AI 摘要
- 美國研究估計煤灰中可能含有大量稀土資源。
- 多國團隊正研發降低污染的煤灰稀土回收方法。
- 技術商業化仍須克服成本與規模化挑戰。
在潔淨能源轉型與高科技產業需求持續增加的背景下，稀土元素已成為全球關注的關鍵礦物。美國研究團隊正把目光投向長年堆積的燃煤廢料，透過煤灰稀土提煉技術，探索不必開闢新礦場也能取得稀土資源的可能性。
2024 年，德州大學奧斯汀分校發表於《煤炭科學與技術學報》（Journal of Coal Science & Technology）的研究指出，美國燃煤電廠產生的煤灰中，可能蘊藏近 1,000 億美元且具提煉可行性的稀土元素。這項研究為美國建立更多元的本土稀土供應來源提供了研究基礎，但相關資源能否大規模、經濟且符合環境要求地回收，仍取決於後續技術發展。
稀土供應高度集中，美國面臨加工能力不足
稀土元素由 17 種金屬組成，廣泛應用於電腦、飛機、汽車、太陽能板、電池、風力發電機馬達，以及醫療與國防設備。來源資料指出，一架 F-35 戰鬥機約需使用 400 公斤稀土。
稀土並非在地殼中極度罕見，真正的挑戰在於開採、分離與提煉流程複雜且成本高。目前中國礦場生產量約占全球稀土供應 70%，並掌握約 90% 的重稀土加工處理能力，供應鏈集中程度較高。
美國目前約有 70% 的稀土供應依賴中國進口。雖然加州有一座主要運營中的稀土礦場，產量占全球約 16%，但美國本土後續精煉與加工能力不足，仍可能形成國安及經濟風險。
煤灰中的稀土濃度可提高至燃燒前約 10 倍
煤炭燃燒後，大部分質量會被去除，稀土元素則可能集中在殘餘煤灰中。研究指出，煤灰內的稀土濃度可達燃燒前煤炭的約 10 倍。
據估計，美國現存且可接觸的煤灰中含有約 1,100 萬噸稀土，約為美國目前已知本土稀土儲量的 8 倍。這表示部分資源可能存在於既有煤灰堆積場或填埋場，不必完全依賴新礦場開發。
不過，煤灰回收並非沒有環境代價。傳統提取方式的產率偏低，且可能產生大量具毒性的酸性廢料，因此研究重點不只是提高回收率，也包括降低化學品使用、廢液處理及二次污染風險。
不同研究路徑提升回收率與產量
澳洲莫納許大學研究團隊曾使用對環境影響較低的酸性溶液，從煤灰中提取稀土，先導實驗達到 17 種稀土元素最高 90% 的回收率。這類研究顯示，改善浸出液與分離流程，可能同時提高資源回收效率與環境可控性。
美國東北大學則透過煤炭尾礦特殊預處理，將傳統提取方法的產量提高 3 倍。除此之外，科學界也在探索多種替代方案，包括使用低環境影響酸液的綠色化學浸出、以電流分離稀土的電化學方法、利用微生物代謝物促使稀土沉澱的生物工法，以及透過超累積植物吸收並富集稀土的植物開採法。
商業化仍須通過成本與環境考驗
煤灰稀土提煉技術的潛力，來自其同時處理兩項問題：回收既有廢料中的關鍵礦物，以及降低煤灰長期堆積造成的環境負擔。相關方法未來也可能延伸至電子垃圾與礦業尾礦，但目前來源資料並未顯示這些應用已完成商業化。
技術能否形成穩定供應鏈，仍取決於回收率、稀土純度、化學品與能源成本、廢料處理方式，以及能否從實驗室或先導規模擴大至工業生產。對美國而言，煤灰資源可提供新的供應選項，但不能單獨取代礦山開採、精煉加工及國際供應鏈。
因此，這項研究方向的核心不只是從煤廢中找出稀土，而是要在環境永續性、高純度產出與規模化能力之間取得平衡。相關技術若能通過後續驗證，煤灰才有機會從燃煤時代的廢棄物，轉化為本土關鍵礦物供應的一部分。
Reference Link : finance.technews.tw
