rfr · H90WRFR10 · 2022-05-04 00:00:00 — Andra tyska företag såsom och Maassen och PPM Pure Metals återvinner indiumhaltiga föreningar och erhåller indiummetall med hög renhet (, 2014). Den huvudsakliga miljöbegränsningen för indiumåtervinningen är produktionen av stora mängder avloppsvatten i hydrometallurgiska och kemiska processer. Återvinningsprocesserna för indium från LCD-paneler kräver hög tillförsel av kemiska ämnen. Det finns en risk att processvattnet förorenas med giftiga tungmetaller vilket kan påverka följande återvinningsprocesser (Ueberschaar, 2017) eller utgöra ett hot mot miljön. Rening av detta vatten kan naturligtvis genomföras men ökar då på kostnaden och påverkar lönsamheten väsentligt. 4.2 Begränsningar i dagens återvinning Återvinningsgraden av indium från uttjänta produkter är . finns det inga effektiva och ekonomiskt attraktiva separations- eller raffineringstekniker att återvinna indium från displayenheter. I displayer som har den största andelen av alla applikationer används indium i mycket BILAGA 2 FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH små mängder och förekommer i en sandwichblandning, vilket försvårar åter- Massan av indium som finns i LCD-skärmar på olika enheter vari- erar från 3 ppm i smartphones till 660 ppm i mer traditionella mobiltelefoner (Ueberschaar, 2017). Detta innebär att i många återvinningsprocesser går in- I många fall används LCD-paneler som innehåller indium i ce- mentfabriker som energitillförsel från plastdelar eller till kopparsmältverk som energitillförsel och kopparåtervinning. Resten hamnar ofta i deponier som fin- fraktioner från fragmenteringsanläggningar. Den återvinning av indium som sker är ofta från LCD-paneler separerade från surfplattor och smartphones. Tekniken innebär en sammansatt separation och upplösning av indium-tennoxiden. Mindre mängder hamnar i foliefraktion En åtgärd som kan vidtas är att samla in och lagra dessa skärmar och andra relevanta apparater för återvinning när mer ef- fektiva processer utvecklas och högre massflöden av indiuminnehållande en- heter är tillgängliga (Buchert et al ; , 2015; Ueberschaar, 2017). 4.3 Exempel inom forskningsfältet Eftersom den industriella återvinningen av indium är begränsad är forskningen kring återvinning av indium en relativt välrepresenterad sektor med flera nationella och internationella/europeiska projekt varav de flesta har nått en mellanhög mognadsnivå, till exempel TRL 5-7. Den låga mängden indium i elektroniskt avfall och den låga insamlingsgraden internationellt har delvis avskräckt projekt som enbart handlar om återvinning av indium. I stället undersöks metoder där indium återvinns tillsammans med en grupp metaller såsom gallium och sällsynta jordartsmetaller från till exempel solceller vilket bedöms vara mer ekonomiskt genomförbart. I har återvinningen av indium bland annat drivits av som ledde till framgångsrika projekt såsom där indium återvanns från platta skärmar vilket i sin tur ledde till ett FP7-projekt kallat ”Utveckling av återvinningsprocesser för återvinning av värdefulla komponenter från FPD (In, Y, Nd) för produktion av högt förädlade NP:er – ”. Detta har också lett till ett masterprojekt om separation av indium och andra värdefulla metaller från laklösningen genom lösningsmedelsextraktion och spraypyrolysmetoder. Spraypyrolysmetoden användes inte bara för separationsändamål utan också för att producera fina oxidpartiklar. drivs ett doktorandprojekt om utvinning av indium och silver från solceller. Vidare pågår arbete inom () för produktion av högren (Indiun Ten Oxide). TRL-nivån i ligger mellan 5-9 (se Mat4Green). I har återvinningen av indium från olika strömmar (LCD, kretskort, solceller, etc) genomförts i projekt som sträcker sig från de tidiga program till det nuvarande Horizon Europe och samlas på CORDIS-plattformen. Några av projekten har med tiden nått en relativ hög mognadsgrad, TRL 6-7. FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH BILAGA 2 närvarande kan 20 projekt som handlar om återvinning av indium identifieras, se (, 2021). 