论文标题：Uncovering the germanium sustainability up to 2050 in China

期刊：Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者：Meiion Wong, Jinhui Li, Xianlai Zeng

发表时间：15 Feb 2025

DOI：10.1007/s11783-025-1945-3

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近日，清华大学的曾现来课题组在Frontiers of Environmental Science & Engineering期刊第19卷第2期上发表了题为“Uncovering the germanium sustainability up to 2050 in China”的研究型论文。

随着科技的发展，关键金属锗在多个关键领域发挥着不可替代的作用。在红外光学领域，锗因其独特的光学性能，被广泛应用于红外热成像仪、红外探测器等设备中。在太阳能电池方面，锗作为衬底材料，能够有效提高太阳能电池的光电转换效率。此外，锗还在PET（聚对苯二甲酸乙二酯）生产、光纤光学等领域有诸多应用。

然而，中国锗产业链正面临一系列严峻挑战。在采矿环节，长期粗放式开采模式导致资源利用率低下，并对生态环境造成了严重破坏。部分小型矿山因缺乏先进技术和设备，资源浪费现象尤为突出；在制造环节，尽管中国已形成一定规模的锗产品生产能力，但整体技术水平与国际先进水平仍存在明显差距，高端产品依赖进口的问题亟待解决；回收环节同样不容乐观，由于缺乏完善的回收体系和处理技术，大量含锗废弃物未能得到有效利用，造成了资源的二次浪费。与此同时，随着红外光学、太阳能电池等产业的快速发展，市场对锗的需求持续攀升，进一步加剧了供应压力。

图 1 2019 年中国的静态锗流和储量

本研究采用物质流分析方法，对2019年中国关键金属锗资源的流动系统进行了全面定量评估。该方法通过追踪锗在开采、生产、消费及回收等环节的流动路径，量化分析了资源在不同环节的分布与利用效率。同时，借助库存驱动模型，研究预测了至2050年的锗资源需求及“城市矿产“产生量。

研究结果显示，到2050年，中国国内对锗的需求将大幅增长，预计达到164-187吨，这一数据是2019年需求的两倍。其中，红外光学和太阳能电池领域是推动锗需求增长的主要动力。随着全球对安防监控和军事国防重视程度的不断提高，红外光学市场持续扩张，对锗的需求也随之水涨船高。在太阳能电池领域，随着全球对可再生能源的需求日益迫切，太阳能产业迎来了快速发展期，锗作为提高太阳能电池光电转换效率的关键材料，市场需求呈现爆发式增长。

图 2 2000 年至 2050 年中国国内锗需求：（a） 总需求，（b） 光纤，（c） 红外光学，（d） PET 催化剂，（e） 太阳能电池，以及 （f） 最终用途部门的比例（在中等人口变体下）。

然而，研究也指出，锗资源供应可能在2040年前面临短缺危机。尽管通过开发“城市矿产“（即从电子废物、工业废料、产品废物等含锗废弃物中回收锗资源）有望满足约30%的需求，但仍难以完全缓解供应压力。“城市矿产”虽然具备一定的资源回收潜力，但在实际应用中面临多重挑战：一方面，含锗废弃物的收集和分类存在较大难度，缺乏有效的收集渠道和统一的分类标准；另一方面，现有的回收技术在成本和回收效率方面存在局限性，难以实现大规模、高效的回收利用。这些因素共同制约了锗资源的可持续供应能力。

该研究定量揭示了中国关键金属锗资源供应面临的挑战，为政策制定者和相关利益者制定战略决策提供关键依据，有助于保障锗资源的可持续供应，推动相关产业健康发展。

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本文内容来自FESE期刊2025年第19卷第2期发表的研究型文章“Uncovering the germanium sustainability up to 2050 in China”。通讯作者为清华大学的曾现来。

引用格式：Meiion Wong, Jinhui Li, Xianlai Zeng. Uncovering the germanium sustainability up to 2050 in China. Front. Environ. Sci. Eng., 2025, 19(2): 25

https://doi.org/10.1007/s11783-025-1945-3

期刊简介

Frontiers of Environmental Science & Engineering是由高等教育出版社、中国工程院和清华大学共同主办的环境领域综合学术期刊，聚焦环境领域前沿问题与研究成果，重点关注开创性、跨学科的研究，致力于打造具有国际影响力的高水平学术交流平台，是中国工程院院刊系列期刊、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊。

主编：曲久辉院士，John Crittenden院士

期刊官网1（国内免费获取）

http://journal.hep.com.cn/fese

期刊官网2

www.springer.com/journal/11783

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