一、AI資料中心關鍵礦產之需求
國際能源總署(International Energy Agency, IEA)在2025年4月發布《能源與AI：世界能源展望特別報告》，探討未來十年AI及資料中心快速成長，能源產業的轉變及電力需求的增長外，另一項重要考量則是伺服器、儲存與冷卻系統等維持運作，所需的各類零件設施(圖一)，所衍生對關鍵礦物的需求。
圖一 資料中心關鍵組成
資料來源：IEA(2025) ，工研院材化所整理(2026/02)
資料中心的建置所需的礦材，例如：銅、鋁、矽、鎵、稀土元素，以及電池相關礦物，與能源技術所仰賴的關鍵礦物高度重疊。由於缺乏資料中心設計、元件類型與數量(如晶片、處理器、冷卻設備、儲存系統等)等細項資料，增加AI成長帶動礦物需求評估的難度。本文以Metallium公司 (2024)與IEA (2025)公開的資訊為基礎估算，2030年因資料中心擴建所產生的礦物需求(表三)，占2024年總需求的比例可能達到：銅與矽各約2%、稀土元素超過3%、鎵則高達11%。雖然資料中心在這些礦物的總體需求中所占比例不高，但2030年的需求量仍達到銅512千噸、矽75千噸，而鎵相較之下僅約950噸的需求，但已超出2024年全球產能滿載運作可達到860噸的產量(圖二)，再加上中國大陸的出口管制，顯示保障關鍵礦產供應安全已成為國家科技韌性的重要課題。
表一 2030年資料中心所需礦材需求預估
資料來源：Metallium(2024)、IEA(2025)，工研院材化所整理(2026/02)
註：含底線之數據為推估值，「-」無數據資料。
圖二 2029年世界礦產展望-鎵
資料來源：USGS(2025) ，工研院材化所整理(2026/02)
二、美國關鍵礦產清單調整與政策因應
2025 年全球政經局勢在美中貿易戰火交鋒下拉開序幕，美國祭出對等關稅政策、中國大陸則回以報復性關稅與針對高度依賴的戰略性原物料與高科技產品祭以出口限制等做法，使雙方形成劍拔張對峙狀態。然而這場貿易衝突不僅止於兩大經濟體之間，全球市場更為之震盪，包括原料價格劇烈波動、製造業成本攀升，供應鏈風險持續升高，引發國際社會高度關注。
在此國際背景之下，川普政府以重塑美國在全球關鍵礦產供應鏈中的主導地位，同步啟動一系列關鍵礦產行政命令與部會指示，內容涵蓋關鍵礦產清單(Critical Minerals List，CML)更新、國內產能擴張、深海採礦資源開發，與冶金煤評估等多項措施，並成立「國家能源主導委員會(National Energy Dominance Council，NEDC)」統籌政策執行等，作為強化美國供應鏈韌性與能源自主的戰略回應。
表二 2025 年川普政府關鍵礦產相關行政命令一覽表
資料來源：CRS Report R47982(2025)，工研院材化所整理(2026/02)
USGS 在《聯邦公報》發布2025關鍵礦產清單草案，採用2023 年資料，評估84種礦物，模擬1,200 種以上貿易中斷情境可能產生的經濟影響，並以「對美國 GDP 的潛在衝擊」作為遴選門檻，使其能貼合近年產業市場供需樣貌。有別於 2022 年基於供應風險指標與戰略重要性評估的最終版關鍵礦產清單，最新草案中新增六項礦產，分別為銅、鉛、鉀鹽(Potash)、錸(Rhenium)、矽與銀，同時，自清單中移除砷與碲兩項礦物，使關鍵礦產清單總數由原本的 50 項提升至 54 項。
表三 2025關鍵礦產清單草案
資料來源：USGS(2025)，工研院材化所整理(2026/02)
註：「*」為本次新增
美國有46種礦產供應中斷風險源自於中國大陸，因為該國已明確實施出口限制或完全禁止，許多情境被賦予 100%的發生機率，其中風險最高的前幾位礦物像是稀土元素、鎵和鍺，在中國大陸以外地區產能幾乎為零。值得一提的是，本次草案清單新增的銅、矽與銀，正是資料中心與AI伺服器建設的核心原料，尤其是銅，因為廣泛應用於運輸、國防及電網，且隨著數位化發展帶動用電及電網更新改造，使需求提升並強化其戰略重要性。同時，礦產需求的重塑也反映出新世代數位經濟的發展方向。
三、都市採礦-溶劑萃取技術發展