5.1 Användning och återvinning Molybden används främst som tillsats i stål och förbättrar där styrka, härdbarhet, svetsbarhet, seghet, hållfasthet vid förhöjd temperatur och korrosionsbeständighet. Unika egenskaper, som gör molybdenmetall och dess legeringar till det valda materialet i en mängd olika tillämpningar både förr och . var molybden ett allmänt accepterat tekniskt material speciellt i olika ståltyper för speciella ändamål främst inom krigsindustrin. Slutet av medförde återigen ökade forskningsinvesteringar för att utveckla nya civila tillämpningar och efterkrigstidens återuppbyggnad av världen gav ytterligare marknader för speciellt hållfasta konstruktionsstål av vilka många redan innehöll en del molybden. Ytterligare tillämpningar relevanta inkluderar hög temperaturhållfasthet, termisk och elektrisk ledningsförmåga, kombinerat med låg termisk expansion och miljöstabilitet (Plansee, Rembar, Webelements). Från den tidiga användningen inom den militära industrin har antalet tilllämpningar av molybden ökat väsentligt Den ökande efterfrågan har balanserats av nya källor men även av nya bearbetningstekniker inklusive storskalig återvinning inom stålindustrin Även om stål och gjutjärn utgör det enskilt största marknadssegmentet har molybden också visat sig ovärderlig i diverse superlegeringar, nickelbaserade legeringar, smörjmedel, kemikalier, elektronik och många andra applikationer (Herosscompany, Imoa). Molybden återvinns i hög grad , lite och det finns tillräckligt många företag som återvinner det. Målet med återvinningen är satt till upp emot och återvinningsmarknaden är växande. Eftersom den dominerande produkten för återvinning är diverse legeringar som finns i stora kvantiteter är den främsta återvinningstekniken pyrokemisk (Moxba, Greystonealloy). 5.2 Begränsningar i dagens återvinning Det finns inga signifikanta tekniska luckor som väsentligt begränsar återvinningen av molybden. Dock kan man notera att ekonomiska incitament för slutanvändare att återlämna eller återta de molybdenhaltiga stålen eller föreningarna delvis saknas. Detta beror troligen på att molybden finns i en uppsjö olika ståltyper och för en effektiv återvinning utan en tydlig nedgradering av materialet borde dessa sorteras före en eventuell återvinning. Detta låter sig dock inte göras smidigt eller lönsamt varför en kontinuerlig nedgradering av de högkvalitativa produkterna sker i återvinningen. BILAGA 2 FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH 5.3 Exempel inom forskningsfältet Återvinningen av molybden pågår industriellt i och räknas som specialmetallåtervinning. Denna nationella återvinning är främst inriktad på restproduktionsprodukter och ett projekt som undersöker möjligheten till hydrometallurgisk återvinning av molybden har genomförts vid . Syftet med arbetet var att utveckla en hydrometallurgisk process för selektiv återvinning av molybden från stålindustrins stoft. Det finns även andra återvinningsprojekt fokuserade på pyrokemisk återvinning av specialmetaller där molybden ingår i. Dessa är dock inte specifikt inriktade på molybden, till exempel återvinning av rhenium och tungsten. TRL-nivån i ligger mellan 5-9 där TRL 9 avser pyrometallurgiska, redan existerande processer medan TRL 5 avser hydrometallurgiska processer. Forskning kring återvinningen av molybden har genomförts inom och under Europeiska unionens paraply i projekt som sträcker sig från tidiga ramprogram till det nuvarande och samlas in på CORDIS-plattformen. kan 17 projekt som handlar om återvinning av molybden i olika blandning av metaller identifieras, se (, 2021). 