Come riciclare i motori a terre rare Sviluppo di qualità dell'estrazione mineraria urbana

L'importanza dello sviluppo delle miniere urbane per il miglioramento della qualità nel riciclaggio dei motori delle terre rare

Mentre le risorse naturali della terra si stanno sempre più esaurendo, la “risorsa” unica dei rifiuti urbani continua a crescere e le città sono diventate i luoghi più ricchi di risorse della società umana. Le risorse estratte dal suolo vengono riunite nelle città sotto forma di un'ampia varietà di manufatti, e i residui che esistono alla fine del processo di consumo hanno trasformato le città in un altro tipo di "miniera". Secondo i dati pubblicati dall'US Geological Survey (USGS) nel 2023, le riserve cinesi di terre rare rappresentavano il 35,2% del mondo, l'estrazione mineraria rappresentava il 58% del mondo e il consumo di terre rare rappresentava il 65% del mondo, classificandosi primo al mondo in tutti e tre gli aspetti. La Cina è il più grande produttore, esportatore e applicatore mondiale di terre rare e occupa una posizione dominante. Un gran numero di prodotti delle terre rare si sono infiltrati in ogni aspetto delle applicazioni industriali. I dati dell’Istituto di ricerca industriale di Huajing mostrano che i materiali a magneti permanenti delle terre rare hanno rappresentato oltre il 42% del consumo di terre rare in Cina nel 2023, con la stragrande maggioranza di questi materiali applicati ai veicoli a nuova energia e alle due ruote elettriche.

Le miniere municipali hanno vari tipi, fonti abbondanti, vaste riserve e qualità elevate che non possono essere paragonate alle miniere naturali. Secondo il rapporto delle Nazioni Unite “2020 Global E-waste Detection”, il totale dei rifiuti elettronici globali ha raggiunto i 53,6 milioni di tonnellate nel 2019, di cui l’82,6% è stato scartato o incenerito senza riciclo. Si prevede che nel 2030 i rifiuti elettronici globali raggiungeranno i 74,7 milioni di tonnellate. I motori di scarto delle terre rare nei veicoli a nuova energia e nei veicoli elettrici a due ruote (compresi motocicli elettrici, biciclette elettriche, scooter elettrici) contengono materie prime di elevata purezza ricche di minerali, qualità e prodotti di terre rare paragonabili alle terre rare. Rappresentano vere e proprie miniere cittadine di terre rare. Le terre rare, in quanto risorsa non rinnovabile, rivestono un’importanza strategica significativa per l’efficace recupero e riciclaggio dello sviluppo economico globale.

Secondo EVTank, un'organizzazione di ricerche di mercato, la spedizione globale complessiva di veicoli elettrici a due ruote ha raggiunto i 67,4 milioni di unità nel 2023. La Cina ha rappresentato l'81,9% delle vendite globali di veicoli elettrici a due ruote, l'Europa il 9,2% e altre regioni l'8,9. %. Entro la fine del 2023, il numero di veicoli elettrici a due ruote posseduti in Cina ha raggiunto circa 400 milioni, e anche paesi in via di sviluppo come Vietnam, India e Indonesia possiedono un numero significativo di veicoli elettrici a due ruote. I veicoli a nuova energia a livello mondiale hanno registrato un trend positivo negli ultimi due anni, con vendite che hanno raggiunto circa 10 milioni di unità nel 2022 e 14,653 milioni di unità nel 2023. Si prevede che le vendite globali supereranno i 20 milioni di unità nel 2024, con la Cina che contribuirà per il 60% al le vendite globali. La proprietà globale di veicoli a nuova energia nel 2023 ha raggiunto circa 400 milioni di unità, di cui 40 milioni di veicoli a nuova energia. Si prevede che crescerà a un tasso medio annuo del 23% tra il 2023 e il 2035, raggiungendo i 245 milioni di unità nel 2030 e aumentando ulteriormente fino a 505 milioni di unità nel 2035. Lo slancio di crescita è rapido. Secondo l’Associazione europea dei produttori di automobili (EAMA), nel 2023 sono state immatricolate 3.009 milioni di autovetture a nuova energia in 31 paesi europei, con un aumento su base annua del 16,2%, con un tasso di penetrazione dei veicoli a nuova energia del 23,4%. . L’Alliance for Automotive Innovation (AAI) ha riferito che le vendite di veicoli leggeri a nuova energia negli Stati Uniti nei primi tre trimestri del 2023 sono state pari a 1.038 milioni di unità, con un aumento su base annua del 59%. I dati dello Starting Point Research Institute (SPIR) prevedono che il tasso di penetrazione medio globale dei veicoli a nuova energia raggiungerà il 56,2% nel 2030, con il tasso di penetrazione dei veicoli a nuova energia della Cina che raggiungerà il 78%, l'Europa il 70%, gli Stati Uniti il ​​52% e altri paesi. ' 30%. Ci sono città con miniere urbane che non saranno esaurite e lo sviluppo di miniere urbane di terre rare ha un significato a lungo termine per ottimizzare l'ambiente ecologico, ottenere potere globale sui prezzi delle terre rare e promuovere lo sviluppo di alta qualità dell'economia globale .

