一份新报告揭示了如何提高关键材料的质量……

国家工程政策中心发布的一份新报告呼吁英国政府制定综合材料战略。该报告由英国皇家工程院委托编写，强调需要重复利用和回收关键材料，以提高经济安全并实现净零排放目标。

世界各地开采的矿产和金属对英国经济至关重要。其中包括制造电池所需的锂和用于生产钢合金的镁。

最近的供应链问题引起了人们对这些材料的可用性的担忧，预计需求将超过可用供应。一份新报告概述了可以采取的一系列措施，以减少该国对稀缺材料进口的依赖。

除了需要创建更加循环的经济外，该报告还建议将电动汽车 (EV) 电池的尺寸削减三分之一，以将锂需求削减 17%。据报道，到 2040 年，这将节省 7500 万吨锂矿石开采量。它还呼吁禁止一次性电子烟并建立国家材料数据中心来监控材料的消耗和使用。

合著者马克·恩泽（Mark Enzer）表示：“除非我们进行更多的回收并改变我们处理旧电子设备的方式，否则我们的环境状况和锂离子电池等物品的供应看起来很黯淡。”

不安全的材料供应链带来的威胁已经引起美国的高度关注。总部位于马萨诸塞州的材料公司 6K 使用其 UniMelt 微波等离子体技术将废旧电池矿物转化为阴极活性材料 (CAM)。这些材料然后出售给国内电池制造商，在美国形成循环供应链。 UniMelt 还可以将用过的部件和废金属加工成粉末用于 3D 打印。

新报告的主要建议

该研究由国家材料工程政策中心和净零工作组主席 Joan Cordiner 教授领导。她强调，英国​​必须解决“不可持续”的材料开采和消费做法。

英国严重依赖在世界各地开采并进口到该国的资源。除了相关的供应链问题外，作者还指出，采矿实践还会造成环境和社会问题。

稀土元素（例如钕、镨）和其他元素（例如铟、钴和铌）的浓度非常低。开采它们还需要清除大量的岩石和水，这使得采矿对当地环境非常有害。

社会危害还与关键材料的开采有关，侵犯人权的行为经常影响到工人。值得注意的是，钴对于电动汽车和电池、超级合金、固体氧化物电解槽和便携式电子产品的生产非常重要。在刚果，包括儿童在内的许多人在没有任何安全设备的情况下，通过不受监管的露天矿坑和隧道手动清除有毒物质。

为了解决这个问题，报告强调需要通过国际合作改进材料追踪。作者认为，英国政府应该使用数字护照等工具更仔细地衡量物质排放、污染和社会危害的全球影响。

报告称，对关键材料的需求不断增长，部分原因是基础设施和能源需求，以及英国到 2050 年实现净零排放的目标。作者认为，许多脱碳技术和基础设施都依赖于关键材料。因此，他们强调需要将英国经济的物质足迹减半，以避免过度消费并支持脱碳举措。

减少需求的设计投资被视为解决这一问题的关键。作者认为，政府和行业在规划基础设施系统转型时必须考虑物质需求。这将避免对稀缺或不稳定的物质资源的依赖。

该报告还指出，要建立更多的回收设施，可以回收风力涡轮机等设备。这些地点将能够收集有价值的材料，然后将其作为循环供应链的一部分进行回收。有人认为，设计激励措施和投资工程能力对于实现这一目标至关重要。

报告称，设计产品时考虑到可回收性至关重要，因为使用现有技术提取矿物既困难又昂贵。因此，尽管含有有价值的材料，大量电子垃圾最终还是被填埋了。据 Enser 称，每年产生 6200 万吨电子垃圾，而英国的人均生产量位居世界第二。

其他政策建议包括重申英国净零排放战略中减少 15% 能源需求的目标以及改善全国范围内的车辆充电基础设施。据报道，后者将支持小型电动汽车，这些汽车需要更小的电池，因此需要更少的材料。

它还强调了钠离子电池等替代技术的发展，以及深海海底采矿的持续暂停。

确保关键材料的供应链安全

科迪纳认为，英国“并不是唯一一个争夺这些有限矿产的国家”，其需求主要是由其在电池、能源系统和电子产品领域的突出地位推动的。

美国政府当然已经认识到这一问题的全球影响，并正在努力恢复产能。这些努力是由全球贸易问题和对环境可持续性的日益关注推动的。到2030年，美国锂离子电池产能将达到近1太瓦时。

6K是一家美国公司，目前正致力于为关键材料创建内部循环供应链。上个月，该公司在 Anzu Partners、Energy Impact Partners、LaunchCapital、Material Impact 和 Volta Energy Technologies 领投的 E 轮融资中筹集了 8200 万美元。这笔资金将用于扩大 CAM 生产和扩大 3D 打印金属粉末的加工。

6K 将利用这笔资金全面生产符合通货膨胀减少法案 (IRA) 的锂离子电池材料。它们将在位于田纳西州杰克逊的 PlusCAM 电池制造工厂使用 UniMelt 技术进行生产。据称，该工厂是世界上第一座等离子阴极制造工厂，提供低成本且可持续的电池材料生产，以支持美国的循环供应链。

今年早些时候，先进材料公司 6K 旗下子公司 6K Energy 与金属回收公司 Aqua Metals 签署了战略供应协议。两家公司正在努力创建锂离子电池材料的闭环供应链，据报道这将是全球首个此类供应链。

作为协议的一部分，Aqua 将从其位于里诺的 Sierra ARC 工厂采购回收电池材料。然后，6K 将在田纳西州杰克逊的 PlusCAM 工厂使用 UniMelt 将关键矿物转化回 CAM。

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图为南美洲智利阿塔卡马沙漠锂田的鸟瞰图。照片由国家工程政策中心/Shutterstock 提供。