6 Sällsynta jordartsmetaller (REE) 6.1 Användning och återvinning Vi får börja med att konstatera att återvinningsforskningen kring REE fullständigt exploderade 2008 på grund av kraftigt stigande priser på världsmarknaden som fullständig domineras av en leverantör, . Därför anses det av vikt att utveckla användbara återvinningsprocesser främst i och . På grund av den mycket stora volymen av verksamheter på området kan denna sammanställning mest ses som en fingervisning av vad som pågår inom området. Dock kan REE inte uteslutas ur denna rapport då dessa grundämnen anses mycket viktiga i den alltmer dominerande elektronikindustrin. Termen "sällsynta jordartsmetaller" (REE) syftar på de 15 lantaniderna (atomnummer 57 till 71) plus skandium (21) och yttrium (39). De klassificeras vanligtvis ytterligare i två grupper - lätta (La till Sm) och tunga (Eu till Lu plus Y)på basis av deras kemiska beteende. Vissa av REE är inte sällsynta som sådana utan till och med ganska vanliga eftersom de är mer rikliga i jordskorpan än bly eller koppar. Det är dock mycket sällsynt att hitta ekonomiska fyndigheter av REE på grund av deras olösliga och orörliga beteende samt att de samexisterar i fyndigheterna och att separera dem kemiskt är utmanande och det är därför sällsynt att hitta dem i sin rena form. Det tog nästan från upptäckten av dessa metaller (främst i ) innan de fick en kommersiell tillämpning i av med uppfinningen av gaslampmantlarna. Kommersiell brytning av REE i och svarade för den tidiga efterfrågan, följt av monazitbrytning i , och 1911. FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH BILAGA 2 och 1990 var den största globala leverantören av REE och ledande inom REE-kemi. växte den globala produktionen av REE cirka 10 gånger till 1990. började med REE- produktion och steg från att producera av världens produktion 1990 till ~95 % 2000, med lågt pris för att ersätta all betydande konkurrens. På grund av deras nukleära, metallurgiska, kemiska, katalytiska, elektriska, magnetiska och optiska egenskaper har REE ett stort antal användningsområden: lättare flintor, glaspolering, fosformaterial i t.ex. lysrör, lasrar, magneter, batterier, magnetisk kylning, högtemperatursupraledning, säker lagring och transport av vätgas mm. Många av dessa applikationer kännetecknas av hög specificitet, och de flesta REE har inga substitut som har samma effektiva egenskaper. Ett exempel är europium som används som röd fosfor i färgkatodstrålerör och flytande kristallskärmar. Ingen ersättning är känd och på grund av detta har europium ett relativt högt pris. Samma sak kan sägas om erbium som används i laserrepeater för fiberoptiska kablar som kan överföra signaler över långa avstånd. Specificitet gäller även för de mest förekommande och billigaste REE såsom cerium. Ceriumoxid är det enda välfungerande polermedlet för glasprodukter. Allt från vanliga speglar och glasögon till precisionslinser. Neodym, samarium, gadolinium och dysprosium revolutionerade permanent magnetteknologin. De möjliggjorde konstruktionen av små, lätta och höghållfasta magneter som har möjliggjort miniatyrisering av många elektriska och elektroniska komponenter. Dessa komponenter används i diverse produkter såsom audio-videoenheter, datorer, bärbara diskenheter, bilar och kommunikationssystem. På grund av deras relativt låga toxicitet ersätter REM långsamt giftiga metaller som kadmium och bly i laddningsbara batterier. La-Ni-H-batterier ger färre miljöproblem vid kassering eller återvinning, har högre energitäthet och bättre laddnings-urladdningsegenskaper än många kadmiumbaserade batterier. publicerades en med titeln för EU och uppdaterades 2014. Rapporten analyserar ett urval av 41 mineraler och metaller och slutsatsen är att 14 råvaror anses vara kritiska. REE anses där tillsammans med platinagruppmetallerna (PGM) vara de mest kritiska. När det gäller återvinningen får den nog anses vara obefintlig. av REE återvinns . På grund av den stora variationen i produkter som innehåller REE och deras kemiska egenskaper är det inte ovanligt att pyrokemiska metoder används på materialen i stort och REE förloras då ofta i slaggfasen. Försök att använda slaggar i efterföljande hydrokemisk återvinning finns men har inte tillämpats framgångsrikt i större skala. Högrena REE har