A livello globale, il mercato del riciclaggio dei motori usati a terre rare ha un potenziale significativo. Secondo l’organizzazione di ricerche di mercato SNE Research, si prevede che il numero di veicoli a nuova energia rottamati in tutto il mondo aumenterà da 560.000 nel 2025 a 4,11 milioni nel 2030, 17,84 milioni nel 2035 e 42,77 milioni nel 2040.

(1) Accelerare la transizione verso un’economia verde, circolare e a basse emissioni di carbonio.

L’utilizzo tradizionale delle risorse implica un flusso unidirezionale di risorse dal processo di produzione al collegamento del consumo e infine ai rifiuti. La teoria dell’economia circolare introduce un nuovo approccio all’utilizzo delle risorse convertendo questo flusso unidirezionale in un ciclo bidirezionale. Lo sviluppo delle mine urbane sfida il metodo tradizionale di acquisizione delle risorse e rappresenta un tipico ciclo bidirezionale. Riciclando i rifiuti, non solo si riducono i rifiuti e si aumentano le risorse, ma si generano anche nuove opportunità di sviluppo urbano attraverso un processo di riduzione e valorizzazione.

Le miniere naturali producono una quantità significativa di rifiuti a causa delle risorse limitate e della pressione ambientale. Al contrario, lo sviluppo di miniere urbane in rapida crescita, ad elevata purezza e a basso costo non solo elimina la necessità di esplorazione, estrazione mineraria e ripristino del territorio, ma riduce anche significativamente la produzione di rifiuti. Questo cambiamento trasforma il tradizionale modello di crescita lineare di “estrazione mineraria-fusione-produzione-rifiuti” in un modello di sviluppo circolare di “risorse-prodotti-rifiuti-risorse rinnovabili”. Il volume crescente di auto elettriche e veicoli elettrici a due ruote rottamati ogni anno contribuisce alla crescita delle riserve minerarie urbane di terre rare. Il riciclaggio di queste miniere di terre rare è in linea con i principi dello sviluppo verde, come la conservazione delle risorse, la riduzione del consumo energetico e la protezione dell’ambiente.

(2) Riciclaggio per conservare le risorse strategiche

Come realizzare il riciclaggio delle risorse minerarie strategiche ha un impatto sullo sviluppo a lungo termine dell’economia globale. La qualità dei metalli, dei metalli preziosi rari e delle terre rare nelle miniere urbane è decine o addirittura centinaia di volte superiore a quella dei minerali naturali. I prodotti delle terre rare ottenuti dalle miniere urbane evitano le fasi di estrazione, arricchimento, fusione e separazione dei minerali grezzi di terre rare. Il tradizionale processo di fusione delle terre rare richiede competenze e costi elevati. Lo sviluppo di miniere urbane per estrarre terre rare e prodotti in acciaio magnetico di terre rare da veicoli a nuova energia rottamati e veicoli elettrici a due ruote a basso costo è strategicamente importante per proteggere le risorse minerarie globali di terre rare e mantenere lo sviluppo economico internazionale.

