بازیافت متغیرهای کاتالیتیک استفاده شده فلزات ارزشمندی را تولید می کند

کاتالیزورها به عنوان جزء اصلی سیستم های کنترل گازهای گلخانه ای خودروهای مدرن عمل می کنند و گاز های خروجی سمی را از طریق واکنش های کاتالیزمی به مواد بی ضرر تبدیل می کنند.تقریبا تمام وسایل نقلیه بنزینی شامل اتومبیلاین دستگاه ها در کامیون ها، اتوبوس ها، قطارها، موتورسیکلت ها و حتی هواپیماها وجود دارند. هسته های کاتالیزاسیون آنها معمولاً از سه فلز گروه پلاتین (PGM) تشکیل شده است: پلاتین (Pt) ، پالادیوم (Pd) ،و رودیوم (Rh).

این فلزات نادر کاربردهای بسیار فراتر از استفاده از خودرو را پیدا می کنند، در تجهیزات آزمایشگاهی، مواد دندانپزشکی، تماس های الکترونیکی، الکترودها، جواهرات و فن آوری های سلول سوخت در حال ظهور ظاهر می شوند.عرضه محدود و کاربرد گسترده آنها بازیافت کاتالیزور را از نظر اقتصادی ارزشمند و از نظر زیست محیطی ضروری می کند.

تقاضای جهانی در سال 2020 به 215 تن پلاتین، 308 تن پالادیوم و 31.2 تن رودیوم رسید. بخش خودرو حدود 32٪ از مصرف پلاتین، 85٪ پالادیوم را در بر داشت.,در طول همان دوره، تلاش های بازیافت - عمدتاً از کاتالیزورهای مصرف شده - 33.7 تن پلاتین، 41.2 تن پالادیوم و 7.3 تن رودیوم را بازیابی کرد.در قیمت متوسط سال 2020، اين مواد بازيافتي حدود 12 ميليارد دلار ارزش داشتند.

این ارقام نشان می دهد که تبدیل کننده های کاتالیتیک در پایان زندگی یک منبع حیاتی برای بازیابی فلزات گرانبها هستند و پتانسیل اقتصادی قابل توجهی را ارائه می دهند که تا حد زیادی استفاده نشده است.

ارزیابی دقیق ارزش بازیافت یک تبدیل کاتالیتیک با درک ترکیب آن آغاز می شود. دو نوع زیربنای اصلی وجود دارد:سرامیکی (معمولاً کوردیریت) با سطوح پوشش داده شده با فلزات گرانبها، و بر پایه فلز با پوشش آلومینیوم حاوی PGM.

تبدیل کننده های نسل اول غلظت پلاتین و رودیوم را نسبتاً ثابت نگه داشتند و تخمین های ساده بر اساس وزن را امکان پذیر می کردند.در دو دهه گذشته نوسانات چشمگیری در قیمت ها به دلیل گمانه زنی بازار و عدم تعادل عرضه و تقاضا دیده شده است.مقررات سختگیرانه تر انتشار گازهای گلخانه ای، فرمول های کاتالیزور را بیشتر تغییر داده است و به طور مستقیم بر الزامات فلز تاثیر می گذارد.

کنورترهای مدرن به طور قابل توجهی با اندازه موتور و نوع سوخت متفاوت هستند، حاوی هر چیزی از فرمول های پلتین تنها به ترکیبات مختلف پلتین-پالادیوم-رودیوم است.در حال حاضر واحدهای بازیافت شده عمدتاً از وسایل نقلیه تولید شده 10-15 سال پیش حاصل می شوند، با اتومبیل های کوچک تولید 1-2 گرم فلزات قابل بازیابی و کامیون های بزرگ حاوی 12-15 گرم در هر کنورتر.

ارزش واحد های فردی از کمتر از 100 دلار تا بیش از 1 دلار،000با این حال، تجارت مواد کاتالیزوری خرد شده با خطرات همراه است، نقض احتمالی با زباله های باتری سرب یا نیکل-کدمیوم نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق برای جلوگیری از زیان های مالی قابل توجهی دارد.

تجزیه و تحلیل این مواد ناهمگن مستلزم "تخلیه" اولیه است که ساختار های عسل سرامیکی را از محفظه های فولادی آنها حذف می کند. سپس مواد سرامیکی طبقه بندی، خرد کردن،خرد کردنو مخلوط شدن با کاتالیزورهای دیگر. تبدیل کننده های مبتنی بر فلز یک مسیر متفاوت را دنبال می کنند:خرد کردن اولیه یا آسیاب کردن قبل از جدایی مغناطیسی و طبقه بندی هوا برای جدا کردن اجزای فلزی از پودرهای پوشش فلز گرانبها.

هر دو نوع بستر قبل از تجزیه و تحلیل به ذرات زیر 250 میکرومتر پودر سازی نیاز دارند. فناوری فلورسنت اشعه ایکس (XRF) به عنوان استاندارد صنعت برای ارزیابی ترکیب ظهور کرده است.

فلورسنت اشعه ایکس با اندازه گیری اشعه ایکس ثانویه ای که هنگام تحریک اولیه اشعه ایکس از نمونه ها ساطع می شود، تجزیه و تحلیل عناصر غیر مخرب را فراهم می کند.هر عنصر نشانه های فلوروسنت منحصر به فرد تولید می کند، "نخست" مشخص که هم شناسایی کیفی و هم اندازه گیری کمی را امکان پذیر می کند..

از منظر تحلیلی، بازیافت کاتالیزور پتانسیل قابل توجهی را در کنار موانع قابل توجه ارائه می دهد:

• بازار در حال گسترش:جمعیت رو به رشد وسایل نقلیه و نزدیک شدن به چرخه های پایان عمر تامین مواد پایدار را تضمین می کند، در حالی که فن آوری های نوظهور مانند سلول های سوخت تقاضای بیشتری برای PGM را ایجاد می کنند.
• پیچیدگی ترکیب:تغییرات با توجه به نوع خودرو، سال مدل و استانداردهای انتشار نیاز به تکنیک های تحلیلی پیشرفته برای بازیابی کارآمد دارد.
• نوآوری های تکنولوژیکی:روش های سنتی با نگرانی های زیست محیطی روبرو هستند، که باعث تحقیقات در مورد جایگزین هایی مانند بیولوژیک و استخراج مایعات فوق انتقادی می شود.
• انطباق با مقررات:این صنعت باید سودآوری را با مقررات زیست محیطی و ایمنی در حالی که در برابر سرقت کنورتر و تجارت غیرقانونی مبارزه می کند، متعادل کند.
• بهینه سازی مبتنی بر داده:تجزیه و تحلیل جامع داده های ترکیب، روند بازار و نرخ بازیابی می تواند عملیات را ساده کند و حداکثر بازده را به دست آورد.

با تشدید مقررات زیست محیطی و نوسان قیمت فلزات گرانبها، بازیافت کاتالیزور در تقاطع فرصت های اقتصادی و مسئولیت زیست محیطی قرار دارد.از طريق پيشرفت تكنولوژي، انطباق با مقررات و تصمیم گیری مبتنی بر داده،این بخش هم بازده مالی و هم بازیافت پایدار مواد را قول می دهد.