建立“微工厂”回收电子垃圾

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你到目前一共用过多少台手机?考虑到人们平均每11个月就会换一台新手机,要想准确回答这个问题可能还真不大容易。

下一个问题可能更难回答:你淘汰的旧手机最终都去了哪里?要是我们知道这些过时的手机、平板电脑和PC 包含有多少高价值物质,我们可能就会更加关心它们的去向。正如昨天刊登的数据图所显示,废旧手机实际上就是一座金山。

新南威尔士大学可持续材料研究及技术中心主任维纳·萨哈吉瓦拉(Veena Sahajwalla)对于如何开发这座金山有独到的见解。

"要是每个居民区和每座城市都能独立回收电子垃圾,并将其转换成高价值材料会怎样?"萨哈吉瓦拉在悉尼召开的BBC未来频道改变世界创想峰会上发问。"如果很多人都想从事这一行,就不能考虑建设大型冶炼厂-我们需要的应该是为处理我们人手一台的手机而建设去中心化的分布式工厂。"

要想把她的解决方案付诸实际,就必须把现代工业的支柱——工厂的概念推倒重来。她设想的不是由遍布四处的烟囱丛林组成的那种工业时代的家庭作坊,而是一种"微工厂"的概念:规模小、效率高,可设置在全球任何地方居民区内的物料回收和循环利用系统。微工厂不仅可以用来回收利用当地产生的电子垃圾,还可以与使用再生资源作为原料的制造业体系实现无缝整合。

电子垃圾含有金、铁、银、铜、铂和钯等金属元素,以及钇、镧、铽、钕、钆和镨等稀土元素。玻璃和塑料则应有尽有。尽管这些元素在每部手机中的含量很小-例如,一部手机里只含0.034克黄金-但是考虑到单单2014年全球就产生了4200万吨电子垃圾——而据联合国环境计划署估计,这一数字正在以每年3-5%的幅度增加-废旧手机所含资源的数量是一个极为庞大的数字。

目前,多数电子垃圾都经过漫长的运输抵达全球特定地点进行处理-例如中国东南部的贵屿,从而使贵屿成为世界上污染最为严重的地区之一。这一现象背后的原因在于:工业化国家还未能开发出以高效率低成本方式提炼出每件电子垃圾中所含微量资源的技术。

萨哈吉瓦拉的微工厂就是为实现这一目标而设计。"资源的微循环利用是一个新的科技发展方向,"她说。"传统技术只适用于大规模循环利用,但我们研究的是小规模作业,例如回收同时含有铜、镍和锌的垃圾。"

在萨哈吉瓦拉对未来微工厂的设想中,预先编程的自动机器人将首先从已粉碎的大堆电子垃圾中分拣出诸如线路板等特定部件。然后把线路板投入具有特定温度的熔炉中提取出铜合金等高价值资源。同时,在高温熔炉中,玻璃和塑料将融合形成具有广泛工业用途的碳化硅纳米颗粒。

微工厂还解决了提炼稀土元素的问题。稀土元素的名称并不意味着它们难以找到-实际上稀土属于在地壳中储量较为丰富的资源-而是由于它们极难提炼。在电子垃圾,尤其是硬盘中,稀土元素一般以铁合金的形式存在,截至目前,稀土铁合金的冶炼仍然是一个巨大的难题。但是萨哈吉瓦拉的微熔炉却能够提取稀土氧化物和铁熔滴。微熔炉甚至还可以从CD光碟中提取高价值成分。

萨哈吉瓦拉还计划让微工厂所消耗的能源具备可持续性。"要是我们能把可再生能源、太阳能和电子垃圾处理结合起来,我们就能实现完全可持续性的技术工艺,"她说。

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Image caption 我们对科技产品贪得无厌的消费方式造就了堆积如山的电子垃圾。(图片来源: Getty Images)

萨哈吉瓦拉认为,微工厂不仅能够节约远距离跨国垃圾运输所耗费的大量能源外,同时还体现了分散化、分布式的工业发展趋势。

"微工厂会创造本地就业岗位,所有人都与偶机会参与到创造本地资源的过程中去,"她说。微工厂不仅能够催生使用微工厂产品作为原料的小型工业,还可以给现有小企业自己发掘缝隙市场的机会。

"中小企业急需创新技术,我们已经从制造业企业获得了良好反馈。"

据估计,电子垃圾所含资源价值高达520亿美元,而对于其中多数资源,从矿石开采的难度甚至都要低于从电子垃圾中提炼。"截至目前,人们还没有认真研究过如何开发这座金山,"她说。"我们浪费了大量能源,而与此同时,却对身边唾手可得的资源金山毫不在意。"

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