稀土元素是電子元件的重要原料。隨著行動裝置、電動車、綠能需求的提升，人類對稀土元素的需求也水漲船高。目前稀土大多源自於採礦，但採礦有高放射、高污染的問題；此外，目前的稀土回收技術也有高耗能、高汙染的狀況。還有什麼方式，能滿足人類對稀土的需求？
2030 年，全球稀土需求預計成長 152%
稀土元素是 17 種元素的總稱，包含鈧和釔，以及鑭系元素中的 15 個元素。雖然名稱叫「稀」土，但除了鉕，其他稀土元素在地殼中的含量相當高，鈰的含量甚至與銅相近，為地殼含量第 25 名的元素。
問題是，稀土元素會與其他元素結合並形成合金，難以分離。此外，稀土元素在地殼的分布相當分散，很少有稀土元素集中成易於商業開採的礦床，因此開採難度很高。
但隨著電動車與綠能的需求增加，人類對稀土的需求也提升。光是一台風機，就需要多達 600 公斤的稀土。根據《ACS publication》上的報告，過去 15 年，全球對稀土的需求量已經翻倍。目前全球對稀土的年需求量為 12.5 萬噸，根據《MDPI》上的研究，預計 2030 年的需求量將達 31.5 萬噸，成長幅度 152%，全球將面臨龐大的需求壓力。
目前採礦、回收稀土的技術皆會產生汙染
目前全球的稀土大多來自於開採，但因為稀土分布分散，需要大面積開採，因此成本高昂。其次，稀土開採過程也會同時提取釷和鈾，這兩個是放射性元素，會產生大量的有毒與放射性物質。另外，中國生產的稀土佔全球供給量 70% 以上，中美貿易戰突顯稀土供應集中的風險。
目前產業界已有回收稀土元素的技術，能夠從電腦、手機、電池提取稀土元素。回收技術分為濕法冶金（hydrometallurgical）與火法冶金（pyrometallurgical），但這兩種方式都有缺點。
濕法冶金是透過腐蝕性溶液回收稀土元素，但這會產生強酸、強鹼等腐蝕性廢物。火法冶金使用高溫提取稀土，但需要約攝氏 1,000 度的高溫，能源需求大，會產生大量溫室氣體，以及戴奧辛、呋喃等污染物。
產業界正在開發新稀土回收技術：電沉積
目前產業界正在開發電沉積（electrodeposition）回收稀土的技術，透過低電流提取廢棄電子元件的稀土，將它們沉積在特定的位置。迪肯大學（Deakin University）的資深研究人員 Cristina Pozo-Gonzalo 表示，她們的團隊與西班牙的 Tecnalia 研究中心合作，優化回收釹的技術。
釹具有優異的磁性，大量應用於手機、硬碟、電動車、風機等設備，是需求量相對大的稀土元素。Pozo-Gonzalo 設計一種環保型成分的電解液，回收過程不會產生副產物，也提升回收的釹金屬數量。此外，回收時的設備工作溫度不超過攝氏 100 度，也降低溫室氣體的排放。目前研究團隊已在實驗室進行概念驗證，接下來要研究如何量產。
對抗全球暖化已勢在必行，電動車、綠能產業正在起飛，但它們需要龐大的稀土元素，同樣也會造成環境的負擔。除了開採與傳統回收技術，產業界也積極尋找新的回收工藝，期望降低汙染，提升對環境的友善程度。
參考資料
《The Conversation》、《Ensia》、《ACS Publications》、《MDPI》
（本文提供合作夥伴轉載。首圖來源：Pxhere CC Licensed）
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