Устаревшее серверное оборудование и жесткие диски способны превратиться в свежий источник дефицитных редкоземельных металлов. Компания Paladin из США применяет уникальную методику восстановления, которую разработали совместно со специалистами Института важнейших полезных ископаемых.
Ирина Петрова
Иллюстративное фото. Источник: premiumalpha.news
В устройствах, которые люди регулярно отправляют в утиль — старых компьютерах, накопителях, серверах и производственной электронике — скрыты одни из наиболее ценных ресурсов планеты, редкоземельные элементы.
Это группа металлов, без которых невозможно функционирование инфраструктуры искусственного интеллекта, возобновляемой энергетики, электромоторов, передовых оборонных комплексов и множества других современных и будущих технологий.
Извлечение этих веществ до сих пор сопряжено с серьезными трудностями. Из-за этого ценные ресурсы уходят из внутренних цепочек поставок и нередко оказываются за границей.
Сейчас компания Paladin Envirotech из Огайо, которая специализируется на выделении редкоземельных элементов, стремится изменить ситуацию. Извлекая эти металлы из старой электроники, фирма рассчитывает удерживать критически важные материалы внутри национальных цепочек снабжения, а не отправлять их на внешние рынки.
«Основная задача данного расширения — превратить устаревшее оборудование в стратегический запас, который позволит удерживать все материалы в границах отечественной экономики», — отметил в официальном сообщении Билл Васкес, операционный директор Paladin.
Почему извлечение редкоземельных элементов вызывает сложности
Многие электронные приборы содержат редкоземельные металлы, однако их рентабельное и массовое выделение оказалось сложной задачей.
Одно из главных препятствий возникает задолго до этапа переработки. Как утверждают сотрудники Paladin, ключевая проблема заключается в «последней миле» утилизации электронного мусора — промежутке между выводом оборудования из эксплуатации и его доставкой на предприятие, способное выделить ценные компоненты.
Например, компания, которая списывает сотни жестких дисков или серверов, может находиться за многие километры от ближайшего профильного перерабатывающего завода. Транспортировка такого груза на большие расстояния обходится дорого, из-за чего часть материалов попадает в менее доходные потоки переработки или даже на свалку.
«В промышленности и государственных структурах растет внимание к созданию устойчивой и локальной инфраструктуры. А это начинается с решения проблемы последней мили электронных отходов, где слишком много материала все еще утекает из системы», — добавил Васкес.
С другой стороны, реализация отечественных горнодобывающих проектов занимает годы или десятилетия. Поэтому выделение редкоземельных элементов из выброшенной электроники считается более быстрым и практичным способом получения этих веществ.
Формирование сети для сбора ценных материалов
Одним из наиболее трудных этапов переработки редкоземельных металлов является сбор вышедшей из строя электроники до того, как она окажется в низкорентабельных потоках утилизации или будет вывезена за рубеж. Чтобы преодолеть это, компания Paladin расширила свою сеть сбора и переработки электроники по всей территории Соединенных Штатов.
Новейшее предприятие фирмы в Финиксе, штат Аризона, занимает площадь примерно 8700 квадратных метров и обслуживает Аризону, Неваду, Южную Калифорнию и Нью-Мексико. Дополнительные объекты в трех других штатах помогают создать распределенную систему сбора, способную перерабатывать выброшенную электронику как можно ближе к местам ее использования.
Эта схема работает по принципу «центр и спутники». Она позволяет собирать и перерабатывать электронику рядом с точками утилизации, а не отправлять ее на большие расстояния в немногочисленные централизованные пункты приема.
Выделение редкоземельных металлов из старой электроники
Сбор выброшенной электроники — лишь первый шаг. Чтобы извлечь содержащиеся в ней редкоземельные элементы, требуются специальные технологии обработки.
В процессе восстановления Paladin применяет запатентованную методику, созданную совместно с учеными из Института критических минералов Национальной лаборатории Эймса при Министерстве энергетики США и Исследовательского фонда Университета штата Айова.