因應AI資料中心帶動礦產需求成長，供應鏈風險也隨之上升，開發新礦山從資源探尋、取得許可到建置生產，平均需歷經10年的時間，因此「都市礦山」成為許多國家緩解關鍵礦產供應鏈危機的重要政策措施，而建構材料再生技術，使產業從線性開採轉向閉環經濟，成為新興解方。
根據材料科學與製造研究期刊(2025)，指出在電路板、處理器與液晶螢幕等電子廢棄物(E-Waste)中蘊含大量高值礦材，包括金、銀、銅、鈀、鉑以及鎵、鍺、銦等關鍵元素，例如每公噸廢手機可提取超過300克黃金、3公斤銀與100公斤銅，由於濃度高於天然礦石，透過溶劑萃取技術，將使都市採礦較原礦取得更具經濟可行性。
溶劑萃取是一種利用有機相和水相兩種互不相溶的液相來分離和濃縮目標化合物的化學分離技術，廣泛應用於稀土元素、金屬離子及其他化合物的提取與純化。整個過程如圖三所示，包括：
1.混合階段(Mixing)：將含有金屬離子(M1、M2)的水溶液與含有萃取劑(R)的有機溶液混合，過程中萃取劑會選擇性地與目標金屬離子(M2)形成化合物，轉移至有機溶劑中。
2.相分離階段(Setting)：靜待兩液體靜置分層，上層有機溶液中攜帶預計萃取出的金屬離子M2，其餘未被萃取的金屬離子M1，則留在下層水溶液中。
3.反萃取階段(Stripping)：將含有M2-R的化合物有機溶液加入反萃取劑，讓M2從有機溶劑中再回到水相，形成含M2金屬水溶液。而含M1金屬水溶液，則依M1具體應用與經濟性評估，並須符合環保法規，才能決定後續處理方式(直接排放、二次萃取/分離等)。
4.有機溶液再生：經反萃取後留在有機相的萃取劑，不再攜帶金屬，恢復其萃取能力後，再回到混合步驟前循環使用，可降低成本與環境負擔。
5.純化與沉澱：將反萃取後得到的M2金屬水溶液再進行化學處理與沉澱反應，以提取高純度的金屬化合物。
其中pH值、萃取劑與溫度調控都是影響溶劑萃取技術的關鍵因子，若能找到最適調控條件，回收效率可達到90%以上，同時減少酸浸與焙燒所造成的環境衝擊，因此在工業中廣泛應用。
圖三 都市礦山-關鍵礦材溶劑萃取流程
資料來源：Journal of Material Sciences & Manufacturing Research期刊(2025) ，工研院材化所整理(2025/10)，(圖片：istockphoto)
下表四整理各類礦材溶劑萃取技術，銅因含量高且回收技術成熟，通常在濕法冶金流程中是最先回收的材料；而高值材料金的回收，因具有高親和力，常與銀共同被萃取，所以在萃取階段後必須進行選擇性反萃取與洗滌步驟，以確保產品純度並提高萃取劑的再利用率。
表四 電子廢棄物中重要礦材溶劑萃取技術
資料來源：Journal of Material Sciences & Manufacturing Research期刊(2025) ，工研院材化所整理(2026/02)
溶劑萃取雖具備高萃取效率的優勢，但仍存在若干挑戰，首先，有機溶劑的使用可能造成毒性或可燃性風險，帶來環境與安全的疑慮。為降低此影響，目前金、鉑等貴金屬的回收已逐步採用離子液體(Ionic Liquids)或深共熔溶劑(Deep Eutectic Solvents, DESs)等更環保的新型萃取介質，以降低環境衝擊。
此外，在先進萃取化學領域中，新型杯芳烴(Calixarenes)衍生物，雖展現高效率與良好再利用特性，但其製備成本偏高，目前主要應用於在濃度較低、技術門檻高的銦與鎵的萃取上，未來若能進一步提升技術成熟度或擴大生產規模，將有助於發揮該萃取劑的重複使用性，進而提升經濟效益。整體而言，都市採礦溶劑萃取技術發展正朝兼顧經濟效益與綠色環保永續的方向邁進，符合全球ESG與歐盟化學品永續策略的要求，亦是未來技術發展的重要課題。
四、結論與未來展望
(一) 電子廢棄物回收礦材仍有大幅提升之空間
2022年全球電子廢棄物總量為6,200萬噸，其中正規記錄以環保方式回收處理的有1,380萬噸，回收率僅有22.3%，其餘將近八成的廢棄量流入丟棄、掩埋、焚化處理，《2024年全球電子廢棄物監測報告》其中所含礦材潛在價值達910億美元，但實際回收再利用成次級原料的僅280億美元，約能減少9億噸的礦石開採。臺灣人均產生量為19.4公斤，約為全球平均值的2.5倍，在亞洲區排行第五高，年廢棄量為46.3萬噸，而正式載錄回收約14.5萬噸，回收率31.4%，仍有近七成未被正式處理，最終成為環境的負擔。
