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“我们希望将回收率提升到其热力学和技术的极限”

循环经济是我们实现碳中和和可持续金属产业战略的核心要素。Markus Reuter教授是金属行业循环经济范式的主要倡导者之一,并自2020年起在西马克集团工作。在这次采访中,他解释了这一概念的背景,以及循环经济(CE)的机遇和局限性。

Reuter教授,回顾您的职业生涯,您可谓成就非凡。也许,您可以先向我们介绍一下您的职业背景。

Markus Reuter:37 年来,我一直从事铜和有色金属行业的工作,无论是作为一名学者还是在工业界,我都一直努力热情地代言它们。我曾在荷兰代尔夫特理工大学、墨尔本大学、中国长沙大学担任教授,目前在澳大利亚珀斯科廷大学担任教授,最近在德国弗莱贝格理工大学担任教授。除其他外,我还是联合国环境规划署(UNEP)报告"金属回收:机会、限制、基础设施"的主要作者。不过,我也曾在冶金行业为英美资源集团(AngloAmerican)和南非矿业技术研究所(Mintek)工作过,也为设备供应商工作过,例如在澳大利亚和芬兰的奥斯麦特(Ausmelt )公司担任过首席技术官。

现在您加入了西马克集团,这是金属行业领先的设备供应商和技术合作伙伴。您做出这一决定的原因是什么?

Markus Reuter: 在所有金属行业向循环经济转型的过程中,西马克集团可以发挥关键作用,特别是西马克的业务非常专注于钢铁和铜。我们提供所有主要金属的生产和循环利用技术,因此对提高资源利用效率有重大影响。我们将深厚的冶金知识与工程技术、数字化专业知识和设备技术咨询相结合,使我们成为循环经济的重要推动者。我们创建了工厂,并拥有量化其影响的系统,从而使金属供应链更具可持续性,在全球范围内将采矿、废料、报废产品与钢、铝、铜和合金生产联系起来。

您已经引入了循环经济一词。金属在这一概念中扮演什么角色?

Markus Reuter:金属非常适合可持续发展的循环经济,因为我们可以利用金属元素生产合金或纯精炼金属。金属非常耐用,可以无限循环利用,而不会降低其质量或所需属性。

然而,现实情况要复杂得多,金属轮展示了各种元素之间的联系。它传达的主要信息是,社会的车轮需要基础金属工业才能转动。金属轮中央的深蓝色圆环反映了基础金属行业之间紧密的共生关系,而这种共生关系促成了循环经济。这是现代社会的滚珠轴承。下一个环是固溶在载体金属中的元素,能够主要通过火法冶金和熔炼工艺回收,也可以通过湿法冶金回收。第三个环是以氧化物、硫酸盐、氯化物等形式存在于粉尘或粘液中的元素。这些元素主要可以通过高纯度金属和化合物的湿法冶金工艺回收。外环中的元素主要用于价值较低的建筑材料,或者是不可避免的耗散损失(例如,用放热量表示)。绿色圆圈表示该部分的基本金属可以作为载体金属的金属,这些金属与该部分的合金或化学成分兼容。黄色圆圈主要反映的是保留价值的元素,如作为钢、铝等的合金元素。

金属轮意味着任何部分都不能独立存在。

金属轮意味着任何部分都不能单独存在。如果要回收铜基材料以及化合物和产品中的相关元素,显然必须与其他行业并行存在,例如锌、铅、锡以及钢、铝或镁行业。我们必须处理许多元素,而冶金学家的聪明才智就在于利用正确的技术将这些元素高效地放入正确的工艺流中。

金属轮,深蓝色的圆环反映了使循环经济得以实现的基底金属部分之间紧密相连的共生关系。绿色环表示该部分的基础金属可以作为载体金属的金属。黄色环表示主要在钢和铝中作为合金元素回收的元素。

这就是为什么在政治上要大力推行循环经济?

Markus Reuter: 循环经济的闭环是一个方便的形象。它给人的印象是,所有进入循环的东西都会以一种最终无需能源即可再次利用的方式从循环中产生。但不方便的事实是,受限于热力学第二定律的现实,闭合循环是不可能的!因此,坦诚的讨论包括以透明的方式谈论过程中的损失:例如,以能量、放能、金属和灰尘的形式出现的损失。如果能够很好地量化这些损失,它们就能代表闭环的技术和经济限制。

循环经济的闭环是一个方便的形象。

然而,西马克集团的目标是成为冶金工艺设备的技术领导者,将回收率推向热力学和技术的极限,最大限度地利用我们技术中的熔融、液态和气态之间的转化过程,归根结底,这才是技术层面的循环极限所在。同样重要甚至更重要的是,最大限度地实现循环经济中不同利益相关者之间的转移,这意味着要与政策和整个社会进行沟通和互动。

实现闭环所面临的挑战是什么?

Markus Reuter:我们所处理的产品变得相当复杂,由许多元素、材料和矿物质组成,这些元素、材料和矿物质与产品的功能息息相关。要想以经济的方式回收它们,并再次将有价值的功能材料应用到现代产品中,需要很多智慧和复杂的处理方法。以智能手机为例:它是由数百种金属、合金、材料、塑料和玻璃紧密结合而成的复杂功能组合。

我们一直在努力使金属恢复到生产新型高科技产品所需的纯度。

不需要太多的想象力,就能想象出从物理和化学角度再次分离这些成分并最终回收金属是多么复杂的一件事。因此,回收意味着要了解这些元素在化学上是如何相互作用的,正如元素周期表所规定的那样,并结合经济上可行的反应器技术和系统,将其转化为流程表。使用数字化平台或数字孪生来管理这些流程表是未来的趋势,这样可以直观地看到系统的最终损耗,最重要的是可以看到能量消耗。

当我们谈到循环经济时,我们总是试图让金属回归到生产新的高科技产品所需的纯度。对我来说,这才是循环经济中循环性的真正定义,而这是一项艰巨的任务。西马克拥有实现这一目标的能力和价值观。

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