Optimering af genanvendelsesprocessen for kritiske metaller kan lette knaphed og miljømæssige byrder

Vigtigheden af metalgenanvendelse

Mineralressourcer er i sig selv begrænsede, og deres udvinding er energikrævende og miljøskadelig. Mineindustrien er en stor forbruger af ferskvand, en udleder af drivhusgasser, og forårsager skovrydning samt forurening, der kan vare i årtier, hvis ikke århundreder.

Teoretisk set bør metaller være de mest genanvendelige materialer, da de består af rene grundstoffer, i modsætning til komplekse organiske molekyler som plast.

I praksis er dette langt fra sandt, da genanvendelse af metaller ofte er ufuldstændig eller for energikrævende. Dette gælder især for elektroniske komponenter, hvor komplekse blandinger af eksotiske elementer som sjældne metaller, cadmium, titanium, wolfram osv. er blandet på atomart niveau.

Derfor er det store nyheder, at forskere fra Rice University (USA) og Tsinghua University (Kina) har udviklet en helt ny metode til genanvendelse af metaller ved hjælp af intense elektriske strømme. Deres resultater blev offentliggjort i Nature Chemical Engineering den 25. september^th 2024 under titlen “Flash separation of metals by electrothermal chlorination”.

Metalgenereringsmetoder

Nuværende metalgenanvendelse

I øjeblikket er metalgenanvendelse for det meste afhængig af flydende hydrometallurgi, dvs. opløsning af metaller i flydende eller alkalisk vand. Denne teknik medfører dog betydeligt forbrug af vand og kemikalier samt problematiske sekundære affaldsstrømme.

Kilde: MEAB

En anden mulighed er pyrometallurgi, som i bund og grund smelter alle de blandede metaller sammen og derefter renset dem igen i henhold til deres fysiske egenskaber (smeltepunkt osv.). Problemet er, at denne metode mangler selektivitet, så resultatet ofte stadig er en blanding af forskellige metaller. Den kræver også betydelige energiinvesteringer, hvilket forringer dens miljøprofil.

Flash Joule Heating (FJH)

Flash Joule Heating er en metode, som forskerholdets leder, James M. Tour, har tidligere erfaring med til grafensyntese og affaldshåndtering.

Kilde: India Education Diary

FJH består i at føre en elektrisk strøm gennem et materiale for hurtigt at opvarme det til ekstremt høje temperaturer. Hastigheden af opvarmningsprocessen omdanner materialet til forskellige stoffer.

De opdagede, at metoden kunne anvendes til metaludvinding. Og det ser ud til, at den kan anvendes bredt på en række elektronisk affald. Især blev metoden bevist i stand til at adskille:

• Tantal fra kondensatorer.
• Gallium fra LED’er.
• Indium fra brugte solfilm.

Metoden opnåede disse resultater uden at bruge vand, syre eller andre opløsningsmidler, hvilket drastisk reducerer den resulterende forurening. Ikke kun kan den fungere på mange metaller, men den opnår også en renhed på 95 % for det endelige resultat ved præcist at kontrollere reaktionsbetingelserne. I alt var udbyttet et meget tilfredsstillende 85 %.

Så selvom den ikke ville genvinde alt metallet, kan denne metode drastisk reducere den del af affaldet, der skal behandles med hydro- eller pyrometallurgi.

Fremtidige udsigter for FJH

Universel elektronisk genanvendelse

Denne metode blev her undersøgt for genanvendelse af kun nogle typer elektronisk affald. Der vil være behov for mere arbejde for at vurdere den for andre typer elektronik, som har akut brug for mere effektive og miljøvenlige løsninger, som for eksempel batterier.

Vi forsøger at tilpasse denne metode til at genvinde andre kritiske metaller fra affaldsstrømme.

Dr. Bing Deng – Adjunktprofessor ved Tsinghua University og medførste forfatter af undersøgelsen.