Il motore medio di un'auto elettrica a due ruote richiede 0,4-2 kg di magneti in terre rare e 0,1-0,6 kg di elementi di praseodimio. Ogni anno la Cina rottama oltre 60 milioni di veicoli elettrici a due ruote, da cui si possono recuperare circa 25.000 tonnellate di magneti in terre rare, per un valore di circa 10 miliardi di yuan. Il recupero comprende anche 7.000 tonnellate di elementi di praseodimio e neodimio di terre rare, per un valore di 2,66 miliardi di yuan (sulla base del prezzo dell'ossido di praseodimio-neodimio pari a 38 milioni di yuan/tonnellata al 1° luglio 2024). Ogni motore di un veicolo di nuova energia richiede in genere circa 25 kg di magneti di terre rare, 6,25 kg di praseodimio e neodimio e 0,5 kg di disprosio. I 560.000 veicoli a nuova energia che dovrebbero essere smantellati nel 2025 conterranno 12.500 tonnellate di magneti di terre rare, 3.500 tonnellate di praseodimio e neodimio, per un valore di 1,33 miliardi di yuan, e 250 tonnellate di disprosio, per un valore di 467,5 milioni di yuan (in base al prezzo di ossido di disprosio a 1,87 milioni di yuan al 1 luglio 2024). Ciò rappresenta la più grande quantità di magneti in terre rare a livello globale. Nel 2023, la Cina ha fissato un obiettivo totale di controllo dell'estrazione di terre rare pari a 255.000 tonnellate, con il potenziale di smantellare e recuperare il 30-40% degli elementi di terre rare dalle due ruote elettriche e dai veicoli a nuova energia, equivalente all'attuale volume minerario della Cina. miniere di terre rare.

Si prevede che i 42,77 milioni di veicoli a nuova energia rottamati nel 2040 conterranno 1,07 milioni di tonnellate di magneti in terre rare, 267.000 tonnellate di elementi praseodimio-neodimio e 21.400 tonnellate di elementi disprosio. Questa quantità è significativamente superiore al totale dei prodotti delle terre rare isolati dal volume di estrazione delle miniere globali di terre rare. Questo sviluppo raggiungerà in modo completo l’obiettivo di conservare le risorse strategiche non rinnovabili.

(1) Migliorare la salute e il benessere delle persone

La città rispettosa della natura è un modello di conservazione ecologica a basse emissioni di carbonio. Tuttavia, la realtà dei rifiuti che circondano la città e dello smaltimento delle auto elettriche usate, che contengono sostanze nocive per l’ambiente e per il corpo umano, rimane preoccupante. Questo problema influisce sulla qualità della vita delle persone. Lo sviluppo delle mine urbane non solo elimina i rischi dei rifiuti per l’ambiente e il corpo umano, ma garantisce anche la salute e la sicurezza dell’ecologia urbana. Inoltre, accelera la realizzazione di una convivenza armoniosa tra uomo e natura.

2. Dilemmi per lo sviluppo delle mine urbane

L’ecologizzazione e la decarbonizzazione dello sviluppo economico e sociale sono aspetti chiave di uno sviluppo di alta qualità. La Cina ha formulato numerose politiche e misure per lo sviluppo delle mine urbane. Ha inoltre migliorato la gestione dei rifiuti solidi urbani e dei nuovi inquinanti in modo completo e attraverso vari canali, organizzando fiere sulle miniere urbane e altri eventi. La Cina ha promosso il riciclaggio diffuso delle miniere urbane di terre rare, nonché la loro riduzione quantitativa e l’utilizzo delle risorse. Tuttavia, ci sono ancora molte sfide da affrontare per attuare una strategia di conservazione globale e promuovere l’utilizzo economico e intensivo delle risorse.

