微型工厂从电子垃圾中“淘宝”

龚灿

人人都是“微矿主”

人一生中会拥有多少部手机？鉴于如今智能手机用户平均每11个月就要更新换代旧手机，这个问题实在难以回答。

那你知道你的旧手机会遇到什么情况吗？这个问题似乎更难回答。其实我们应该多关注一下被我们淘汰掉的手机、电脑、电视，因为最新的报告显示，这些被淘汰掉的电子产品简直就是一个“金矿”，人人都是“微矿主”。

废弃的旧手机内含有金、铁、银、铜、铂和钯等贵金属，以及钇、镧、铽、钕、钆和镨等稀土元素，此外还有不少玻璃和塑料。有数据显示，一吨旧手机（约6000部手机，不含电池重量）中含有130千克铜、3.5千克白银、340克黄金以及140克钯，价值数万美元。而且智能手机中一些元素的含量，比如金和银，比同等重量的矿石要高得多。一吨旧手机中提取出来的黄金是一吨金矿石中黄金含量的上百倍，提取出的银是一吨银矿石中银含量6.5倍。

电子垃圾已成为一个全球性的问题，从2009年到2014年间，全球电子垃圾数量增加了一倍，至2014年已达到4200万吨。其中美国是最大的电子垃圾生产国，一年产生近710万吨电子垃圾。据联合国环境计划署估计，全球电子垃圾数量每年以3%-5%的速率递增。与此同时，这些电子垃圾又是一个巨大的聚宝盆，其蕴藏的资源价值每年可达到520亿美元，不过目前只有不到六分之一的电子垃圾得到合理回收及开发。

电子垃圾回收具有挑战性，其中包含一系列难以分解的合金以及汞、砷、铬、铅等有毒物质。发达国家产生的大部分电子垃圾会被运往非洲和亚洲的欠发达地区，其中美国80%的电子垃圾被运往中国、印度、越南等亚洲国家。当地工人在没有任何防护措施的条件下对电子垃圾进行简单的拆分和处理，最后还是有85%的电子垃圾被送往填埋场和焚烧炉，大量有毒物质被释放到空气中，或者渗入土壤和水源中，带来严重的环境污染问题以及公共卫生风险。

那么如何从电子垃圾里分解出有用的金属元素？如何有效解决电子垃圾带来的环境污染问题？澳大利亚新南威尔士大学可持续发展材料研究中心主任维纳·萨哈瓦拉（Veena Sahajwalla）正试图通过一种小规模的处理方法来解决这一全球性难题。

一吨旧手机中包含的贵金属含量要远远高于同等重量的矿石

“微型工厂”

萨哈瓦拉一直致力于将废弃物品改造为有用之物。她的重要成就之一是发明了一种被称为“绿色钢铁”（green steel）的技术，即在炼钢过程中用废弃轮胎替代煤和焦炭，这使得大量原本将被遗弃在垃圾填埋场的轮胎得到了循环利用，而且有效减少了温室气体排放。目前，萨哈瓦拉正致力于电子垃圾再开发和可持续发展的微循环经济。

萨哈瓦拉是“微型工厂”的拥护者。她正在研究设计的微型工厂是一种小型的再循环回收系统，其尺寸如一个集装箱大小，适用于全球各地的每个社区，不仅能安全清洁地回收处理电子垃圾，还能从中提取出有用的贵金属和稀有元素。

在微型工厂里，电子垃圾先被高压电流击碎，然后自动化的机器臂从中挑拣出电路板等部件，而后将它们送入小型熔炉内，通过精确控制的高温反应从中提取出高价值的金属合金，玻璃和塑料成分在高温熔炉内则能转变成碳化硅纳米颗粒，光盘之类的部件则能分解出更有价值的成分。在这个过程中，有毒物质也被清理掉了。

微型工厂还能提取稀土元素。稀土元素虽然广泛分布在地壳中，但是提取出来非常困难。电子垃圾特别是硬盘驱动器里，稀土元素通常与铁混合在一起，而微型工厂能够提取出稀土氧化物以及铁液滴。

萨哈瓦拉的微型工厂目前面临的技术挑战是如何在小型熔炉内通过精准控制、高温化学反应来有效提取出高价值产品。一旦克服这一困难，微型工厂带来的好处显而易见：微型工厂能够就地回收并处理电子垃圾，可以避免远距离运输电子垃圾而带来的高昂运输费用，也比大型冶炼厂更能做到“节能减排”。

在澳大利亚等发达国家，电子垃圾回收大多依靠大型冶炼工厂，其所需要的成本非常高，即使提高管理水平，所能处理的电子垃圾仍然非常有限。像澳大利亚每年丢弃的电脑、电视等电子设备就达到700万台，但只有10%被正确回收，大量的电子垃圾则被运往菲律宾等发展中国家，因为那些地方的环境监管相对宽松很多。

发达国家将大量电子垃圾通过轮船运往海外，固然是将电子垃圾所带来的环境污染问题转移到其他国家，但也造成资源的外流。比如，按照电子垃圾处理率，美国人每年扔掉的手机中就包含价值6000万美元的黄金。

萨哈瓦拉教授在实验室

萨哈瓦拉的微型工厂不仅能解决污染问题，还能对电子垃圾进行高效回收，为当地创造就业机会，不仅能支持小型工业发展所需的材料资源，还能为中小企业开拓新领域创造机会。“中小企业急需创新的解决方案，我们已经从制造行业得到了大量反馈。”萨哈瓦拉说。

作为可持续发展材料研究领域的专家，萨哈瓦拉对电子垃圾的回收处理有更深一层的考虑，“如果我们能够将可再生能源与太阳能和这些材料复合而成的能源结合起来，我们就真正实现可持续发展了。”