目前，再生稀土仅占总需求的1%……
随着对高科技设备的需求不断增长，人们对回收这些设备运行所需的深奥金属的兴趣也在增长，但挑战也很多。
稀土金属也面临着不断飙升的需求，因为它们对于手机、硬盘、混合动力汽车、风力涡轮机和其他快速发展的技术至关重要。 但它们在自然界中的浓度非常低且难以提取。
充足的稀土资源非常重要，尽管面临各种挑战，世界各国政府仍在资助回收稀土金属的研究。
一方面，这些元素在手机等产品中的含量非常少。 随着零件变得越来越小，使用的材料也越来越少。 例如，在触摸屏中，元素以分子尺度分布在整个材料中。
稀土开采对环境有明显的影响，而回收稀土资源虽然可能不太明显，但也有其自身的挑战。
经济与责任、回收挑战
手机通常通过破碎、压碎和研磨成粉末来回收。 然后可以将粉末分离成成分材料以进行加工或回收。 但新手机包含的元素比以往任何时候都多——总共约 65 个。 （相比之下，所有行业仅使用约 85 种不同元素。）这使得这种粉末的分离比老式手机更加复杂。 相比之下，从岩石中分离稀土元素比从手机中分离稀土元素更容易。
分离这些材料通常意味着“腐蚀性极强的溶剂或极高温度的熔融金属处理”。 耶鲁大学工业生态学家托马斯·格雷德尔说：“这并不简单。因为需要的是肮脏的材料或大量的能源，回收在某些情况下对环境的危害可能比采矿更大。格雷德尔说： “要确定特定产品是否适合回收，需要进行具体案例分析。”
几年前的一项早期研究计算了回收计算机硬盘生产一公斤用于磁铁的稀土金属钕与开采相同数量的原始材料相比对能源和环境的全部影响。 在这种情况下，回收的人体毒性评分比采矿低 80% 以上，消耗的能源几乎减少 60%。 然而，格雷德指出，“这个案例以合金状态回收了磁体中使用的钕，用作玻璃着色剂等应用需要将其还原为基本形式，这将需要更多资源。”
荷兰代尔夫特材料创新研究所的本杰明·斯普雷彻（Benjamin Sprecher）领导的研究人员还发现，粉碎硬盘进行回收可以减少大量的钕。 研究人员写道：“粉碎过程中会发生大量材料损失，这使人们对这种回收方法作为稀缺解决方案的有效性产生严重怀疑。” 他们提出了手动拆卸硬盘的方法来解决这个问题。 这个问题。
当复杂混合物中含有少量稀土时，单独分离这些元素的成本可能太大而不合理，因此一些人认为电子产品中更有价值的元素，例如金、钯和铱，可能会使回收具有经济价值。 爱达荷国家实验室的埃里克·彼得森说：“也许稀土将弥补加工成本，而黄金、铂金和钯金将成为现金流。” 彼得森是关键材料研究所稀土再利用和回收研究项目的主要主任。
为了解决回收带来的环境和经济问题，关键材料研究所和包括欧洲财团在内的其他研究机构正在测试超临界二氧化碳、离子液体、电化学方法等，作为改善稀土回收前景的策略。
格雷德尔表示，虽然回收稀土的技术挑战很大，但这并不是主要问题。 “我认为可以公平地说，我们在回收稀土和许多其他东西方面面临的最大挑战是回收的挑战，”他说。 “这更多的是社会和监管挑战，而不是技术挑战。”
许多专家表示，现有的荧光灯回收基础设施使其成为稀土回收的不错选择。 随着价格压力的消退（至少目前如此），而且回收的法律要求很少，回收这些材料的动力很小。 截至2011年，只有不到1%的稀土被回收。 人们倾向于囤积或扔掉旧手机。 从挡风玻璃雨刷到后视镜调节，汽车可能有超过 24 个含有未正式回收的稀土的发动机。 许多电子产品最终在发展中国家以不安全或低效的方式被拆除。 即使是荧光灯管，由于灯管中的汞在法律上是可以回收的，因此其回收率也只能达到 30% 至 35% 左右。 荧光灯泡使用稀土元素来填充光谱：在灯泡内的粉末中，红色和绿色荧光粉是稀土元素铕和铽。 回收商回收汞、玻璃和灯泡的金属部件，但他们经常从管道中倾倒白色稀土粉末。 一些公司正在回收这些。