(1) Insufficiente attenzione allo sviluppo minerario urbano

L’estrazione convenzionale viene effettuata da compagnie minerarie in specifiche aree minerarie e la distribuzione delle risorse nelle miniere urbane è marcatamente decentralizzata. L’inerzia ha portato la maggior parte delle aziende a concentrarsi sul numero in diminuzione delle miniere naturali e a investire in costose ricerche e sviluppo di nuove tecnologie. La maggior parte delle risorse minerarie utilizzabili del mondo non sono più sotterranee ma sono ammucchiate in superficie sotto forma di "tombe di automobili", "tombe di acciaio", "rifiuti elettronici e altri rifiuti. Le miniere urbane e le miniere tradizionali sono forme di estrazione molto diverse. L’attività mineraria non riguarda più i pozzi minerari sotterranei e gli scavi, ma la frantumazione dei prodotti di scarto, la classificazione e l’estrazione di metalli, plastica e altri materiali riciclabili. I nuovi minatori devono solo classificare i rifiuti per completare la raccolta iniziale delle risorse è a portata di mano, ma riconoscere il valore reale di queste miniere e l’importanza dell’attività mineraria può portare a un utilizzo completo da parte delle imprese. Tuttavia, non molte imprese riconoscono il valore e l’importanza dell’estrazione di queste miniere urbane e della realizzazione di un utilizzo completo dovrebbe costituire la base ideologica per lo sviluppo di alta qualità dell’economia mondiale.

● Reti di trasbordo e smaltimento inadeguate

Le città minerarie estraggono senza l'autorizzazione del governo per definire l'ambito e la durata dell'attività mineraria. Di conseguenza, la raccolta, la classificazione, il trasporto e lo smaltimento dei rifiuti influiscono direttamente sulla stabilità dell'approvvigionamento di materie prime dell'impresa. Una tecnologia di smantellamento inadeguata porta le aziende a trascurare il riciclaggio dei prodotti automobilistici di scarto. Alcuni cittadini ricorrono alla vendita di biciclette elettriche usate a venditori ambulanti a causa della mancanza di canali formali di riciclaggio, con il risultato che gli acquirenti privati ​​diventano i principali raccoglitori. Inoltre, il riciclaggio dei rifiuti di apparecchi elettrici, sette tipi di rifiuti e lo smantellamento e il riciclaggio di automobili rottamate richiedono qualifiche adeguate a causa della loro elevata dipendenza dalle nuove tecnologie. È evidente che aumentare la consapevolezza pubblica, potenziare il sistema di riciclaggio e migliorare la standardizzazione aziendale sono cruciali per affrontare il problema delle entità di riciclaggio sparse.

3.Idee innovative per lo sviluppo delle mine urbane

Il valore dello sviluppo delle miniere urbane dipende sia dall’attuale stock di rifiuti che dal futuro incremento e tasso di crescita. Entro la fine del 2021, nel mondo ci saranno 17 città con una popolazione di oltre 10 milioni di abitanti, 113 città in Cina con una popolazione di oltre 1 milione di abitanti. Lo stock di veicoli alimentati da nuova energia e il numero di veicoli rottamati cresceranno contemporaneamente. Pertanto, è essenziale continuare a esplorare e innovare per rafforzare lo sviluppo delle miniere urbane e promuovere uno sviluppo di alta qualità.

● Supporto politico e gestione scientifica

La Cina, in quanto consumatore di veicoli a nuova energia e di veicoli elettrici a due ruote, realizza l’obiettivo dello sviluppo delle miniere urbane per servire la società, l’industria e l’umanità. Questo risultato è inseparabile dal sostegno politico a livello nazionale, da un sistema completo di leggi e regolamenti e dalla necessità di una gestione scientifica. Nel 1976, gli Stati Uniti hanno sviluppato e promulgato il Solid Waste Disposal Act e nel 1989, la California ha approvato l’ordinanza sulla gestione completa dei rifiuti. Attraverso rigorose misure politiche e normative, il valore della produzione dell’industria statunitense delle energie rinnovabili si è avvicinato a quello dell’industria automobilistica. Trarre lezioni dalle esperienze degli altri e adottare concetti di gestione avanzati può aumentare la motivazione aziendale. Politiche favorevoli possono incentivare l’innovazione tecnologica, l’uso di nuovi materiali nella progettazione di prodotti rispettosi dell’ambiente e, in definitiva, ottenere una riduzione delle fonti. È fondamentale intensificare le campagne di sensibilizzazione del pubblico, promuovere pratiche di consumo parsimonioso e migliorare i tassi di riciclaggio dei rifiuti. Inoltre, aumentare gli investimenti nella ricerca sullo smaltimento dei rifiuti e nello sviluppo tecnologico, incoraggiare gli investimenti privati ​​ed esteri e attuare varie misure può accelerare lo sviluppo delle mine urbane, una componente vitale dello sviluppo sostenibile.