Det er også sandsynligt, at yderligere forfining af metoden kan udvikles, såsom at teste den i kombination med en mindre mængde syre for at finde måder at øge det samlede udbytte på.

Dette gennembrud tackler det presserende problem med mangel på kritiske metaller og negative miljøpåvirkninger, samtidig med at det økonomisk incitamenterer genanvendelsesindustrier på globalt plan med en mere effektiv genvindingsproces,

Dr. Shichen Xu – Postdoktoral forsker ved Rice / medførste forfatter af undersøgelsen

Mineraludvinding

Konceptert er der meget lille forskel mellem metalgenanvendelse og mineraludvinding fra naturlig malm. I begge tilfælde er metallet indlejret sammen med andre elementer og skal kraftigt adskilles for at blive renset og gjort brugbart for de industrier, der har brug for det.

I minedrift opnås også ofte raffinering gennem brug af vand + syrer eller ekstrem varme, begge i massiv skala. Dette er en central del af, hvad der gør minedrift så kontroversiel og miljøskadelig.

Så metoden kan også have lovende anvendelser for udvinding af lithium og sjældne jordarter, ifølge Dr. Shichen Xu.

Investering i metalgenanvendelse

Mens nogle metaller som stål og aluminium genanvendes godt, er andre mere komplekse materialer som elektronisk affald stadig for det meste ugenanvendt eller behandlet under usanitære og forurenende forhold i fattige lande.

Samtidig produceres elbiler, solpaneler, batterier, varmepumper og små elektroniske enheder i stadigt større mængder, hvilket opbygger en lagerbeholdning af materiale, der skal genanvendes inden for blot få år.

Du kan investere i genanvendelsesvirksomheder gennem mange mæglere, og du kan her på securities.io finde vores anbefalinger til de bedste mæglere i USA, Canada, Australien, Storbritannien, såvel som mange andre lande.

Hvis du ikke er interesseret i at vælge specifikke virksomheder, kan du også kigge på ETF’er som Mast Global Battery Recycling & Production ETF (EV), VanEck Circular Economy UCITS ETF (REUS), eller WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF – USD Acc (WRCY) (WT ), som vil give en mere diversificeret eksponering for at drage fordel af genanvendelsesindustrien.

Metalgenanvendelsesvirksomheder

1. Li-Cycle Holdings Corp 

Blandt alle typer elektronisk affald kan batterier være den mest problematiske.

Dette skyldes, at de ikke kun er ekstremt komplekse enheder, der indeholder mange forskellige forurenende metaller, men også fordi de altid udgør en potentiel sikkerhedsrisiko på grund af risikoen for brand eller eksplosion af opladede batterier. Så selvom batterier normalt er sikre, er det åbenlyst farligt at skære dem i stykker eller smelte dem for genanvendelse.

Og mængden af batterier, der skal genanvendes, vil eksplodere 6‑fold inden 2030 kun i Nordamerika.

Kilde: Li-Cycle

Det er et vigtigt salgsargument for Li-Cycle, at deres metode kan behandle fuldt opladede batteripakker uden behov for demontering eller afladning.

Dette er også en “batteriform-agnostisk” proces, hvilket betyder, at den kan fungere på enhver type lithium‑ion‑batteri, uanset producent eller batteriets tilstand. Da branchen stadig er langt fra at have konsolideret omkring et specifikt design, og innovationen sker meget hurtigt, er det afgørende for en genanvender at kunne arbejde effektivt på længere sigt.

Samlet set opnår virksomheden en genvindingsrate på 95 % og kan producere materialer af høj kvalitet som batterigrad lithiumcarbonat fra de brugte batterier.

Kilde: Li-Cycle

I 2023 og begyndelsen af 2024 stødte virksomheden på et problem med massive omkostningsoverskridelser i forbindelse med opførelsen af en vigtig behandlingsfacilitet i Rochester, NY. Dette kom efter en meget hurtig ekspansion med faciliteter bygget over hele Nordamerika, Europa og Asien.

