Efektywne i niedrogie technologie odzyskiwania metali szlachetnych z autokatalizatorów, odpadów elektronicznych i złomu z paneli fotowoltaicznych
Technologie, z których korzystamy na co dzień, bazują na materiałach wiążących się z potencjalnymi problemami, jeśli chodzi o zaopatrzenie. Metale szlachetne, takie jak metale z grupy platynowców, złoto i srebro, są niezbędnymi składnikami wielu urządzeń i są nieodzowne w różnych gałęziach przemysłu ze względu na swoje unikatowe właściwości. Obecnie w zakresie dostaw tych metali Europa musi polegać na krajach trzecich. Tymczasem te cenne zasoby znajdują się także w produktach wycofanych z eksploatacji, które można poddać recyklingowi. Niestety, obecna zdolność Europy pod względem recyklingu nie jest w stanie zaspokoić nawet części popytu na te metale. Finansowany przez UE projekt PEACOC pomoże Europie zwiększyć recykling metali szlachetnych w najbliższej przyszłości. Rozpoczęty w 2021 r. projekt „PEACOC zakłada wykazanie, że możliwe jest skuteczne odzyskiwanie metali szlachetnych, takich jak metale z grupy platynowców, złoto i srebro, z trzech źródeł odpadów: autokatalizatorów, zespołów płytek drukowanych (PCBA) i paneli fotowoltaicznych. Prace prowadzone są w skali przedkomercyjnej, w szczególności na poziomie gotowości technologicznej (TRL) 7”, mówi koordynator projektu Elisabet Andres Garcia. „Usprawniony proces obejmuje zbieranie odpadów, wstępną obróbkę i koncentrację odpadów oraz rafinację metali. Ponadto PEACOC przewiduje przekształcenie odzyskanych metali w komercyjne produkty, co zwiększy wartość do całego procesu”, dodaje Andres Garcia.
Dwie nowe technologie rafinacji
Recykling odpadów takich jak PCBA niskiej i średniej jakości, złom fotowoltaiczny i zużyte autokatalizatory był dotychczas ograniczony. Tradycyjne metody, na przykład wytapianie i hydrometalurgia, są energochłonne i pozostawiają znaczny ślad węglowy. Projekt PEACOC wprowadza nowe alternatywne procesy przemysłowe, które mają uczynić europejskie zasoby bardziej zrównoważonymi. Opierając się na wcześniejszych udanych działaniach, zespół projektu skupił się na udoskonaleniu technologii. Prace te realizują partnerzy VITO z Belgii, CEINNMAT z Hiszpanii i 6TMIC z Francji. Celem tego etapu jest udoskonalenie i zwiększenie skali dwóch kluczowych technologii: ługowania wspomaganego mikrofalami i elektrokrystalizacji z dyfuzją gazową. Zakłada on przeniesienie tych technologii z warunków laboratoryjnych (TRL 4) do w pełni operacyjnej skali przedkomercyjnej (TRL 7), co utoruje drogę do stworzenia bardziej wydajnego procesu rafinacji. Naukowcy uczestniczący w projekcie VITO z powodzeniem ulepszyli proces ługowania wspomaganego mikrofalami, ograniczając zużycie chemikaliów, zwiększając trwałość sprzętu i zmniejszając korozyjność. Ten udoskonalony proces pozwala skutecznie ekstrahować złoto i srebro z odpadów PCBA i paneli fotowoltaicznych, a także metale z grupy platynowców ze zużytych autokatalizatorów. Zespół CEINNMAT opracował innowacyjne reaktory do hydrotermalnego ługowania mikrofalowego i zbudował pierwszą w swoim rodzaju pilotażową instalację mikrofalową. Siedem połączonych ze sobą jednostek, zdolnych do przetwarzania co najmniej 50 litrów na godzinę, jest zintegrowanych w modułowym systemie mikrofalowym umieszczonym w przenośnym kontenerze. Wykorzystując materiały klasy przemysłowej, naukowcy z powodzeniem zwiększyli skalę i przetestowali proces elektrokrystalizacji z dyfuzją gazową. System ten, charakteryzujący się konfiguracją stosu dwóch ogniw, osiągnął 95-procentową selektywność w przypadku palladu, a jednocześnie pozwolił skutecznie oddzielać miedź od metali szlachetnych. Zespół chce rozszerzyć konfigurację do sześciu ogniw, aby poprawić wydajność i zmniejszyć zużycie energii.
Prototyp reaktora do ekstrakcji i koncentracji metali
Naukowcy z Uniwersytetu w Liege i TU Delft opracowali wstępne procesy ekstrakcji metali z zamiarem skoncentrowania zawartości docelowych pierwiastków, a tym samym usprawnienia fazy rafinacji. Uniwersytet w Liege (ULI) zoptymalizował i zwiększył skalę technologii NOVA na potrzeby przetwarzania PCBA średniej i niskiej jakości. Uczeni eksperymentowali z PCBA z telewizorów kineskopowych i LCD, wykorzystując elektrochemię i aktywację mechaniczną do oddzielania cennych metali. „Reaktor z sitem obrotowym” wskazano jako najbardziej efektywną konstrukcję do zwiększenia skali. Rozbudowany prototyp NOVA został odebrany w sierpniu 2024 r. w obiektach ULI. Zespół z ULI pracuje nad ostateczną logistyką, aby przygotować go do pracy. Ponadto naukowcy z TU Delft zoptymalizowali i ulepszyli prototyp separacji magnetycznej, pozwalający na selektywne odzyskiwanie komponentów zawierających złoto z PCBA przy stosunkowo wysokim stopniu odzysku. Technologia ta wykorzystuje połączenie sortowania rolkowego, magnesu nadprzewodzącego i płynu magnetycznego, które zostały rozbudowane i odpowiednio dostosowane w ramach projektu. „W projekcie PEACOC innowacyjne technologie koncentracji i rafinacji zostały pierwszy raz dopracowane do poziomu przedkomercyjnego, dzięki czemu stanowią zrównoważoną alternatywę przemysłową w zakresie zaopatrzenia Europy w krytyczne i cenne metale z odpadów. Instalacja pilotażowa PEACOC umożliwi realne przeniesienie technologii z fazy prac badawczo-rozwojowych do gotowości do wprowadzenia na rynek”, dodaje Andres Garcia.
Słowa kluczowe
PEACOC, metale szlachetne, odpady elektroniczne, PCBA, autokatalizatory, panele fotowoltaiczne, ługowanie wspomagane mikrofalami, elektrokrystalizacja z dyfuzją gazową