(二)藉由都市採礦可作為保障國家供應鏈安全降低材料供應風險
臺灣是全球電子製造重鎮，也是資源匱乏、高度依賴進口的國家，都市採礦可作為保障國家供應鏈安全的發展路徑之一。而溶劑萃取技術，在複雜的電子廢液中，可以做到高選擇性且高效率地循環回收關鍵稀有材料，並具備規模化的應用潛力。近年來，萃取化學領域的發展，如杯芳烴、離子液體等大幅提升金屬選擇性與製程技術的永續性。未來若持續開發更環境友善(生物浸出)、具成本效益(高選擇性、高利用率)的萃取劑，或與其他回收技術整合(電化學回收)，進而導入連續式製程擴大規模，將有助於我國取得高科技產業極為重要的資源，降低地緣政治帶來的供應風險。
資料來源：
[1] CRS Report R47982(2025), Critical Mineral Resources: National Policy and Critical Minerals List, by Linda R. Rowan.，https://www.congress.gov/crs-product/R47982
[2] USGS(2025)，https://doi.org/10.3133/ofr20251047
[3] International Energy Agency. (2025). Energy and AI: World Energy Outlook Special Report. IEA. https://www.iea.org/reports/energy-and-ai
[4] Metallium Ltd. (2024年12月2日)。Investor Webinar – MTM Critical Metals Ltd。取自 YouTube：https://www.youtube.com/watch?v=YY8tDMBq6Qk&t=54s
[5] USGS(2025), World minerals outlook to 2029—Cobalt, gallium, helium, lithium, magnesium, palladium, platinum, and titanium data: data release, https://pubs.usgs.gov/sir/2025/5021/sir20255021.pdf
[6] Anup Basnet Chetry, Sushma Thapa, Khusal Bhudathoki, Shukra Raj Regmi, Keisuke Ohto (2025)Revolutionizing Urban Mining: Solvent Extraction for Sustainable Metal Recovery from Electronic Waste. Journal of Material Sciences & Manufacturing Research. SRC/JMSMR-242. DOI: doi.org/10.47363/JMSMR/2025(6)204
[7] Baldé, C. P., Kuehr, R., Yamamoto, T., McDonald, R., D’Angelo, E., Althaf, S., Bel, G., et al. (2024). The Global E-waste Monitor 2024. International Telecommunication Union (ITU) & United Nations Institute for Training and Research (UNITAR). Geneva/Bonn. Retrieved from https://www.itu.int/en/ITU-D/Environment/Pages/Publications/The-Global-E-waste-Monitor-2024.aspx