ตัวเร่งปฏิกิริยา Ru เป็นวัสดุเร่งปฏิกิริยาที่มี Ru เป็นองค์ประกอบสำคัญ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการทางเคมีอย่างมีนัยสำคัญโดยการลดพลังงานกระตุ้นปฏิกิริยา ในปี พ.ศ. 2568 ตัวเร่งปฏิกิริยา Ru/ซีเรียมไดออกไซด์ ซึ่งพัฒนาโดยทีมงานจากมหาวิทยาลัยโทโฮกุ ประเทศญี่ปุ่น ได้เปลี่ยนขยะพลาสติก 92% เป็นเชื้อเพลิงและวัตถุดิบเคมีที่อุณหภูมิต่ำ 200°C ซึ่งแสดงให้เห็นถึงคุณค่าอันเป็นเอกลักษณ์ของ Ru ในปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้จะไม่ได้ผลแล้ว แต่ก็ยังคงประกอบด้วยโลหะ Ru ที่มีความบริสุทธิ์สูง ทำให้ Ru เป็นเป้าหมายสำคัญในห่วงโซ่อุปทานการรีไซเคิล ตัวอย่างเช่น ขยะวัสดุเป้าหมาย Ru จากการผลิตเซมิคอนดักเตอร์มักมีความบริสุทธิ์ 99.99% ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยา Ru-carbon ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีมี Ru-carbon ประมาณ 3-5% ตัวเร่งปฏิกิริยา Ru ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในงานอุตสาหกรรมแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก ได้แก่ ตัวเร่งปฏิกิริยาเนื้อเดียวกันสำหรับการเมทาเทซิสของโอเลฟิน (เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยา Grubbs) ตัวเร่งปฏิกิริยาเฮเทอโรจีเนียสที่รองรับ (เช่น Ru/Al₂O₃) และตัวเร่งปฏิกิริยาโครงสร้างใหม่สำหรับไฮโดรจิโนไลซิส (เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาที่รองรับ MXene) จำเป็นต้องมีการจำแนกประเภทอย่างเข้มงวดก่อนการรีไซเคิล: ขยะอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์จะถูกคัดกรองอย่างรวดเร็วโดยใช้สเปกโทรสโกปีการเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ (XRF) ตัวเร่งปฏิกิริยาทางเภสัชกรรมจำเป็นต้องทดสอบสารตกค้างอินทรีย์ และโลหะผสมสำหรับอากาศยานจะถูกจัดลำดับความสำคัญสำหรับการวิเคราะห์โดยใช้พลาสมาที่เชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำ (ICP)
ภายในปี พ.ศ. 2568 ราคารีไซเคิลตัวเร่งปฏิกิริยา Ru ทั่วโลกจะมีความแตกต่างกันสามระดับ ผง Ru ที่มีความบริสุทธิ์สูง (≥99.99%) จะมีราคารีไซเคิลอยู่ที่ 28-30 ดอลลาร์สหรัฐ/กรัม ซึ่งส่วนใหญ่มาจากวัสดุเป้าหมายเซมิคอนดักเตอร์และของเสียจากการวิจัย ในบรรดาของเสียเกรดอุตสาหกรรม ตัวเร่งปฏิกิริยาขั้วบวกเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน เนื่องจากมีองค์ประกอบบริสุทธิ์ จะคง ราคารีไซเคิลตัวเร่ง ปฏิกิริยา Ruไว้ที่ 20-23.5 ดอลลาร์สหรัฐ/กรัม ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยา Ru-carbon จากโรงกลั่นปิโตรเลียม (มี Ru 0.5%-2%) จะมีราคารีไซเคิลลดลงเหลือ 18-22 ดอลลาร์สหรัฐ/กรัม เนื่องจากมีคาร์บอนเจือปน
