一、前言
隨著各國紛紛訂定愈來愈具企圖心的氣候目標，帶動全球材料供應鏈向淨零經濟轉型，促成「材料轉型」，未來亟需加速實現跨產業的基礎技術轉型。相較於傳統技術，在相同輸出下低碳技術往往需要更多的材料。因此，全球材料供應鏈能否跟上新的、不斷成長的需求將成為影響全球脫碳速度的關鍵因素。

到2030年，關鍵低碳技術中所需的多種礦物和金屬供應將面臨短缺。其中，鎳可能將出現10-20%短缺；而多數電動馬達使用的永磁材料鏑(Dysprosium），與需求量之間可能出現高達70％的短缺。因此，勢必需要採取行動加以因應，否則材料短缺情況將影響全球脫碳速度。此外，短缺情況亦將導致材料價格飆升和波動，進而造成相關技術成本提高、應用比例降低。

目前，礦物和金屬供應高度集中在少數國家，包括：中國（稀土元素）、剛果民主共和國（鈷）和印尼（鎳），再加上全球主要經濟體監管框架愈來愈區域化，例如：美國「降低通貨膨脹法案」（Inflation Reduction Act, IRA）、歐盟「綠色新政產業計畫」（Green Deal Industrial Plan），原材料集中供應的情況可能導致某些協議範圍內的獲取材料發生變化。與此同時，集中供應的情況也提供傳統礦業國家在國內發展精煉活動（Refining Activities）的機會。

因此，材料轉型需要在供給、需求、創新和政策方面採取協調且一致的行動，以平衡供需並保障淨零轉型的速度。McKinsey & Company提出的報告中綜整了材料供應鏈發生的變化，包括：材料需求、預期的短缺情況，以及後續為了平衡供需、保障轉型速度所需採取的4項關鍵行動。

二、淨零材料轉型的全球供需現況
 (一) 淨零材料轉型導致需求成長
淨零轉型主要藉由2種方式促使材料需求增長：首先，低碳技術在施工階段往往較傳統技術的材料需求更高(表一)。例如，每MW離岸風力發電的材料密集度約為燃氣裝置的6.3倍；其次，低碳技術的材料需求包括產量有限的新材料，例如：關鍵的電池材料鋰，或作為永磁馬達材料的鏑和釹等稀土元素。此一轉變亦可能間接帶動加工原材料的需求成長，例如：用於加工鎳和鋰等的硫酸。未來，淨零轉型對全球材料供應鏈的影響程度將取決於脫碳速度以及低碳技術（電池、馬達、電解槽等）的發展。

 (二) 供需平衡
由於低碳技術所需的材料皆非稀缺材料，理論上淨零材料轉型的需求成長可藉由擴大供應來滿足。然而，由於從探勘到採礦作業通常需耗時約5-15年（取決於材料項目、特徵和監管環境），因此倘若需求成長速度超過產業預期，可能將出現暫時性的材料短缺情況。

在McKinsey & Company的報告中，以MineSpans數據庫為基礎，針對130多個國家中10,000多個營運的採礦項目進行供需分析，預估2030年基本情境下全球關鍵淨零材料供應與終端應用需求的平衡情況(表二)：

1.電池所需的鋰、鈷、鎳、錳、碳等材料
儘管產業透過改變電池化學成分，例如：降低鈷的使用量以及從鎳錳鈷（NMC）電池向磷酸鐵鋰（LFP）電池轉變，但大多數電池所需的鋰和鈷等材料仍將面臨短缺情形。

2.永磁馬達的鏑和鋱，以及釹和鐠等材料
根據分析，用於永磁馬達的所有材料到2030年供給皆無法滿足成長的需求，尤其是鏑和鋱等稀土元素可能面臨較嚴重的短缺情況。如此將大幅影響大多數純電動車及風力發電機的生產。

