獨特的稀土回收技術有望強化原料自主性

July 15, 2025, 12:57 p.m.

2025年7月1日

由捷克科學院有機化學與生物化學研究所（ÚOCHB）米洛斯拉夫・波拉謝克（Miloslav Polášek）領導的研究團隊，發明了一種全新的稀土元素（鑭系元素）分離方法。這些元素廣泛應用於電子、醫療、汽車和國防工業中。這項創新技術可從使用過的釹磁鐵中回收如釹（Neodymium）、鐿（Dysprosium）等金屬，過程完全以環保方式進行——僅使用水中沉澱反應，無需有機溶劑與有毒物質。研究成果已於6月底發表於國際知名期刊《美國化學學會期刊》（Journal of the American Chemical Society, JACS）。

全球對稀土元素的需求主要受到高性能釹磁鐵的推動，這些磁鐵能高效地將動能轉換為電能，或反之。電動車、風力發電機、手機、電腦與資料中心的製造皆離不開這些磁鐵。隨著這些產業的發展，稀土的需求持續上升。但開採與加工稀土的過程極為耗能，並產生大量有毒與放射性廢棄物。

目前稀土市場由中國主導，使其在對歐洲與北美的原料供應上掌握強勢地位。因此，聚焦所謂的「城市採礦（urban mining）」——也就是從廢棄設備（例如報廢電動車）中回收、再利用材料——對於確保本地稀土來源具有戰略重要性。

「未來僅靠原生開採無法滿足日益增加的需求。我們清楚知道，最遲在十年內，原材料的使用必須更加節制。要達成這目標，就必須立即投入新技術的開發，」負責協調化學研究小組的波拉謝克強調。「我們的技術解決了釹磁鐵回收的核心問題。我們能準確地分離所需的元素，使其得以再製成新磁鐵。我們的方法不僅環保，也相信具有工業應用潛力。幸好，與塑膠不同，化學元素在多次回收中不會喪失其性質，因此其回收是永續的，並能減輕傳統開採的負擔。」

波拉謝克研究團隊長期致力於此課題，也是博士生Kelsea G. Jones研究計畫的一部分。「我們研發出一種新型螯合劑（chelators），這些分子能選擇性地與金屬離子結合。這種螯合劑能夠將釹從溶解的磁鐵中選擇性沉澱，而鐿則保留在溶液中，從而輕易實現元素分離。這項方法也可調整應用於其他釹磁鐵中常見的稀土金屬，」Jones 解釋道，並補充：「這項分離技術全程在水中進行，不產生任何有害廢料。其效能與目前產業常用的技術相當甚至更佳，而那些現行技術則仰賴有機溶劑與有毒化學劑。」

這項新技術已獲得專利，正好對應當前一項全球性的關鍵問題。「我們目前正焦急地等待可行性研究的結果，該研究將協助我們將實驗室成果最佳化地導入實務應用。我相信，在我們與潛在投資者及商業夥伴的合作下，這項來自ÚOCHB的新技術有潛力對多個產業領域產生重大影響，」IOCB Tech（技術轉移公司）總經理米蘭・普拉希爾（Milan Prášil）指出。

此外，這項研究還揭示了一個重要的新發現：在新一代電動車的釹磁鐵中，竟也使用了元素鈥（Holmium）。波拉謝克團隊透過分析歐洲與中國汽車電動馬達中的樣本發現了這點，而目前尚無科學文獻提及此事，絕大多數回收技術也未將此元素納入考量。這一發現預計將對未來的研發與回收項目產生重大影響，不僅限於汽車產業。

原始論文：
Jones, K. G.; David, T.; Loula, M.; Matějková, S.; Blahut, J.; Filimoněnko, A.; Litecká, M.; Rohlíček, J.; Böserle, J.; Polasek, M. Macrocyclic Chelators for Aqueous Lanthanide Separations via Precipitation: Toward Sustainable Recycling of Rare-Earths from NdFeB Magnets. Journal of the American Chemical Society, 2025. https://doi.org/10.1021/jacs.5c04150

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