ความผันผวนของราคาเกิดจากปัจจัยสามประการ ได้แก่ ความผันผวนของราคารายวันใน ตลาด แพลตตินัมและแพลเลเดียมลอนดอน (LPPM) ซึ่งราคา Ru อาจสูงถึง ±15% ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อตลาดการกู้คืน ในส่วนของต้นทุนการทำให้บริสุทธิ์ เศษโลหะหนักที่มีสิ่งเจือปนจะต้องเสียค่าธรรมเนียมการกำจัดสิ่งเจือปนเพิ่มอีก 15% และในแง่ของนโยบาย ตัวเร่งปฏิกิริยา Ru รีไซเคิลที่ได้รับการรับรองภายใต้กลไกการปรับขอบเขตคาร์บอนของสหภาพยุโรป (CBAM) สามารถเรียกเก็บค่าพรีเมียมได้ 500-800 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน บริษัทระหว่างประเทศอย่าง Heraeus มีบริการ "ล็อกราคาตลอด 24 ชั่วโมง" เพื่อป้องกันความเสี่ยงจากความผันผวนของราคาฟิวเจอร์ส
เนื้อหาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับราคาการรีไซเคิลโลหะมีค่า:
อุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจน: เซลล์อิเล็กโทรไลซิสแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเคลือบ Ru โดยหน่วยมาตรฐานขนาด 1,000 ลูกบาศก์เมตร ต้องใช้ Ru ประมาณ 30-50 กรัม ภายในปี พ.ศ. 2573 คาดว่ากำลังการผลิตติดตั้งเซลล์อิเล็กโทรไลซิสทั่วโลกจะสูงถึง 100 กิกะวัตต์ โดยมีความต้องการ Ru มากกว่า 10 ตันต่อปี
การสังเคราะห์ทางเคมี: ตัวเร่งปฏิกิริยา Ru มีประสิทธิภาพการคัดเลือก 95% ในการผลิตกรดอะคริลิก ซึ่งดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงแบบดั้งเดิมถึง 40% แต่ละหน่วยการผลิตจะผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วประมาณ 2 ตันต่อปี ซึ่งมี Ru ประมาณ 1.5%
การอัพเกรดพลาสติก: ตัวเร่งปฏิกิริยา Ru ที่บรรจุ MXene สองมิติ (Ru@P-MXene) บรรลุอัตราไฮโดรจิโนไลซิสที่ 914.9 gC₅–C₃₅ gRu¯¹ h¯¹ สำหรับพลาสติก LDPE โดยที่มีการเลือกเชื้อเพลิงเหลวเกิน 80%
การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: ชั้นเคลือบ Ru ในตัวกรอง 5G ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ โดยสถานีฐานแต่ละแห่งมี Ru ประมาณ 2 กรัม ทั่วโลกสามารถกู้คืน Ru จากสถานีฐานที่ถูกทิ้งได้มากกว่า 500 กิโลกรัมต่อปี
กระบวนการรีไซเคิลที่ทันสมัยมุ่งเน้นการปรับปรุงประสิทธิภาพและลดการใช้พลังงาน ประเทศญี่ปุ่นได้พัฒนาระบบ Ru/ซีเรียมไดออกไซด์ที่แตกพลาสติกโพลีโอเลฟินโดยตรงที่อุณหภูมิต่ำ 200°C ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้มากกว่า 60% เมื่อเทียบกับกระบวนการแบบดั้งเดิมที่อุณหภูมิ 900°C ทีมงานในประเทศใช้คอลัมน์ซิลิกาเป็นตัวพา MXene เพิ่มประสิทธิภาพการกักเก็บอนุภาคนาโน Ru ผ่านระยะห่างระหว่างชั้นที่ปรับได้ (12-30 Å) เพิ่มอัตราการแพร่ของโมเลกุลโพลีเอทิลีนขึ้นสามเท่า และบรรลุประสิทธิภาพการฟื้นฟูที่ 98.5% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้ว