彼得森表示，虽然 LED 灯可能越来越受欢迎，但未来几十年仍将有大量荧光灯和紧凑型荧光灯使用，因此它们仍将是良好的回收目标。 LED也使用稀土元素，但比荧光灯少得多，而且很难经济地回收。 ”
促进稀土资源循环利用的另一个有前景的方面是，稀土产品仍然集中在行业内，而不是分散在消费者中。 海上风力涡轮机含有数百公斤的稀土元素。 由于它们含有大量稀土并且集中在固定风电场中，因此从风力涡轮机中回收稀土比从广泛分散的产品中回收稀土更可行。
尽管面临这些挑战，一些公司仍在努力使稀土回收工作成为可能。 法国罗地亚化学公司宣布了多个稀土回收项目。 三菱电机 2012 年报告称，该公司正在从其空调中回收和再循环稀土磁体。 日立还宣布开发用于硬盘驱动器和空调的磁体回收机，旨在将该技术投入商业运营。 本田去年宣布将开始回收混合动力汽车电池中的稀土元素。
要求产品设计考虑回收利用
一些专家表示，在生产含有稀土元素的产品之前进行远见和更好的规划可以帮助回收更加成功。
彼得森说，一种方法是尽早进行分离。 “如果你有一小块稀土磁铁，然后你把它们打碎，所有的磁性材料，即粉末，都会粘在任何含有铁的东西上，你就会失去它，”他说。 “我们不知道。如何制造可回收的东西，尤其是在这个国家。我们必须学习如何做到这一点。”
建议制造商将产品设计得更容易拆卸，例如在手机被压碎之前拆下显示屏玻璃。
当然，这一切都假设有足够的可回收电子产品供应——目前这可能不是一个安全的假设。
另一种可能性是将稀土隔离在设备中。 彼得森说：“我们正在与几家电子制造商合作，研究如何制造电路板，以便在生产其他电路板之前可以从电路板上拆除某些组件。” 例如，可以使用不同的厚度。电路板由不同材料层构建，因此可以将它们一层一层地刮掉。 彼得森说，含有稀土金属的部件也可以设计成可重复使用。
浪费已经够多了，技术也够好了
当然，这一切都假设有足够的可回收电子产品供应——目前这可能不是一个安全的假设。 例如，风力涡轮机的使用寿命为 20 至 30 年，这意味着几乎没有一个可以回收（目前）。
在最近的一项研究中，荷兰格林学院的 Jelle Rademaker 及其同事计算了计算机硬盘驱动器、混合动力汽车和风力涡轮机中的磁铁回收稀土的潜力，并发现假设每种情况下的回收率均为 100%。 他们发现，从现在到 2015 年，可回收垃圾最多只能占需求的 10% 到 15%。 到2020年，随着需求的上升，这一比例将进一步下降，但只有电脑硬盘可以回收。
“有些人说我们应该把它们全部填埋，然后等待更好的技术出现。- Jelle Rademaker
尽管如此，随着汽车和风力涡轮机的使用寿命已接近尾声，理论上到 2030 年回收可以满足 20% 以上的需求。“从长远来看，这可能会产生重大影响，”Rademaker 说。
在经济、立法或需求迎头赶上之前，一个想法是保留这种被困在设备中的金属以备将来使用。
“有些人说我们应该把它们全部填埋，然后等待更好的技术出现，”拉德梅克说。 这就是城市采矿的理念。 如果你有足够的空间放置它，如果它没有危险，并且你可以安全地填埋它，那么将金属保留一段时间，我们知道如何处理它。 ”
随着新的回收策略的制定以及对稀土元素的需求日益增长，这一时刻可能不会太远。
