Η Βελτιστοποίηση της Διαδικασίας Ανακύκλωσης των Κρίσιμων Μετάλλων Μπορεί να Μετριάσει τις Ελλείψεις και τα Περιβαλλοντικά Βάρη

Σημασία της Ανακύκλωσης Μετάλλων

Οι ορυκτές πηγές είναι εγγενώς περιορισμένες και η εξόρυξή τους καταναλώνει ενέργεια και είναι περιβαλλοντικά καταστροφική. Η βιομηχανία εξόρυξης είναι μεγάλος καταναλωτής γλυκού νερού, εκπομπέας αερίων του θερμοκηπίου, προκαλώντας αποψίλωση δασών και ρύπανση που μπορεί να διαρκέσει δεκαετίες, αν όχι αιώνες.

Σ θεωρία, τα μέταλλα θα έπρεπε να είναι τα πιο ανακυκλώσιμα υλικά, καθώς αποτελούνται από καθαρά στοιχεία, σε αντίθεση με σύνθετα οργανικά μόρια όπως τα πλαστικά.

Στην πράξη, αυτό είναι μακριά από την αλήθεια, καθώς η ανακύκλωση των μετάλλων είναι συχνά ατελής ή υπερβολικά ενεργοβόρα. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, που αναμειγνύουν σε ατομικό επίπεδο σύνθετα μείγματα εξωτικών στοιχείων όπως σπάνια μέταλλα, κάδμιο, τιτάνιο, βολφράμιο κ.λπ.

Έτσι, είναι σημαντικό νέο ότι ερευνητές από το Rice University (ΗΠΑ) και το Tsinghua University (Κίνα) ανέπτυξαν εντελώς νέο τρόπο ανακύκλωσης μετάλλων χρησιμοποιώντας έντονες ηλεκτρικές ροές. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν στο Nature Chemical Engineering στις 25 Σεπτεμβρίου^th, 2024 υπό τον τίτλο «Flash separation of metals by electrothermal chlorination».

Μέθοδοι Ανακύκλωσης Μετάλλων

Τρέχουσα Ανακύκλωση Μετάλλων

Αυτή τη στιγμή, η ανακύκλωση μετάλλων βασίζεται κυρίως στην υγρή υδρομεταλλουργία, ή τη διάλυση των μετάλλων σε υγρό ή αλκαλικό νερό. Ωστόσο, αυτή η τεχνική απαιτεί σημαντική κατανάλωση νερού και χημικών, με προβληματικές δευτερεύουσες ροές αποβλήτων.

Πηγή: MEAB

Μια άλλη επιλογή είναι η πυρομεταλλουργία, η οποία ουσιαστικά λιώνει όλα τα μίγματα μετάλλων μαζί και στη συνέχεια τα επανακαθαρίζει σύμφωνα με τις φυσικές τους ιδιότητες (σημείο τήξης κ.λπ.). Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η μέθοδος στερείται επιλεκτικότητας, οπότε συχνά το αποτέλεσμα παραμένει ένα μείγμα διαφορετικών μετάλλων. Απαιτεί επίσης σημαντική ενέργεια, μειώνοντας το περιβαλλοντικό της προφίλ.

Φλας Θέρμανση Joule (FJH)

Η Φλας Θέρμανση Joule είναι μια μέθοδος με την οποία ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, James M. Tour, έχει προηγούμενη εμπειρία στη σύνθεση γραφενίου και τη διαχείριση αποβλήτων.

Πηγή: India Education Diary

Η FJH αποτελείται από τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ενός υλικού ώστε να το θερμάνει γρήγορα σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Η ταχύτητα της διαδικασίας θέρμανσης μετατρέπει το υλικό σε διαφορετικές ουσίες.

Ανακάλυψαν ότι η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί στην εξαγωγή μετάλλων. Και φαίνεται ότι θα μπορούσε να εφαρμοστεί ευρέως σε διάφορα ηλεκτρονικά απόβλητα. Συγκεκριμένα, αποδείχθηκε ότι η μέθοδος μπορεί να διαχωρίσει:

• Ταντάλιο από πυκνωτές.
• Γαλλίου από LED.
• Ίνδιο από χρησιμοποιημένες ηλιακές μεμβράνες.

Η μέθοδος πέτυχε αυτά τα αποτελέσματα χωρίς τη χρήση νερού, οξέος ή άλλου διαλύτη, μειώνοντας δραστικά τη δημιουργούμενη ρύπανση. Δεν λειτουργεί μόνο για πολλά μέταλλα, αλλά επιτυγχάνει επίσης καθαρότητα 95% για το τελικό προϊόν, ελέγχοντας με ακρίβεια τις συνθήκες αντίδρασης. Συνολικά, η απόδοση ήταν πολύ ικανοποιητική, 85%.