3.電網輸配電線材料的銅
預計未來銅的供應量亦無法滿足市場需求，將影響再生能源連接到電網的輸配電線路建設速度，亦可能因而提高再生能源項目的發展風險。

4.氫電解槽的銥
銥屬於鉑族金屬，為世界上最稀缺的材料之一，截至2021年銥的全球產量約為 7,900噸。隨著電解槽（尤其是質子交換膜）技術發展及擴大應用，預計未來幾年銥的供應短缺情況將日益嚴重。

5.半導體的錫
錫用於將元件連接到印刷電路板或其他基礎材料上，預計未來錫將出現短缺情況，半導體供應鏈可能會因而受到限制，並直接影響大多數低碳技術供應鏈發展。

除了上述低碳技術的所需的材料以外，加工原材料所需的材料供應鏈中斷亦可能影響淨零轉型速度。例如，用於精煉鎳、錳和銅的硫，目前已有供應短缺（不足5%）的情況。

 (三) 材料的供應集中度
礦物和金屬供應為全球性產業，材料從世界礦產資源豐富的國家流向少數國家進行精煉（尤其是中國）後，在工業化國家進行最終加工和消費。根據分析，材料的開採和精煉可能將持續集中在特定的國家。例如：剛果民主共和國可能將繼續供應全球約75%的鈷礦；印尼的鎳產量市場占比將從2021年的33%增加到2030 年的58%，而第2大鎳生產國菲律賓的市占率預計為7%，第3大鎳生產國俄羅斯的市占率則預計為6%。另外，在精煉方面，預計中國將繼續保持全球活動中心的地位，並占所有材料加工的40%以上。

總體而言，材料供應的高度集中度加上日益朝向區域化發展的監管環境趨勢，可能會影響材料供應的安全性和長期產業競爭力。此外，材料供應高度集中亦可為傳統礦物開採國提供國內增值活動（例如：精煉和加工）的機會。實際上，已有部分國家採取實際行動，例如：剛果民主共和國宣布發展電池生產產業。因此，未來材料消費國需重新審視與生產商的協議，以確保其供應鏈的安全。

三、淨零材料轉型的未來的4項關鍵行動
為了解決供需失衡，並促進淨零材料轉型，可從供給、需求、創新、政策等4個方向採取具體行動。

1.供給
確保及時滿足成長需求、擴大供應至為關鍵，須積極加速許多材料的採礦速度並擴大投資。預計到2030年，採礦、精煉和冶煉的投資金額每年約需增加3,000-4,000億美元，包括探勘以及新項目的資本支出。此外，勞動力也需增加30-60萬名專業採礦人員。由於近來採礦相關學系畢業生人數呈下降趨勢，未來勞動力可能出現缺口。

2.需求
未來10年下游產業需朝向材料密集度較低的模式轉型，或發展使用其他不同材料的成熟技術。

3.創新
擴大投資材料創新和突破性技術，包括從需求面發展材料替代方案；或從供應面，加強回收稀土礦物等相關回收應用，並發展創新的解決方案。

4.政策
新政策可藉由簡化許可程序促進擴大供應規模。例如：政策可透過保證不同技術之間的公平競爭環境，實現向替代技術的轉型並同時保障區域的供應安全及產業競爭力。

除此之外，能源供應預計到2030年將需額外投入200-500GW的綠色能源，亦即太陽光電和風力發電容量的5-10%需要更加順暢的許可流程、及時部署基礎設施，並確保設備的可用性和充足的水資源。

四、小結
隨著全球加速部署淨零轉型相關技術，材料供應可能無法滿足預期的市場成長速度。McKinsey & Company報告指出，能源和材料密切相關，全球須透過材料轉型才能實現淨零目標。

為了降低風險和利用材料轉型帶來的發展機會，政府和企業的首要之務為從長遠角度出發，對不斷變化的全球材料供應鏈保持動態更新狀態，並共同研擬確保供應安全、維護當地產業長期競爭力的實際措施。