Hvis den færdiggøres og kører på fuld hastighed, kan Rochester Hub behandle op til 35.000 ton af såkaldt sort masse (i bund og grund knuste batterier) om året.

Dette ville være et enormt skridt frem fra de kun 1.394 ton sort masse, der blev produceret i Q2 2024.

Kilde: Li-Cycle

For at skaffe nok penge til at færdiggøre Rochester, Li-Cycle sikrede i marts 2024 en investering på 75 millioner dollars fra minedjiganten Glencore. De søger også et lån på 375 millioner dollars fra den amerikanske regering som en del af indsatsen for grønne politikker og reindustrialisering i forbindelse med USAs IRA og den tværpolitiske infrastrukturlov.

DoE‑låneprocessen er nu ret avanceret og har nået trin 5 ud af i alt 6. Byggeriet i Rochester forventes at genoptages, hvis lånet godkendes.

Kilde: Li-Cycle

En anden modvind for virksomheden har været lave materialpriser, som har påvirket hele forsyningskæden, inklusive lithiumminere. Som svar har virksomheden reduceret antallet af ansatte og skåret omkostninger, hvor det er muligt.

Hvis Rochester Hub er succesfuld, sigter virksomheden mod at bygge tre yderligere tredjegenerations‑hubs (Rochester er anden generation) i Alabama, Arizona og Tyskland.

Kilde: Li-Cycle

2. Enviri

Tidligere kendt som Harsco, er virksomheden en gigant inden for affaldsgenanvendelse med fokus på industri- og mineaffald, inklusive metaller (40 % af den samlede omsætning).

Virksomheden er opdelt i 3 dele:

• Harsco Environmental: Behandling af 20 millioner ton slag årligt for at producere asfalt, belægningsblokke, slibemidler, tagshingles og gødning.
• Clean Earth: specialiseret i håndtering af farligt affald, herunder årligt 5,6 millioner lamper, 5,3 millioner pund batterier, 5.000 ton elektronik, 3,4 millioner forurenet jord og 71 millioner gallons spildevand.
• Rail: leverer vedligeholdelses- og konstruktionsløsninger for jernbaner.

Kilde: Enviri

Samlet set udgør genanvendelses-/rengøringssegmentet størstedelen af forretningen, med 62 % af den samlede omsætning fra Nordamerika. Clean Earth har vokset hurtigt og er gået fra kun nogle få procent af virksomhedens omsætning i 2019 til næsten en tredjedel i 2024.

Kilde: Enviri

Virksomheden ser en stor vækstmulighed i behandlingen af PFAS (Per- og polyfluoralkylstoffer), eller “evige kemikalier”, som i stigende grad er en bekymring og har brug for bedre behandling. Markedet for PFAS-afhændelse, som Enviri’s Clean Earth kan adressere, forventes at vokse til 3‑5 milliarder.

Virksomheden fortsætter også med at fokusere på at identificere yderligere metoder, der kan destruere PFAS, i stedet for at deponere det eller anvende dybbrøndinjektionsbehandlinger.

Vi mener, at destruktion er en overlegen teknologi til at reducere langsigtede risici og forpligtelser.

Elizabeth Peterson – Chief Commercial Officer for Clean Earth

Efterhånden som flere og flere reguleringer tackler problemet med ubehandlet forurening (som PFAS), er det sandsynligt, at virksomheder som Enviri vil drage fordel af det. Andre muligheder kan findes i grøn stål og kulstofnegativ asfalt.

På længere sigt overvejer virksomheden at sælge sine jernbaneaktiver for at færdiggøre sin transformation fra en industriel gruppe til en grøn økonomivirksomhed. Men det kan tage tid på grund af reguleringer og trusler mod langfristede kontrakter i Europa i tilfælde af et salg, hvilket har ført til, at salget af jernbanesegmentet er sat på pause for nu.