能源转型中关键金属的循环利用:铂族金属能为我们提供哪些借鉴

Memory chips, collected from discarded electronic items, are pictured at Dowa Holdings Co's Eco-System Recycling Co, a recycling plant, in Honjo, north of Tokyo March 28, 2008. Thinking of throwing out your old cell phone? Think again. Maybe you should mine it first for gold, silver, copper and a host of other metals embedded in the electronics -- many of which are enjoying near-record prices. It's called "urban mining", scavenging through the scrap metal in old electronic products in search of such gems as iridium and gold, and it is a growth industry around the world as metal prices skyrocket. Picture taken March 28, 2008. To match feature JAPAN-METALS/RECYCLING. REUTERS/Yuriko Nakao (JAPAN)
Many renewable technologies rely on critical metals.Image: REUTERS/Yuriko Nakao
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  • 能源温室气体减排量的四分之三将来自可再生能源技术的规模化推广,而这些技术中的许多都依赖关键金属。

  • 尽管关键金属资源稀缺,但其回收率却非常低,回收金属占比总计目前电池中的回收率约为1%。

  • 以下六点来自铂族金属行业,阐述了如何提高用于绿色转型的关键金属的回收利用率,并总结了其循环经济方面的经验。

能源转型是减少温室气体(GHG)排放最重要的杠杆,而能源温室气体减排量的75%将来自太阳能、风能和电动汽车(EV)等可再生能源技术的规模化推广——而这些技术都依赖关键金属。

这些金属需求的爆发式增长预计将导致供应不足,威胁能源转型的实现。尽管关键金属资源稀缺,许多关键金属的回收率仍低于5%,其中回收金属占比总计目前电池中的回收率约为1%,以及某些稀土的回收率甚至低于1%。

2023年铂族金属的市场供应情况,浅蓝色部分为开环回收的二次供应。Image: 庄信万丰

相比之下,铂族金属(PGM)在全球范围内的工业应用已有数十年之久,其价值促使了回收利用。如今,铂族金属受益于成熟的回收网络以及全球范围内可观的回收能力。

那么,铂族金属行业积累的经验能告诉我们,如何才能最好地实现能源转型中关键金属的循环利用?

1. 致力于建立开放式循环经济

高效回收需要一定程度的专业化并与规模相结合。铂族金属的加工较为复杂,因此回收通常由专业的二次铂族金属精炼企业承担,这些企业从大型集中化运营设施出发,服务于全球市场。

在一定程度上,这些全球性铂族金属精炼企业各自优化了不同的能力,并针对不同形式的报废材料。因此,全球铂族金属回收的运作效率远高于由众多企业各自在国内范围内完成全部必要加工的情况。

若出现后一种情况,回收设施将需要处理种类更加繁多、但每类数量很少的报废材料,这很可能效率更低、成本更高。而全球性铂族金属精炼企业之间也在争夺报废材料,从而为客户创造了更多选择,并使整体铂族金属回收体系更具韧性。

专业化、规模化和竞争之所以得以实现,得益于含铂族金属的报废材料可以跨区域运输以进行加工。尽管存在一些例外(例如中国是一个封闭的回收市场),但就全球大部分地区而言,铂族金属(PGM)回收是在全球网络内进行的。

因此,尽管关键材料监管以国内为重点,且废物运输受《巴塞尔公约》的严格管制,仍应注意避免强制推行“封闭式”循环经济。旨在建立开放式循环经济的国际合作,将复制(并保留)铂族金属行业已取得的成功经验。

2. 闭环比开环更高效

铂族金属通常以两种方式进行回收,分别称为“开环”和“闭环”。开环是指回收的金属重新回到市场,而闭环则是将金属归还给原始所有者。

两种循环方式均运行良好,是铂族金属市场运作的基本组成部分。不过,通常闭环中的损耗低于开环。这得益于更高效的收集方式,部分原因在于含铂族金属材料在使用过程中的分散程度较低(或追踪更加有效),另一部分原因则在于金属所有者致力于最大限度地保留价值。

3. 在开环情况下,应重点关注收集环节

回收包括收集和加工两个环节,二者都需要关注。专业的铂族金属回收商持续进行创新并优化工艺,以最大限度减少损耗,并适应新形式的报废材料。但他们无法处理未收到的材料,而这正是开环可能带来挑战之处。

铱火花塞电极是回收率较低的一个例子,尽管此类报废材料的加工相对简单。出现这种情况的原因在于,单个火花塞(及单辆车)所含铱的价值极低,而拆卸过程却需要大量人工。

这家公司发明了一种可持续的关键金属提取方法。
这家公司发明了一种可持续的关键金属提取方法。
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但这些少量的铱日积月累,每年都有大量铱随垃圾填埋而流失。这可能需要通过专门针对铱报废材料收集的定制化政策加以解决。

随后应考虑是否有必要强制要求在同一应用中再利用这些铱,即火花塞点火电极。这可能会进一步削弱铱的收集积极性,而这些铱本可以在市场上出售以获取利润,并且会使回收金属无法找到其“天然”归宿——未来,回收金属的天然归宿可能是用于生产可再生氢的电解市场,而非火花塞点火发动机。

金属的闭环与开环回收对比。

4. 将回收作为一种服务加以支持

在闭环中,金属所有权得以保留,从而实现真正的循环。这意味着报废材料可能由二次精炼企业代表金属所有者进口加工;记录在案的进口商可能并不拥有该材料,或并非为购买该材料而进口。

应在必要时调整贸易和税收政策,以促进开放式循环经济中回收服务的开展。

5. 将回收视为供应

铂族金属在全球极少数地点以可开采的数量存在。但由于它们已使用数十年,目前大量金属以仍可回收的形式存在于地表之上。

对于希望实现铂族金属供应多元化并降低进口依赖的决策者而言,应首先通过尽量减少收集损耗,确保“城市矿山”的效益得到最大化,然后再考虑开展额外开采。

如今,开环铂族金属回收已在美国、欧洲、日本等地实现了铂族金属供应的多元化。但若将“回收”与“供应”视为两个截然不同的指标,这一作用可能被忽视。以正确方式核算回收金属,是实现循环经济的一个重要方面。

6. 针对每种金属采取因地制宜的方法

尽管适用于所有金属的总体原则是一致的,但决策者仍需应对其中的复杂性。即便在铂族金属内部,经验也表明,不同金属、不同技术以及不同地区可能需要采取因地制宜的方法,才能最大限度地实现循环利用。

但如果某件事已经做成过一次,那么它就可以再次做成。铂族金属回收的成功是由市场驱动的,但通过适当的政策措施,同样可以在其他关键金属上复制这一成功,以支持开放式循环经济的发展。

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