從電子廢物中開採稀土金屬 2024年10月11日 | 香港地球之友政策研究及倡議團隊 在當今數碼化的時代,電子設備的普及不僅推動了科技進步,亦塑造了我們的生活模式。然而,廢舊的電子產品伴隨而來的是電子廢物這個日益嚴重的全球性問題。電子廢物不僅破壞環境,也造成資源浪費[1],[2]。稀土金屬是眾多高科技應用中的必備元素之一[3],從電子廢物中提取這些金屬,為解決環境和資源問題提供了一個前景甚佳的方案。 元素週期表中的17種稀土元素(圖片來源: ETECH) 稀土金屬由17 種元素組成。其中釹、鐠和鈰是許多電子設備的關鍵組成部分[4],一般用於製造智能手機、手提電腦、電動車和可再生能源系統中的磁鐵和電池[5]。儘管稀土金屬在地殼中的含量相對豐富,但甚少以高濃度存在,使稀土金屬的開採變得既昂貴又困難[6]。 2002年 ─ 稀土元素的用途(圖片來源:Government of Canada) 電子設備的快速更替導致電子廢物急速增加。2022年,全球共產生了6200萬噸電子廢物;預計到2030年將達到8200萬噸[7]。電子廢物不僅含有高價值材料,還含有鉛、汞和鎘等有害物質。若處理不當,將對環境和健康構成巨大風險[8]。 2022年人均產生和收集的電子廢物數量(圖片來源:UNITAR) 都市開採,即從廢棄產品、建築物和垃圾中回收原材料的過程,正在成為傳統開採方式的潛在綠色替代方案,同時緩解日益嚴重的電子廢物問題。在此背景下,都市開採可從廢棄電子設備中提取稀土金屬和其他高價值的組件[9]。透過回收電子廢物,我們可減少對環境造成破壞的採礦需求,並防止有害物質流入堆填區。 從電子廢物中提取稀土金屬有幾種方法,且各有利弊。濕法冶金利用水溶液,通過酸浸和溶劑萃取的方式來回收金屬[10],[11]。這種方法雖然有效,但容易產生有害廢水,因此需要實施嚴謹的化學管理[12]。另一方面,火法冶金則使用高溫,例如熔煉、焚燒和高溫裂解來回收金屬[13]。這些過程能耗高,並會產生有毒的空氣污染物,但它能處理大量的電子廢物,並與現有的金屬回收基礎設施兼容[14]。 濕法冶金過程(圖片來源:Gulliani et al.) 最近,瑞士的研究人員開發了一種創新技術,能有效利用Tetrathiometallates這種無機小分子從舊光管中回收銪[15]。這種無機小分子一般會存在於天然酵素中,作為金屬的結合位點。研究人員透過上述方法提取的銪含量,比其他現有方法高出達50倍[16]。目前,研究團隊正着手將此技術應用於其他稀土金屬,如磁鐵中的釹和鏑。如果成功,這技術將有望為循環經濟帶來重大貢獻。 銪的選擇性沉澱過程,及其在燈用磷光粉回收的應用(圖片來源:Perrin et al.) 從電子廢物中開採稀土金屬,為解決環境破壞和電子廢物管理問題提供了具說服力的方案。透過投資於研究、基礎建設,以及促進產業、政府和學術界之間的合作,我們可充分發揮電子廢物回收的潛力,並為更可持續的未來作出貢獻。從電子廢物中回收稀土金屬,將引領我們邁向更環保、更可持續的技術領域。 [1] Jain et al., Review on E-waste management and its impact on the environment and society [2] United States Energy Association: Critical Material Recovery from E-waste [3] Balaram et al., Rare earth elements: A review of applications, occurrence, exploration, analysis, recycling, and environmental impact [4] NOAH Chemicals: Rare Earth Elements: Unveiling the 17 Hidden Treasures of Modern Technology [5] Filho et al., Understanding Rare Earth Elements as Critical Raw Materials [6] Zhou et al., Global Potential of Rare Earth Resources and Rare Earth Demand from Clean Technologies [7] United Nations Institute for Training and Research: The Global E-Waste Monitor 2024 [8] Geneva Environment Network: The Growing Environmental Risks of E-Waste [9] Lukowiak et al., Rare earth elements and urban mines: Critical strategies for sustainable development [10] Gunarathne et al., Hydrometallurgical processes for heavy metals recovery from industrial sludges [11] Gulliani et al., Recovery of metals and valuable chemicals from waste electric and electronic materials: a critical review of existing technologies [12] Gkika et al., Review of Methods for Obtaining Rare Earth Elements from Recycling and Their Impact on the Environment and Human Health [13] Marra A et al., The recovery of metals from WEEE: state of the art and future perspectives [14] Sonule et al., Comparative Analysis of Pyrometallurgy, Hydrometallurgy and BioHydro-Metallurgy for Extraction of Metals from E-Waste [15] ETH Zurich: Mining rare earth metals from electronic waste [16] Perrin et al., Recovery of europium from E-waste using redox active tetrathiotungstate ligands