南大与法国科学家合作研发金属X光分选机 快速分类回收电子垃圾

SCARCE电子垃圾回收项目的团队成员包括负责商业开发的比利尔(Estelle Brierre,左起),以及研究人员保罗(Nikita Paul)、夏冬、洛克杰(Collin Locoge)和达斯(Pallab Das)。领导项目的颜清宇教授和贾比尔教授不在图中。(SCARCE团队提供)
SCARCE电子垃圾回收项目的团队成员包括负责商业开发的比利尔(Estelle Brierre,左起),以及研究人员保罗(Nikita Paul)、夏冬、洛克杰(Collin Locoge)和达斯(Pallab Das)。领导项目的颜清宇教授和贾比尔教授不在图中。(SCARCE团队提供)

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电子垃圾的增长速度,比回收率的增速超出五倍。其中,最有价值的电路板含有众多稀有金属,却因难以回收而被大量丢弃,对环境和人们的健康造成危害。南洋理工大学与法国科学家合作,成功研发出电路板的金属分拣与回收技术,可安全回收多种复杂元素,有助于实现电子垃圾的环保和循环经济。

亚洲电子垃圾回收率仅11.8%

电子产品每年都在增加与更新迭代,2022年全球共产生6200万公吨电子垃圾,到了2030年或将达到8200万公吨。根据联合国机构发布的《全球电子废弃监测》报告,仅22.3%的电子垃圾得以妥善回收,亚洲的回收率更是只有11.8%。

若进一步分类,这些电子垃圾中有一半都是金属,而且总价值高达910亿美元(约1231亿新元)。印刷电路板(Printed Circuit Boards, PCBs)作为电子垃圾的核心组成部分,含有铜、金、铝、镍、铅、硅等众多贵金属,以及许多稀有金属。

隶属南洋理工大学能源研究院的新加坡—法国CEA循环经济研究联盟(简称SCARCE)实验室高级研究员夏冬博士接受《联合早报》访问时称,通常一片电路板含有70多种元素,而很多关键元素提炼自矿物。这些资源并非用之不竭,若不妥善回收,不仅污染环境、增加开采成本,且很快就会耗尽。

由于经济价值极高,因此很多大型回收商都致力于找方法回收电路板。印度、欧洲等国家有很多规模较大的回收商,会对电路板进行传统的火法冶金,也就是集中丢到一个大熔炉里,通过高温将其中的金属与其他杂质分离。

然而,火法冶金依赖大规模的产量和能源消耗,还有毒气污染和熔渣须要填埋的问题。夏冬说:“新加坡的电子垃圾产量并不大,政府也更倾向于用清洁环保的方式来回收,因此我们才需要新的方法和技术来回收元素。”

他说,回收金属的第一个难题就是集中分类,随着电子产品的功能变多,电路板所含的元素也更多更小巧,每种元素的含量极低且难以辨识。

为此,SCARCE实验室开发了一个多能X光透射分选机,能够自动将废旧电路板中的各种电子元件(Electronic Components)按照相似的金属成分进行初步筛选和分类。通过双能量辐射X光透射的扫描和探测,即使是有包装、微小的稀土元素也能快速被穿透和识别。

新方法可回收更多金属 提高效率降低成本

相比传统的回收方法,这种分类方式能回收更多的金属,大大简化和提高回收效率,也有助于降低成本。这项技术成功注册了新加坡知识产权局(IPOS)的专利。

由于电路板中的电感、电阻、电容、连接器等电子元件又分别含有十几种元素,单靠简单的火法冶金很难提取。因此,在利用分选机对元件进行初步分类以外,团队也专注于研发技术来分解出很多目前还没有能力回收的元素,其中包括研究湿法冶金和微流体技术等。

将扩大技术并推向市场

领导项目的贾比尔(J.C. Gabriel)教授说,目前SCARCE在锂电池、光伏面板回收、印刷电路板以及电子设备塑料等回收领域都已获得知识产权和专利,已准备好进行商业化。

“我们正在与新加坡乃至全球范围的商家积极合作,共同将技术扩大并推向市场,几乎所有商谈中的回收商都期待着分选机推出市场。”

根据实验室的估算,分选机的投资回报期(ROI)可能快至三年或更短时间。如果在未来几个月内找不到合适的商业化合作伙伴,团队将自行启动初创企业。

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