“การขุดแร่หายากในเมือง”: จากขยะเทคโนโลยีสู่ทรัพยากรเชิงกลยุทธ์

ท่ามกลางการแข่งขันระดับโลกเพื่อรักษาห่วงโซ่อุปทานสำหรับอุตสาหกรรมเทคโนโลยีขั้นสูง การปฏิวัติอย่างเงียบๆ กำลังเกิดขึ้นในห้องทดลองและโรงงานทั่วโลก แทนที่จะมุ่งเน้นแต่การค้นหาแหล่งธรณีวิทยาใหม่ๆ นักวิทยาศาสตร์และภาคอุตสาหกรรมกลับหันมาให้ความสนใจกับทรัพยากรมหาศาลที่กำลังเติบโต นั่นคือ ขยะอิเล็กทรอนิกส์ การกู้คืนและรีไซเคิลแร่ธาตุหายากจากผลิตภัณฑ์ที่หมดอายุการใช้งาน หรือที่รู้จักกันในชื่อ "การทำเหมืองในเมือง" กำลังกลายเป็นแนวทางเชิงกลยุทธ์ที่ไม่เพียงแต่จะแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับโฉมแผนที่ทรัพยากรในศตวรรษที่ 21 อีกด้วย

"ของฉันในเมือง" - ทรัพยากรที่ถูกลืม

ในแต่ละปี ขยะอิเล็กทรอนิกส์ (e-waste) เครื่องยนต์เก่า และอุปกรณ์อุตสาหกรรมหลายล้านตันถูกทิ้ง ซึ่งนำพาธาตุหายากอันมีค่าจำนวนมหาศาลไปด้วย ทรัพยากร “ในเมือง” นี้กระจุกตัวอยู่ในขยะหลักสามประเภท ได้แก่

แม่เหล็กถาวร NdFeB ที่ใช้แล้ว: นี่คือ "ชั้นแร่" ธาตุหายากที่อุดมสมบูรณ์ที่สุด ประกอบด้วยนีโอดิเมียม (Nd) เพรซีโอดิเมียม (Pr) และดิสโพรเซียม (Dy) ในปริมาณสูงมาก แม่เหล็กเหล่านี้พบได้ในฮาร์ดไดรฟ์คอมพิวเตอร์ มอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้า กังหันลม เครื่องปรับอากาศ ลำโพง และอุปกรณ์อื่นๆ อีกมากมาย คาดการณ์ว่าตลาดรีไซเคิลแม่เหล็กธาตุหายากทั่วโลกอาจมีมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ในทศวรรษหน้า

ผงเรืองแสงจากหลอดไฟเหลือใช้: หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์แบบเก่าและหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่มีผงเรืองแสง (สารเรืองแสง) เป็นแหล่งสำคัญของธาตุหายากหนักที่มีราคาแพง เช่น อิตเทรียม (Y) ยูโรเพียม (Eu) และเทอร์เบียม (Tb)

ตัวเร่งปฏิกิริยาขยะ: ตัวเร่งปฏิกิริยาการแตกร้าวของไหลในชั้นฟลูอิไดซ์ (FCC) จากอุตสาหกรรมการกลั่นปิโตรเคมีมีแลนทานัม (La) และซีเรียม (Ce) ในปริมาณมาก

การกู้คืนแร่ธาตุหายากจากแหล่งเหล่านี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดการพึ่งพาการทำเหมืองแบบดั้งเดิม ซึ่งมักทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ร้ายแรง เช่น การทำลายภูมิประเทศและการปนเปื้อนของกัมมันตภาพรังสี แต่ยังสร้างแหล่งจ่ายรองที่เสถียร ปลอดภัย และคาดเดาได้ภายในพรมแดนของประเทศอีกด้วย

ภาพ: แหล่งที่มาของขยะจากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ที่มา: en.reset.org)

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการรีไซเคิลแร่ธาตุหายาก

การรีไซเคิลแร่ธาตุหายากถือเป็นความท้าทายทางเทคโนโลยีที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าทางการวิจัยล่าสุดหลายชิ้นได้เปิดโอกาสให้เกิดการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในวงกว้าง