delvis producerats från återvunnet material i mindre skala genom kromatografiska metoder. BILAGA 2 FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH 6.2 Begränsningar i dagens återvinning Det finns en uppsjö hinder som begränsar återvinningen av REE på den breda globala marknaden. Detta gäller både utveckling av effektiva kemiska processer men också insamling av relevanta materialströmmar som är enhetliga nog för att en mer specifik återvinning skall kunna genomföras. Det största problemet anses nog dock flyktigheten hos prisbilden vara. Eftersom världsmarknaden domineras av en aktör fluktuerar priserna kraftigt varför en mer långsiktig insats för processutveckling ter sig osäker. 6.3 Exempel inom forskningsfältet Återvinningsforskningen rörande REE på grundnivå är en mycket välrepresenterad sektor med många nationella och internationella/europeiska projekt. Några av dem har nått relativt långt, TRL 6-7 men har inte i någon egentlig mening tagits upp av återvinningsindustrin av anledningar som givits ovan. I har återvinningsforskningen av REE varit betydande på , och med deltagande i flera internationella och nationella projekt. Man kan i sammanhanget bara nämna några dylika projekt såsom: återvinning av REE från olika källor, som ljusapparater (t.ex. FP7 Re- light Project, ), permanenta magneter (t.ex. FP7 EREAN, FP7 REMANENCE, FP7 och andra), utvinning av REE från sekundära källor som röd lera eller gruvavfall (t.ex. REDMUD och Era-MIN ENVIREE). I finns även det industriellt drivna ReeMAP som i sig inte direkt utvinner REE men som utnyttjar gruvavfall för att utvinna ett pyritkoncentrat som sedan förädlas till svavelsyra som i sin tur skall användas för lakning av REE från LKABs tidigare gruvavfall. Kartläggning av befintliga resurser i samt efterfrågan på REE på europeisk nivå tillsammans med ett försök att utveckla en hållbar REE- extraktions- och raffineringsteknik, för att producera rena REE-oxider, REE- metaller och REE-legeringar lämpliga för användning i nedströmsindustrier (FP7 ), utveckling av återvinningsprocesser för återvinning av värdefulla komponenter från FPD (In, Y, Nd) för produktion av högt förädlade NP ( ), följt av Scale-up of Recycling av REE från fluorescerande pulver finansierat av följt av ett annat europeiskt projekt – där REEs återvanns från permanentmagneter. Vidare involverade ett annat projekt nästan alla aktörer i , SCRREEN – Solutions for Critical Raw Materials –ett europeiskt expertnätverk, där svenska universitet och återvinningsindustrier var representerade. I databasen kan man finna över 83 projekt som handlar om återvinning av REE. Siffran är här mycket osäker då vissa projekt hanterar olika REE vilket innebär att en rimlig gissning landar på drygt det dubbla totalt sett. FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH BILAGA 2 7 Begränsningar och möjligheter för återvinning Det är tämligen tydligt från beskrivningarna i denna rapport att det finns tekniker på olika nivåer för att öka återvinningen av många innovationskritiska metaller drastiskt. Man kan då fråga sig varför det inte görs i den utsträckning som vore lämpligt. Orsakerna ligger i både materialen och dess utveckling men även i betydligt mindre tekniska områden. För att börja med de tekniska kan man konstatera att allteftersom vissa metaller blir dyrare minskar tillverkarna dess innehåll i de producerade produkterna som specialiseringen ökar vilket medför en större inblandning av fler metaller med speciella egenskaper. Dessa faktorer tillsammans gör att det är mycket svårt att bygga upp en robust, lönsam och stabil industri kring återvinning då man skjuter på ett mål som inte bara rör sig utan som ser olika ut allteftersom tiden går. Alltså måste återvinningsprocesserna designas för att vara mycket flexibla. Kopplat till detta är behovet av bra logistikkedjor för avfall för att säkerställa den mängd material som kan vara nödvändig för att en industriell process skall vara lönsam. Flexibla processer betyder