Έτσι, ακόμη και αν δεν ανακτήσει όλο το μέταλλο, αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να μειώσει δραστικά το τμήμα των αποβλήτων που χρειάζεται επεξεργασία με υδρο- ή πυρομεταλλουργία.

Μελλοντικές Προοπτικές της FJH

Καθολική Ανακύκλωση Ηλεκτρονικών

Αυτή η μέθοδος μελετήθηκε εδώ μόνο για την ανακύκλωση ορισμένων τύπων ηλεκτρονικών αποβλήτων. Θα χρειαστεί περισσότερη εργασία για να αξιολογηθεί για άλλους τύπους ηλεκτρονικών που έχουν άμεση ανάγκη από πιο αποδοτικές και φιλικές προς το περιβάλλον επιλογές, όπως, για παράδειγμα, οι μπαταρίες.

“Προσπαθούμε να προσαρμόσουμε αυτή τη μέθοδο για την ανάκτηση άλλων κρίσιμων μετάλλων από ροές αποβλήτων.” Δρ. Bing Deng – Αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Tsinghua και συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

Είναι επίσης πιθανό να αναπτυχθούν περαιτέρω βελτιώσεις στη μέθοδο, όπως η δοκιμή της σε συνδυασμό με μικρότερη ποσότητα οξέος για να βρεθούν τρόποι αύξησης της συνολικής απόδοσης.

“Αυτή η καινοτομία αντιμετωπίζει το επείγον ζήτημα των ελλείψεων κρίσιμων μετάλλων και των αρνητικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων, ενώ οικονομικά ενθαρρύνει τις βιομηχανίες ανακύκλωσης σε παγκόσμιο επίπεδο με μια πιο αποδοτική διαδικασία ανάκτησης,” Δρ. Shichen Xu – Μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Rice / συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

Εξόρυξη Ορυκτών

Στο θεωρητικό επίπεδο, υπάρχει πολύ μικρή διαφορά μεταξύ της ανακύκλωσης μετάλλων και της εξόρυξης ορυκτών από φυσικό ορυκτό. Και στις δύο περιπτώσεις, το μέταλλο είναι ενσωματωμένο με άλλα στοιχεία και πρέπει να διαχωριστεί βίαια ώστε να καθαριστεί και να γίνει χρήσιμο για τις βιομηχανίες που το χρειάζονται.

Στην εξόρυξη επίσης, η επεξεργασία συχνά επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης νερού + οξέων ή ακραίας θερμότητας, και τα δύο σε τεράστιες κλίμακες. Αυτό αποτελεί βασικό στοιχείο του γιατί η εξόρυξη είναι τόσο αμφιλεγόμενη και περιβαλλοντικά καταστροφική.

Έτσι, η μέθοδος θα μπορούσε επίσης να προσφέρει υποσχέσεις για την εξαγωγή λιθίου και σπάνιων γαλαζοειδών στοιχείων, σύμφωνα με τον Δρ. Shichen Xu.

Επένδυση στην Ανακύκλωση Μετάλλων

Ενώ ορισμένα μέταλλα όπως ο χάλυβας και το αλουμίνιο ανακυκλώνονται καλά, άλλα πιο σύνθετα υλικά όπως τα ηλεκτρονικά απόβλητα παραμένουν ακόμη κυρίως μη ανακυκλωμένα ή επεξεργάζονται σε ανθυγιεινές και ρυπογόνες συνθήκες σε φτωχές χώρες.

Παράλληλα, τα ηλεκτρικά οχήματα, τα ηλιακά πάνελ, οι μπαταρίες, οι αντλίες θερμότητας και οι μικρές ηλεκτρονικές συσκευές παράγονται σε ολοένα και μεγαλύτερες ποσότητες, δημιουργώντας απόθεμα υλικών που χρειάζεται να ανακυκλωθεί μέσα σε λίγα μόνο χρόνια.

Μπορείτε να επενδύσετε σε εταιρείες ανακύκλωσης μέσω πολλών μεσιτών, και μπορείτε να βρείτε εδώ, στο securities.io, τις προτάσεις μας για τους καλύτερους μεσίτες στις ΗΠΑ, Καναδά, Αυστραλία, Ηνωμένο Βασίλειο, καθώς και πολλές άλλες χώρες.

Αν δεν ενδιαφέρεστε να επιλέξετε συγκεκριμένες εταιρείες, μπορείτε επίσης να εξετάσετε ETFs όπως το Mast Global Battery Recycling & Production ETF (EV), το VanEck Circular Economy UCITS ETF (REUS), ή το WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF – USD Acc (WRCY) (WT ) που θα προσφέρει πιο διαφοροποιημένη έκθεση για να εκμεταλλευτείτε τη βιομηχανία ανακύκλωσης.