อุทกโลหะวิทยา - กระแสหลัก: นี่เป็นวิธีการที่ได้รับการศึกษาและนำไปใช้อย่างกว้างขวางที่สุด นักวิทยาศาสตร์ จากห้องปฏิบัติการเอมส์ (สหรัฐอเมริกา) และมหาวิทยาลัย KU Leuven (เบลเยียม) ได้พัฒนากระบวนการอุทกโลหะวิทยาที่มีประสิทธิภาพในการละลายผงแม่เหล็ก NdFeB ในกรด จากนั้นใช้เทคนิคการสกัดด้วยตัวทำละลายเพื่อสกัดออกไซด์ของธาตุหายากที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.5% เมื่อไม่นานมานี้ งานวิจัยมุ่งเน้นไปที่การใช้กรดอินทรีย์ที่อ่อนกว่า (เช่น กรดซิตริก กรดกลูโคนิก) เพื่อเพิ่มความสามารถในการเลือกสรรและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

เทคโนโลยีใหม่และ "เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม" - แนวโน้มในอนาคต:

+ การรีไซเคิลโดยตรง: แนวทางที่มีแนวโน้มดีคือการนำโลหะผสมจากแม่เหล็กเก่ากลับมาใช้ใหม่โดยตรงโดยไม่ต้องแยกแต่ละองค์ประกอบ บริษัท Urban Mining (สหรัฐอเมริกา) ได้นำกระบวนการที่เรียกว่า "Magnet-to-Magnet" มาใช้ในเชิงพาณิชย์ ซึ่งแม่เหล็กที่เหลือจะถูกนำไปผ่านกระบวนการเพื่อขจัดสารเคลือบออก จากนั้นบดให้เป็นผงและผลิตใหม่เป็นแม่เหล็กใหม่ กระบวนการนี้ช่วยประหยัดพลังงานและต้นทุนได้อย่างมากเมื่อเทียบกับการผลิตจากแร่

+ การใช้ตัวทำละลายไอออนิก: นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยควีนส์เบลฟาสต์ (สหราชอาณาจักร) ได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้ตัวทำละลายไอออนิกหลายประเภทเพื่อละลายออกไซด์ของธาตุหายากจากผงฟลูออเรสเซนต์เสียอย่างเฉพาะเจาะจง ผลการทดลองในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่ายูโรเพียมสามารถกู้คืนประสิทธิภาพได้มากกว่า 90% ด้วยความบริสุทธิ์สูง แม้ว่าราคาของตัวทำละลายไอออนิกจะยังคงสูง แต่ความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่และความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ

+ การชะล้างทางชีวภาพ: นี่เป็นสาขาการวิจัยใหม่แต่มีศักยภาพ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยไอดาโฮ (สหรัฐอเมริกา) ค้นพบว่าแบคทีเรีย กลูโคโนแบค เตอร์สามารถผลิตกรดกลูโคนิก ซึ่งช่วยละลายแร่ธาตุหายากจากแม่เหล็กที่ผ่านการอบด้วยความร้อน ผลการทดลองในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าสามารถสกัดนีโอดิเมียมออกมาได้มากถึง 70% แม้ว่ากระบวนการนี้จะค่อนข้างช้าและไม่ได้ประสิทธิภาพมากนัก แต่ก็เปิดทางสู่ความยั่งยืนอย่างสมบูรณ์ โดยใช้พลังงานน้อยที่สุดและไม่ก่อให้เกิดสารเคมีที่เป็นพิษ

ภาพ: การรีไซเคิลจากแม่เหล็กหายาก (ที่มา: https://eco-recycle.co.uk/)

สถานการณ์ปัจจุบัน ความท้าทาย และแผนงานสำหรับเวียดนาม

สำหรับเวียดนาม "การทำเหมืองในเมือง" เพื่อขุดหาแร่ธาตุหายากนั้น แทบจะเป็นพื้นที่ที่แทบจะเปิดกว้างโดยสิ้นเชิง ปัจจุบัน เรายังไม่มีระบบที่เป็นระบบสำหรับการรวบรวม จำแนก และบำบัดขยะอิเล็กทรอนิกส์และขยะอุตสาหกรรมที่มีแร่ธาตุหายาก กิจกรรมการรีไซเคิล (ถ้ามี) ส่วนใหญ่เป็นแบบใช้มือและแบบขนาดเล็ก โดยส่วนใหญ่แล้วจะเป็นการนำโลหะทั่วไป เช่น ทองแดง อะลูมิเนียม และเหล็กกลับมาใช้ใหม่ ในขณะที่แร่ธาตุหายากอันมีค่าจะสูญหายและถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม

