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电动车、绿能快速发展,全球稀土需求将增加 152%!要从哪弄来那么多稀土? -人生就是搏尊龙

日期: 2021-04-20
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来源:十轮网

稀土元素是电子组件的重要原料。随着移动设备、电动汽车、绿色能源需求的提升,人类对稀土元素的需求也水涨船高。目前稀土大多源自于采矿,但采矿有高放射、高污染的问题;此外,目前的稀土回收技术也有高能耗、高污染的状况。还有什么方式,能满足人类对稀土的需求?

2030年,全球稀土需求预计增长152%

稀土元素是17种元素的总称,包含钪和钇,以及镧系元素中的15个元素。虽然名称叫“稀”土,但除了鉕,其他稀土元素当地壳中的含量相当高,铈的含量甚至与铜相近,为地壳含量第25名的元素。

问题是,稀土元素会与其他元素结整合形成合金,难以分离。此外,稀土元素当地壳的分布相当分散,很少有稀土元素集中成易于商业开采的矿床,因此开采难度很高。

但随着电动汽车与绿色能源的需求增加,人类对稀土的需求也提升。光是一台风机,就需要多达600公斤的稀土。根据《acs publication》上的报告,过去15年,全球对稀土的需求量已经翻倍。目前全球对稀土的年需求量为12.5万吨,根据《mdpi》上的研究,预计2030年的需求量将达31.5万吨,增长幅度152%,全球将面临庞大的需求压力。

目前采矿、回收稀土的技术皆会产生污染

目前全球的稀土大多来自于开采,但因为稀土分布分散,需要大面积开采,因此成本高昂。其次,稀土开采过程也会同时提取钍和铀,这两个是放射性元素,会产生大量的有毒与放射性物质。另外,中国生产的稀土占全球供给量70%以上,中美贸易战突显稀土供应集中的风险。

目前产业界已有回收稀土元素的技术,能够从计算机、手机、电池提取稀土元素。回收技术分为湿法冶金(hydrometallurgical)与火法冶金(pyrometallurgical),但这两种方式都有缺点。

湿法冶金是通过腐蚀性溶液回收稀土元素,但这会产生强酸、强碱等腐蚀性废物。火法冶金使用高温提取稀土,但需要约摄氏1,000度的高温,能源需求大,会产生大量温室气体,以及戴奥辛、呋喃等污染物。

产业界正在开发新稀土回收技术:电沉积

目前产业界正在开发电沉积(electrodeposition)回收稀土的技术,通过低电流提取废弃电子组件的稀土,将它们沉积在特定的位置。迪肯大学(deakin university)的资深研究人员cristina pozo-gonzalo表示,她们的团队与西班牙的tecnalia研究中心合作,优化回收钕的技术。

钕具有优异的磁性,大量应用于手机、硬盘、电动汽车、风机等设备,是需求量相对大的稀土元素。pozo-gonzalo设计一种环保型成分的电解液,回收过程不会产生副产物,也提升回收的钕金属数量。此外,回收时的设备工作温度不超过摄氏100度,也降低温室气体的排放。目前研究团队已在实验室进行概念验证,接下来要研究如何量产。

对抗全球暖化已势在必行,电动汽车、绿色能源产业正在起飞,但它们需要庞大的稀土元素,同样也会造成环境的负担。除了开采与传统回收技术,产业界也积极寻找新的回收工艺,期望降低污染,提升对环境的友善程度。

参考资料

《the conversation》、《ensia》、《acs publications》、《mdpi》



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