Эта система использует метод растворения без применения кислот для извлечения редкоземельных элементов, включая неодим, диспрозий, празеодим и тербий. Эти вещества являются ключевыми компонентами для мощных магнитов, применяемых в электромобилях, оборонных технологиях, высокопроизводительном вычислительном оборудовании и решениях в области возобновляемой энергетики.
Технологический процесс, разработанный Paladin, примечателен не только отсутствием агрессивных кислот, но и низким энергопотреблением по сравнению с традиционной плавкой или химическим выщелачиванием. Компания утверждает, что их метод позволяет извлекать до 95% целевых металлов из магнитных блоков жестких дисков и серверных компонентов.
После отделения редкоземельные оксиды поступают на дальнейшую аффинажную очистку, а оставшиеся материалы — сталь, алюминий и пластик — отправляются в обычные потоки рециклинга. Таким образом, переработка становится практически безотходной.
Особое внимание уделяется извлечению диспрозия и тербия — металлов, которые используются для повышения термостойкости магнитов. В природе они встречаются в крайне низких концентрациях, и их добыча сопряжена с экологическими рисками. В то же время в старых серверах и системах хранения данных содержание этих элементов может достигать промышленных показателей.
По оценкам Paladin, переработка миллиона жестких дисков способна дать столько же редкоземельных оксидов, сколько дает одна средняя шахта за месяц работы, но без нарушения почвенного покрова и токсичных хвостохранилищ.
Возможности масштабирования технологии
Такой подход вписывается в набирающую популярность концепцию «городской добычи полезных ископаемых» — извлечения ценных материалов из уже произведенных и использованных товаров.
Поскольку спрос на редкоземельные элементы продолжает расти, «городская добыча» может стать дополнительным каналом поставок, уменьшая зависимость от импорта этих материалов.
Однако одна лишь переработка вряд ли сможет покрыть весь будущий спрос. Крупномасштабным системам восстановления еще предстоит доказать свою эффективность на уровне страны. Это критически важно, ведь успех таких проектов, как Paladin, будет зависеть от их способности извлекать достаточное количество материала для ощутимого вклада в будущие поставки.
Пока компания Paladin расширяет свою сеть, параллельно возникает вопрос о масштабировании подобных проектов до уровня, способного реально повлиять на глобальный рынок редкоземельных металлов.
Сегодняшний объем «городской добычи» составляет лишь малую долю от того, что ежегодно извлекается из недр традиционными шахтами. Однако сторонники метода указывают на стремительный рост объемов электронных отходов: по данным ООН, к 2030 году их масса может достичь 74 миллионов тонн в год.
Если хотя бы часть этого потока удастся перехватить до попадания на свалки, вторичные ресурсы станут серьезным подспорьем для промышленности.
Тем не менее, эксперты предупреждают: даже при самом оптимистичном сценарии вторичная добыча не заменит первичную. Для удовлетворения взрывного спроса на неодимовые магниты, необходимые для ветряных турбин и электродвигателей, потребуются десятилетия накопления достаточного количества отработанного оборудования.
Сейчас ключевой этап — создание замкнутой логистики, при которой компании будут платить не за вывоз мусора, а за поставку ценного сырья. Paladin уже вводит программы обратного выкупа для крупных корпоративных клиентов, стимулируя их возвращать списанную технику.
В итоге успех новой модели будет зависеть от трех факторов: скорости накопления отходов, стоимости транспортировки и уровня государственной поддержки. В США уже приняты законы, стимулирующие внутреннюю переработку стратегических материалов, а Министерство обороны выделило гранты на развитие безопасных методов извлечения.
Если такие проекты, как у Paladin, докажут свою экономическую рентабельность в масштабах целых штатов, «городская добыча» перестанет быть нишевым экспериментом и станет неотъемлемой частью национальной стратегии ресурсной безопасности.