀土元素的毒性，造成污染的风险很高。

文章提到了可用于回收稀缺元素的不同技术。一种是生物浸出，通过使用生物体(例如细菌)从矿石中提取金属，如果它们与工业废物接触，可以积累稀土元素。

与此同时，为了避免污染，科学家们正在研究生物吸附，这是一种物理化学过程，在某些生物体中自然发生，使它们能够过滤废水中的污染物，如重金属。

其他可能性包括低温铣削，其中通过电化学沉积进行回收;使用不同的碳基纳米材料作为吸附手段，从废水中的溶解固体中预浓缩稀土元素;湿法冶金用于大幅回收 稀土元素 和 重金属 来自磷灰石和不同的废料;和火法冶金，或用CO提取超临界流体2.

无论如何，开发大规模生产和回收此类元素的新方法至关重要。