用循环经济克服稀土矿物短缺

Adamas Intelligence 的一份报告预测，如果全球稀土矿物继续以同样的方式开采，三到五年内需求将超过供应。这对制造业来说是令人担忧的消息，因为稀土的稀缺将影响电动汽车和机器人等高科技产品的生产。在这里，自动化零件供应商 EU Automation 的美国国家经理 Claudia Jarrett 讨论了稀土在制造业中的重要性以及循环经济模型如何帮助克服稀土短缺。

据《稀土金属表面结构》一书的作者介绍，我们今天使用的稀土元素是在大约一百亿年前的超新星爆炸中诞生的。它们存在于我们日常生活中的许多产品中，例如在荧光灯泡内，在 PC、手机、电动汽车和许多其他日常产品的硬盘驱动器中。

从物理上讲，稀土并不稀缺。它们在地壳中比金、铀或锡等许多其他金属更常见。然而其被认为罕见的原因在于它们的可开采浓度，其开采浓度不如大多数其他矿石。由于暂时没有办法对其进行人工复制，目前的稀土资源都是有限的，也找不到替代品。

稀土具有独特的磁性、催化和光学特性，广泛应用于许多高科技和低碳技术，从硬盘驱动器、电动汽车和光纤电缆到导弹制导系统、医疗设备和清洁能源技术。

钽、银、锂、镓和铟五种稀土元素被广泛应用于现代技术。例如，钽因其储能能力而被广泛用于计算机和手机中的电子电容器。由于故障率低，它也被用于汽车和航空电子、原子能和风力涡轮机。

另一种重要的稀土镓以其液态形式用于人机界面 (HMI)、屏幕和太阳能电池板。由于它的熔点低但沸点高，因此它的传热和冷却性能被用于半导体中的砷化镓 (GaAs) 和氮化镓 (GaN) 化合物。

这些材料复杂的回收过程和环境影响是稀土供不应求的原因之一。部门贵金属矿物（如黄金）可以通过回收利用从传统技术中提取。然而，回收稀土更加困难，是因为冶炼的过程非常耗能，可能会产生有害排放物，并且需要进一步的下游分离过程。

如今人们拥有更多的技术产品，但不知道如何再利用或回收它们，这一现状也导致了稀土的稀缺。根据英国皇家化学学会委托进行的 Ipsos MORI 调查，51% 的英国家庭至少拥有一个未使用的电子设备。其中，82% 没有计划回收或出售他们的设备。在 COVID-19 大流行期间，囤积冗余技术变得更加普遍，当时许多人转向远程工作和教育。

稀土元素被用于生产高强度永磁体，这些永磁体使消费电子产品（如手机和笔记本电脑）的生产以及制造中采用的自动化技术成为可能。如果不采取措施，对钕、镨、镝和铽等稀土矿物的快速增长的需求可能会在未来二十年内超过其供应量。

为了限制稀土在全球的使用，制造商可以考虑用循环模型取代传统的线性经济模型。在循环经济模型中，产品和材料在使用寿命结束时进行回收和再生。话虽如此，当含有稀土的自动化部件出现故障时，采购过时或翻新的部件可能是更可持续的解决方案。

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