อย่างไรก็ตาม นี่เป็นโอกาสสำหรับเวียดนามในการสร้างอุตสาหกรรมรีไซเคิลแร่ธาตุหายากที่ทันสมัยและยั่งยืนตั้งแต่เริ่มต้น เพื่อให้บรรลุผลดังกล่าว จำเป็นต้องมีแผนงานที่ชัดเจนพร้อมขั้นตอนเฉพาะ:

การกำหนดกรอบนโยบายและระบบการจัดเก็บ: รัฐควรออกนโยบายเพื่อส่งเสริมและบังคับใช้การจัดเก็บผลิตภัณฑ์แร่ธาตุหายากที่หมดอายุการใช้งานแล้ว การจัดตั้งระบบการจัดเก็บและคัดแยกขยะอิเล็กทรอนิกส์และขยะอุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพระดับประเทศถือเป็นสิ่งจำเป็น

การลงทุนที่แข็งแกร่งใน R&D: จำเป็นต้องมีโครงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติเกี่ยวกับการรีไซเคิลวัสดุเชิงกลยุทธ์ ซึ่งให้ความสำคัญกับทรัพยากรสำหรับสถาบันวิจัยและมหาวิทยาลัยเพื่อ:

+ วิจัยและเชี่ยวชาญเทคโนโลยีรีไซเคิลขั้นพื้นฐาน: มุ่งเน้นการปรับปรุงกระบวนการไฮโดรเมทัลลูร์จีให้เหมาะสมที่สุดสำหรับของเสียประเภทเฉพาะในเวียดนาม ด้วยประสบการณ์ที่มีอยู่ด้านไฮโดรเมทัลลูร์จีและการสกัดแร่ปฐมภูมิ หน่วยงานต่างๆ เช่น สถาบันเทคโนโลยีโลหะหายาก สามารถเรียนรู้และเชี่ยวชาญเทคโนโลยีนี้ได้อย่างรวดเร็ว

+ ค้นคว้าเทคโนโลยีใหม่ๆ ลัดขั้นตอน: ทุ่มเททรัพยากรเพื่อค้นคว้าแนวทางขั้นสูง เช่น การใช้ตัวทำละลายไอออนิก และชีววิทยาทางน้ำ แม้ว่าการศึกษาเหล่านี้จะเป็นการศึกษาระยะยาว แต่การเริ่มต้นตั้งแต่ตอนนี้จะช่วยให้เวียดนามไม่ตกยุคในด้านเทคโนโลยี

การก่อสร้างโรงงานบำบัดและรีไซเคิลนำร่อง (โรงงานนำร่อง) หลังจากที่มีผลการวิจัยและพัฒนาเป็นไปในเชิงบวกแล้ว จำเป็นต้องลงทุนสร้างโรงงานรีไซเคิลนำร่องเพื่อตรวจสอบเทคโนโลยี ประเมินประสิทธิภาพ ทางเศรษฐกิจ และปรับปรุงกระบวนการให้สมบูรณ์แบบก่อนที่จะนำไปใช้งานในระดับอุตสาหกรรม

การเสริมสร้างความร่วมมือระหว่างประเทศ: การเรียนรู้จากประสบการณ์ของประเทศชั้นนำในการสร้างนโยบาย ระบบการรวบรวม และการถ่ายทอดเทคโนโลยีรีไซเคิลขั้นสูง

การพัฒนาอุตสาหกรรมรีไซเคิลแร่ธาตุหายากไม่เพียงแต่เป็นทางออกทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังเป็นประเด็นความมั่นคงของทรัพยากรอีกด้วย การ "ขุด" ผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีที่ใช้แล้ว เวียดนามสามารถสร้างแหล่งแร่ธาตุหายากสำรองที่มั่นคง ลดการพึ่งพาปัจจัยภายนอก และมีส่วนร่วมในการสร้างเศรษฐกิจหมุนเวียน เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และยั่งยืน

สถาบันเทคโนโลยีกัมมันตรังสีหายาก สถาบันพลังงานปรมาณูเวียดนาม

ที่มา: https://mst.gov.vn/khai-thac-do-thi-dat-hiem-tu-phe-thai-cong-nghe-den-nguon-tai-nguyen-chien-luoc-197250731091535427.htm