電子垃圾變黃金！微波技術如何革新鉭金屬回收

你可能沒聽過「鉭」這種金屬，但此刻它很可能就握在你手中。作為手機和筆電不可或缺的元件，目前尚無有效替代品。更令人擔憂的是，即便你想回收舊裝置，裡面的鉭金屬最終多半會被掩埋或出口海外，從此消失。

身為關鍵材料回收研究者，我多年來深耕電子廢棄物領域。這些被多數人視為垃圾的廢棄物，在我眼中簡直是座「都市礦山」，蘊藏著鉭等珍貴資源。鉭這種耐熱稀有金屬對電子電容至關重要，而這些微小元件幾乎存在於所有電子裝置中，負責高效儲存和釋放能量。

全球24%的鉭產量用於製造高階電子產品電容，包括智慧型手機、筆電、醫療器材甚至航太電子裝置。其中80%的鉭電容採用表面黏著技術製造。可以說，沒有鉭金屬，現代科技將寸步難行。

然而這種戰略金屬代價高昂。2024年鉭價高達每公斤170美元，遠高於銅等常見金屬的9.5美元。諷刺的是，儘管價值不菲，鉭的回收效率卻低得驚人。傳統回收方式往往忽視鉭電容，因為提取少量鉭既耗能又昂貴，還可能造成環境汙染。

電子廢棄物的現況令人憂心。光是2022年，全球就產生超過6200萬噸電子垃圾。多數電子廢棄物不是被掩埋，就是運往海外，當地不安全的回收方式（如焚燒電路板或用化學藥劑剝離金屬）嚴重危害健康與環境。

由於稀缺性和地緣政治因素，鉭等關鍵材料已被列為「高風險」。忽視回收不僅加劇經濟脆弱性，更危及戰略安全。美國高度依賴從中國等國進口鉭，供應鏈中斷將衝擊從消費電子到國防科技的眾多產業。

在西維吉尼亞大學機械與航空材料工程系，我的團隊試圖解決一個關鍵問題：能否開發更清潔、安全且經濟的鉭電容回收方法？答案竟是「微波爐」！我們使用的微波與家用微波爐原理相似，但功率更大且能精準控制。

我們的創新流程是：先粉碎廢棄鉭電容，將粉末與碳基材料混合。碳能快速吸收微波，使熱能集中作用於鉭粒子。微波選擇性加熱碳材料後，會引發「碳熱還原」反應，將鉭化合物轉化為純度超過97%的碳化鉭—這種形態極易回收。

相比傳統方法，微波技術完全避開強效化學處理，大幅降低能耗，同時顯著減少有害副產物。雖然初步實驗成效顯著，但接下來的挑戰是將此技術擴大到實驗室外。我們正進行先導計劃，處理更大批次的電子廢棄物，如智慧型手機主機板和資料中心伺服器裝置，以驗證技術的可擴充套件性。

美國國防高等研究計劃署（DARPA）的「定點回收計劃」提供我們初始資金，反映軍方對關鍵材料本土回收的重視。在科技與資源自主密切影響國家安全的今日，高效回收鉭金屬具有重大經濟與戰略意義。

要實現鉭等關鍵金屬的普及回收，經濟誘因至關重要。當回收業者發現，運用環保技術就能從每公斤價值數百美元的金屬中獲利時，商業模式自然水到渠成。

本文為Science X Dialog專題報導，該平臺讓研究者分享已發表論文成果。欲知更多參與資訊，請參閱相關頁面。

[end]