Εταιρείες Ανακύκλωσης Μετάλλων

1. Li-Cycle Holdings Corp 

Ανάμεσα σε όλους τους τύπους ηλεκτρονικών αποβλήτων, οι μπαταρίες μπορεί να είναι το πιο προβληματικό στοιχείο.

Αυτό οφείλεται στο ότι δεν είναι μόνο εξαιρετικά σύνθετες συσκευές που περιέχουν πολλά διαφορετικά ρυπογόνα μέταλλα, αλλά και επειδή αποτελούν πάντα ενδεχόμενο κίνδυνο ασφαλείας λόγω του κινδύνου πυρκαγιάς ή έκρηξης των φορτισμένων μπαταριών. Έτσι, ενώ οι μπαταρίες είναι κυρίως ασφαλείς σε κανονικές συνθήκες, η θραύση ή η τήξη τους για ανακύκλωση είναι προφανώς ιδανική για τη δημιουργία τέτοιου κινδύνου.

Και ο όγκος των μπαταριών που χρειάζονται ανακύκλωση πρόκειται να εκτοξευθεί 6 φορές μέχρι το 2030 μόνο στη Βόρεια Αμερική.

Πηγή: Li-Cycle

Ένα κρίσιμο σημείο πώλησης της Li-Cycle είναι ότι η μέθοδός της μπορεί να επεξεργαστεί πλήρως φορτισμένα πακέτα μπαταριών, χωρίς την ανάγκη αποσυναρμολόγησης ή εκφόρτισης.

Αυτή είναι επίσης μια διαδικασία «αμερόληπτη ως προς τη μορφή της μπαταρίας», που σημαίνει ότι μπορεί να λειτουργήσει με οποιονδήποτε τύπο μπαταρίας λιθίου-ιόντων, ανεξάρτητα από τον κατασκευαστή ή την κατάσταση της μπαταρίας. Καθώς η βιομηχανία είναι ακόμη μακριά από την ενοποίηση γύρω από ένα συγκεκριμένο σχέδιο, και η καινοτομία εξελίσσεται πολύ γρήγορα, είναι κρίσιμο για έναν ανακυκλωτή να παραμείνει ικανός να εργάζεται αποδοτικά μακροπρόθεσμα.

Συνολικά, η εταιρεία επιτυγχάνει ποσοστό ανάκτησης 95% και μπορεί να παράγει υλικά υψηλής ποιότητας όπως ανθρακικό λίθιο βαθμού μπαταρίας από τις χρησιμοποιημένες μπαταρίες.

Πηγή: Li-Cycle

Το 2023 και στις αρχές του 2024, η εταιρεία αντιμετώπισε ένα εμπόδιο με τεράστιες υπερβάσεις κόστους για την κατασκευή μιας σημαντικής εγκατάστασης επεξεργασίας στο Rochester, NY. Αυτό συνέβη μετά από μια πολύ γρήγορη επέκταση με εγκαταστάσεις που χτίστηκαν σε όλη τη Βόρεια Αμερική, την Ευρώπη και την Ασία.

Αν ολοκληρωθεί και λειτουργήσει με πλήρη ταχύτητα, το Rochester Hub θα μπορούσε να επεξεργάζεται έως και 35.000 τόνους του λεγόμενου μαύρου μάζας (ουσιαστικά θρυμματισμένες μπαταρίες) ετησίως.

Αυτό θα ήταν ένα τεράστιο άλμα σε σχέση με τα μόνα 1.394 τόνους μαύρης μάζας που παράχθηκαν στο δεύτερο τρίμηνο του 2024.

Πηγή: Li-Cycle

Για να εξασφαλίσει τα απαραίτητα κεφάλαια για την ολοκλήρωση του Rochester, η Li-Cycle εξασφάλισε τον Μάρτιο του 2024 μια επένδυση 75 εκατομμυρίων δολαρίων από τον γιγαντιαίο ορυκτό ομιλο Glencore. Επίσης αναζητά δάνειο 375 εκατομμυρίων δολαρίων από την κυβέρνηση των ΗΠΑ ως μέρος της ώθησης για πράσινες πολιτικές και επανεξέλιξη στη βάση του αμερικανικού νόμου IRA και του Δικαίου Υποδομών Δυοκομματικούς.

Η διαδικασία του δανείου DoE είναι τώρα αρκετά προχωρημένη, έχοντας φτάσει στο βήμα 5 από τα 6 συνολικά. Η κατασκευή στο Rochester αναμένεται να επανεκκινήσει εάν εγκριθεί το δάνειο.