ในกระบวนการไฮโดรเมทัลลูร์จิคัล เฮราอุสใช้เรซินแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อดูดซับไอออนของ Ru อย่างเฉพาะเจาะจง ทำให้ได้อัตราการนำกลับมาใช้ใหม่มากกว่า 99% จากของเหลวเสียจากการชุบด้วยไฟฟ้าที่มี Ru อยู่เพียง 0.1% สถาบันกันเจียง สังกัดสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน (CAS) ได้พัฒนาเทคโนโลยีการชะล้างด้วยไมโครเวฟ ซึ่งช่วยลดเวลาในการจัดการขยะอิเล็กทรอนิกส์จาก 24 ชั่วโมงเหลือเพียง 4 ชั่วโมง และลดการใช้พลังงานลง 60% สำหรับขยะแอมโมเนียมเฮกซะคลอโรรูทีเนตที่มีพิษสูง ระบบการหลอมพลาสมาแบบวงปิดสามารถปล่อยก๊าซไอเสียได้เกือบเป็นศูนย์
การเข้าสู่อุตสาหกรรมรีไซเคิลตัวเร่งปฏิกิริยา Ru จำเป็นต้องสร้างอุปสรรคสามประการ ได้แก่ เทคโนโลยี การรับรอง และช่องทางการจัดจำหน่าย เทคโนโลยี: สามารถแปรรูป Ru ที่มีความบริสุทธิ์สูงจากโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ได้ ตัวเร่งปฏิกิริยาทางเภสัชกรรมจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ไพโรไลซิสสำหรับวัสดุอินทรีย์เพิ่มเติม คุณสมบัติที่เกี่ยวข้อง: ตลาดในยุโรปและอเมริกากำหนดให้ต้องมีใบอนุญาตกำจัดขยะอันตราย (เช่น ใบรับรอง RCRA ของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา) และการประมวลผลสารประกอบ Ru คลอรีนต้องได้รับการรับรองระบบสิ่งแวดล้อม ISO 14001
การเลือกแบบจำลองการดำเนินงาน:
1. ผู้รวบรวมขยะระดับภูมิภาค: ลงนามข้อตกลงการจัดการขยะกับโรงงานผลิตเวเฟอร์/โรงงานเคมีในท้องถิ่น โดยมุ่งเน้นการปรับปรุงระบบโลจิสติกส์การรีไซเคิลตัวเร่งปฏิกิริยา Ru ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด ยกตัวอย่างเช่น ในประเทศเยอรมนี มีการนำรูปแบบ "การเช่า-รีไซเคิลตัวเร่งปฏิกิริยา" มาใช้ โดยลูกค้าจ่ายเงินมัดจำเพื่อเช่าตัวเร่งปฏิกิริยา Ru และหลังจากกำจัดแล้ว ผู้รีไซเคิลจะเป็นผู้จ่ายค่ารวบรวมขยะ
2. โรงกลั่นเฉพาะทาง: ลงทุนในเตาเผารีดักชันไฮโดรเจน (1200°C) และระบบการกลั่นด้วยไฟฟ้า เพื่อกลั่น Ru ดิบให้มีความบริสุทธิ์ 99.99% ระบบวงจรปิดของ Heraeus ที่โรงงานในรัฐเทนเนสซี มีอัตราการสกัด Ru 98% และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่า Ru ที่ขุดได้ 97%
3. พันธมิตรช่องทางจำหน่าย: เข้าร่วมระบบกำหนดราคาตลาดแพลตตินัมและแพลเลเดียมลอนดอน (LPPM) หรือเข้าถึงแพลตฟอร์มซื้อขายดิจิทัลของ Heraeus เพื่อกำหนดราคาแบบเรียลไทม์ ภายในปี 2568 คาดการณ์ว่าตลาด รีไซเคิลรูทีเนียม ทั่วโลก จะมีมูลค่าถึง 5.37 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยบริษัทที่ปฏิบัติตามมาตรฐานทางเทคนิคจะมีอัตรากำไรขั้นต้นมากกว่า 30%
4. ความร่วมมือกับ SME: SME ขาดเงินทุนเพื่อรองรับวงจรการชำระเงินที่ยาวนาน การร่วมมือกับ โรงงาน รีไซเคิลโลหะมีค่าขนาด ใหญ่ เช่น DONGSHENG ซึ่งมีวงจรการชำระเงินที่สั้น ถือเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด โดยทั่วไป วงจรการชำระเงินของ DONGSHENG จะถูกควบคุมภายใน 24-48 ชั่วโมง
ภาษา