(2) Il concetto di sviluppo verde guida lo sviluppo di nuove tecnologie.

L’approccio allo sviluppo verde rappresenta un cambiamento significativo nel paradigma di sviluppo, in cui risorse, protezione ambientale e altri vincoli fungono da forze trainanti innovative per l’estrazione urbana. Considera inoltre i materiali rari, difficili da raffinare e di alto valore sia come opportunità che come sfide. L'innovazione indipendente delle imprese è la chiave per raggiungere uno sviluppo di alta qualità, poiché abbracciano il concetto di innovazione di risorse limitate e riciclaggio illimitato. Affrontando le sfide del riciclaggio e sfruttando le innovazioni tecnologiche, delle attrezzature e dei processi, le imprese possono sbloccare il potenziale degli elementi delle terre rare e della rigenerazione raffinata. Questo approccio infonde nuova vita ai materiali di scarto attraverso molteplici cicli di riutilizzo, promuovendo progressi scientifici e tecnologici nel settore e rafforzando la competitività di base.

(3) Sviluppo dell'intero ciclo di vita, catena industriale completa

Lo sviluppo delle miniere urbane è strettamente legato al ciclo di vita dei rifiuti. I prodotti nella civiltà industriale non possono evitare il destino di "dalla culla alla tomba, completando il ciclo di vita dalle risorse minerarie, alla produzione, alla vendita, all'uso e all'eliminazione come prodotti di scarto. Nel periodo della civiltà ecologica, lo sviluppo del riciclaggio verde può trasformarsi decadimento in una trasformazione miracolosa. Attraverso il metodo di analisi del flusso di materiale del ciclo di input-materiale-output del materiale interno ed esterno, la direzione del flusso dei rifiuti può essere alterata. I rifiuti verranno trasferiti dalla "tomba" alla "culla" e realizzati il destino “dalla culla alla tomba”. “Dalla culla alla culla molteplici rinascite. Attraverso la piattaforma "Internet + riciclaggio" è possibile ottenere la connessione efficace dei tre principali collegamenti di produzione di rifiuti, raccolta dei rifiuti e riciclaggio dei rifiuti. Sviluppando l'intero ciclo di vita di progettazione verde, produzione verde, vendite verdi, riciclaggio verde e trattamento, realizza l'innovazione dell'intera catena industriale, compresi la selezione e lo smantellamento, il pretrattamento e la lavorazione, il riciclaggio dei materiali e la rigenerazione.

(4) Svolgere il ruolo di leader modello

Lo sviluppo di miniere urbane di terre rare può promuovere la decapacità e lo sviluppo verde dell’intera economia in vari aspetti, come la protezione dell’ambiente e il riutilizzo delle risorse. Può anche promuovere uno sviluppo di alta qualità attraverso riforme strutturali dal lato dell’offerta. Dimostrare e guidare positivamente riveste un’importanza significativa nel promuovere la messa in rete del sistema di riciclaggio, la razionalizzazione della catena industriale, l’incremento dell’utilizzo delle risorse, la tecnologia e le attrezzature all’avanguardia, la condivisione delle infrastrutture, la centralizzazione del trattamento di protezione ambientale e la standardizzazione delle operazioni e della gestione. Le imprese leader possono indirizzare l’intero settore minerario urbano verso pratiche di alta qualità, intelligenti, sicure per le risorse, pulite ed efficienti.

(Questo articolo è stato completato dal gruppo di esperti di Sichuan Yuanlai Shun New Rare Earth Materials Co., Ltd., Zeng Zheng e Song Donghui, citando l'articolo "Come rendere lo sviluppo delle mine urbane di alta qualità di Zhu Yan e Li Xuemei dalla Scuola di Ambiente della Renmin University of China.)