Πηγή: Li-Cycle

Ένα άλλο εμπόδιο για την εταιρεία ήταν οι χαμηλές τιμές των υλικών, που επηρέασαν ολόκληρη την αλυσίδα εφοδιασμού, συμπεριλαμβανομένων των εξορυκτών λιθίου. Σε ανταπόκριση, η εταιρεία έχει μειώσει το προσωπικό της και έχει περικόψει τα κόστη όπου ήταν δυνατόν.

Εάν το Rochester Hub είναι επιτυχές, η εταιρεία στοχεύει στην κατασκευή τριών επιπλέον κέντρων τρίτης γενιάς (το Rochester είναι δεύτερης γενιάς) στην Αλαμπάμα, την Αριζόνα και τη Γερμανία.

Πηγή: Li- Cycle

2. Enviri

Πρώην γνωστή ως Harsco, η εταιρεία είναι ένας γίγαντας στην ανακύκλωση αποβλήτων, με έμφαση στα βιομηχανικά και ορυκτά απόβλητα, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων (40% των συνολικών πωλήσεων).

Η εταιρεία χωρίζεται σε 3 μέρη:

• Harsco Environmental: Επεξεργασία 20 εκατομμυρίων τόνων σκόνης ετησίως για την παραγωγή ασφάλτου, πλακιδίων πεζοδρομίου, λειαντικών υλικών, κεραμιδιών στέγης και λιπασμάτων.
• Clean Earth: εξειδικευμένη στη διαχείριση επικίνδυνων αποβλήτων, συμπεριλαμβανομένων ετησίως 5,6 εκατομμυρίων λαμπτήρων, 5,3 εκατομμυρίων λιβρών μπαταριών, 5.000 τόνων ηλεκτρονικών, 3,4 εκατομμυρίων μολυσμένου εδάφους και 71 εκατομμυρίων γαλόνων λυμάτων.
• Rail: παροχή λύσεων συντήρησης και κατασκευής σιδηροδρόμων.

Πηγή: Enviri

Συνολικά, το τμήμα ανακύκλωσης/καθαρισμού αποτελεί την πλειοψηφία της επιχείρησης, με το 62% των συνολικών εσόδων να προέρχεται από τη Βόρεια Αμερική. Το Clean Earth έχει αναπτυχθεί γρήγορα, περνώντας από λίγα μόνο ποσοστά των εσόδων της εταιρείας το 2019 σε σχεδόν το ένα τρίτο το 2024.

Πηγή: Enviri

Η εταιρεία βλέπει μεγάλη ευκαιρία ανάπτυξης στην επεξεργασία των PFAS (Περι- και πολυφθοροαλκυλικές ουσίες), ή «χημικών για πάντα», που γίνονται όλο και πιο ανησυχητικά και χρειάζονται καλύτερη επεξεργασία. Η αγορά απορριμμάτων PFAS που θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί από το Clean Earth της Enviri αναμένεται να αυξηθεί σε 3-5 δισεκατομμύρια.

Η εταιρεία επίσης συνεχίζει να εστιάζει στην αναγνώριση πρόσθετων μεθόδων που μπορούν να καταστρέψουν τα PFAS, αντί να τα ταφούν ή να χρησιμοποιούν θεραπείες ενέσιμης έγχυσης σε βαθιές φρέατες.

Πιστεύουμε ότι η καταστροφή αποτελεί ανώτερη τεχνολογία για τη μείωση των μακροπρόθεσμων κινδύνων και υποχρεώσεων.

Elizabeth Peterson – Διευθύντρια Εμπορικών Σχέσεων του Clean Earth

Καθώς όλο και περισσότερες κανονιστικές ρυθμίσεις αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της ανεπίλυτης ρύπανσης (όπως τα PFAS), είναι πιθανό ότι εταιρείες όπως η Enviri θα επωφεληθούν. Άλλες ευκαιρίες μπορούν να βρεθούν στο πράσινο χάλυβο και το ασφάλτιο αρστένιο με αρνητικό αποτύπωμα άνθρακα.

Μακροπρόθεσμα η εταιρεία εξετάζει το ενδεχόμενο πώλησης των σιδηροδρομικών της περιουσιακών στοιχείων, για να ολοκληρώσει τη μετατροπή της από βιομηχανικό όμιλο σε εταιρεία πράσινης οικονομίας. Ωστόσο, μπορεί να χρειαστεί χρόνος, λόγω κανονισμών και απειλών για τις μακροπρόθεσμες συμβάσεις στην Ευρώπη σε περίπτωση πώλησης, οδηγώντας στην προσωρινή παύση της πώλησης του σιδηροδρομικού τμήματος.