flexibla tillstånd att driva dem. är handläggningstiden för industriella tillstånd mycket lång så att även för mer traditionell återvinning kan det vara ett stort hinder när en process behöver förändras. Då skall nya tillstånd sökas med helt nya regelverk än vad som gällde när den ursprungliga processen togs fram. Dessutom hanterar man ett material som var godkänt på marknaden när det introducerades men kanske det anses hålla för hög halt av något ingående ämne. Detta betyder att det är inte bara återvinning som skall göras utan i princip nytillverkning av virgint material. Det är naturligtvis möjligt att bygga återvinningsprocesser som återvinner ned till isolerade grundämnen i många fall men för bulkåtervinning som t. ex. stål av olika kvaliteter blir det oerhört kostsamt. Till detta kommer diskussionerna kring ”down recycling” visavi ”up recycling”. Det bör lämpligen löna sig att återvinna till ett bättre eller lika bra material som det man startar med avseende på renheter etc. Tyvärr blir ofta ”rent nog” ett idiom vilket resulterar i svårare och svårare avfallsströmmar. För att underlätta detta kan även transportregler behöva ses över. Avfallet kan behöva samlas in och sedan transporteras till en lämplig anläggning för att optimera återvinningen. Det diskuteras ofta i termer av ”giftfritt” när det gäller återvinning och dess processer. En mer relevant inkörsport skulle kunna vara ”riskfritt”. I det senare fallet behöver man då föra en vetenskaplig diskussion om t.ex. lakbarhet, kemiska former och andra faktorer som spelar roll för den risk som kan associeras med ett material. Andra begränsningar är av mer långsiktig art. Inom t.ex. gruvindustrin har det länge varit möjligt att lagra material som vid brytningen ej varit lönsam att bearbeta vidare. Inom återvinningen tillämpas en deponiskatt i detta fall. Rent tekniskt kan detta gälla t. ex. bottenaska vid förbränning av avfall. Detta material kan ofta på grund av sitt höga metallinnehåll ej användas som BILAGA 2 FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH konstruktionsmaterial (även om ett kopparinnehåll på 1000- 5000 ppm god- känns vilket är snarlikt med vissa gruvor ) men med dagens teknik inte heller direkt utvinnas effektivt. Kunde man lagra detta malda material för framtiden, även återta annat material från deponier, och på så sätt totalt öka återvinningen när det är lönsamt torde detta vara ett steg framåt. Sålunda kan vi dra slutsatsen att för att öka återvinningen industriellt i Sve- rige behövs en översyn av de regelverk som styr återvinningsverksamheten. Det saknas i en sökbar databas för relevanta projekt som har bevil- Detta finns på EU-nivå genom där man kan söka på t.ex. ”indium recycling” och man får då en lista projekt med dessa nyckelord samt länkar till relevanta rapporter och annan information. Det torde inte vara ogör- ligt att liknande byggs baserat på stora finansiärer i såsom till exempel, VR, FORMAS, och andra. I en sådan databas skulle sedan andra relevanta aktörer kunna lägga in sina projekt. En dylik databas skulle göra det enkelt att hitta var kunskapsläget ligger rörande en viss metall eller avfalls- ström och på så sätt fokusera forskningen, forskningsfinansieringen och ut- vecklingen där den gör bäst nytta. När det gäller mer direkt kunskapsöverföring och kraftfulla satsningar på specifika problem är nationella inom återvinning en möj- Det finns organisationer som t.ex. med specifika ansvarsområden men helheten kring återvinningen är mer otyd- En central, nationell satsning på detta i form av t. ex. ett skulle sannolikt öka samarbetet både akademisk och industriellt såsom man sett inom skogs- och metallindustrin och deras centra. spänner över en stor bredd av kompetenser vilket i så fall bör vara representerat. FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH BILAGA 2 Albler, F. J., Bica, K., Foreman, M. J., , S., & Tyumentsev, M. (2018). A comparison of two methods of recovering cobalt from a deep eutectic solvent: Implications for battery recycling. , 167, 806–814. Albemarle, “Albemarle Investor Presentation,” 2019. Azevedo, M., Campagnol, M., Hagenbuch, T., , , , A., Ramsbottom, O., “Lithium and Cobalt: A of Two Commodities,” , 2018. Balachandran, S.; , K.; Lemaître, T.; Vieceli, N.; Lombardo, G.; Petranikova, M. Comparative Study for Selective Lithium Recovery via Chemical Transformations during Incineration and Dynamic Pyrolysis of EV . Metals 11, 1240, 2021,. “: Understanding Lithium-ion,” [Online]. Buchert, M., Manhart, A., Bleher, D., & Pingel, D. (2012). Recycling critical raw materials from waste electronic equipment. : Öko-Institut , Retrieved from critical raw materials from waste electronic equipment.pdf , C. F. (2008). Elements of Metallurgy and Engeneering alloys, 345–347. Delorme, F., , C., Pignon, B., Schoenstein, F., Perriere, L., & Giovannelli, F. (2017). Promising high temperature thermoelectric properties of dense Ba2Co9O14ceramics. , 37(7), 2615– 2620. . (2015). Study on the Competitiveness of the EU Primary and Secondary Raw Materials Sectors. (2017, updated from 2014). Study on the review of the list of critical raw materials. Critical Raw Materials Factsheets. : Publications Office of Union. BILAGA 2 FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH (2016). The recycling of cobalt from alloy scrap, spent or catalysts and metallurgical residues - an overview. Ni-Co 2013, (3), 53–71. Georgi-Maschler, T., , B., Weyhe, R., Heegn, H., & Rutz, M. (2012). Development of a recycling process for Li-ion . , 207, 173–182. (2014). Critical metals handbook. American Geophysical Union Hamut, H. (2017). 2 2.1 Introduction, 49–92. Häläinen, M., & Isomäki, I. (2005). Thermodynamic evaluation of the C-Co- Zn system. , 392(1–2), 220–224. tion/affu/dokument/energimyndigheten_den-nordiska-batteriervar- dekedjan_del-1_final-rapport_2021-02-24.pdf Jacoby, M., “It’s time to get serious about recycling lithium-ion ,” Chemical and , vol. 97, no. 28, 2019. Shedd, Cobalt recycling in the in 1998. S . , . S . Geological Survey, Open File Report 02-299. Reston, VA, , 1998. (1998). Katiyar, P. K., Randhawa, N. S., Hait, J., , R. K., & , K. (2014). An overview on different processes for recovery of valuable metals from tungsten scrap ., 1–11. , , , B., & Son, S. (2014). Dissolution behavior of cobalt from WC-Co hard metal scraps by oxidation and wet process. Hydrometallurgy, 143, 28–33. FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH BILAGA 2 Kücher, G., Luidold, S., Czettl, C., & Storf, C. (2018). Lixiviation kinetics of cobalt from cemented . and , 70(October 2017), 239–245. C., , E. Y., , J. H., , , , B. S., & Pandey, B. (2011). Recycling of WC-Co hardmetal sludge by a new hydrometallurgical route. and , 29(3), 365–371. , J., , S., & , B. (2017). A New Recycling Process for Tungsten Soft Scrap That Employs a Mechanochemical Reaction with Sodium Hydroxide. Metals, 7(7), 230. Llusar, M., Forés, A., Badenes, J. A., Calbo, J., Tena, M. A., & Monrós, G. (2001). Colour analysis of some cobalt-based blue pigments. , 21(8), 1121–1130. (00)00295-8 Mathieux, F., Ardente, F., Bobba, S., Nuss, P., Blengini, G., , P., …Solar, S. (2017). Critical raw materials and the circular economy - Background report. , H.E, State-of-the-art in reuse and recycling of lithium-ion – A research review, 2019, gripande/state-of-the-art-in-reuse-and-recycling-of-lithium-ion-batteries- 2019.pdf Meng, Q., , Y., & , P. (2017). Use of glucose as reductant to recover Co from spent lithium ions . , 64, 214–218. Meng, Q., , Y., & , P. (2018). A combined process for cobalt recovering and cathode material regeneration from spent LiCoO2batteries: Process optimization and kinetics aspects. , 71, 372–380. Ogura, K., & Kolhe, M. (2017). Battery technologies for electric vehicles. Electric Vehicles: and Challenges, 139–167. BILAGA 2 FOU OM ÅTERVINNING AV INNOVATIONSKRITISKA METALLER OCH , C. , Marmier, C., , A., Schüler, P., Schleicher, D., Degreif, T.,, V. (2016).