好讀周報／廢燈管提煉稀土 28歲研究員獲選「十大青年發明家」

文／陳韻涵輯

瑞士蘇黎世聯邦理工學院28歲研究員瑪麗‧佩林（Marie Perrin）成功研發出有效從廢棄燈管中回收稀土（rare earth）元素「銪」（europium）的辦法，這種方式比既有的回收技術更快速、潔淨且永續，有助推動關鍵稀土材料的循環經濟，擴大回收規模後可望降低各國及業界對採礦與進口需求的高度依賴。

●開採1噸 產生2000噸毒物

歐洲專利局「青年發明家」官網介紹，稀土元素廣泛用於智慧型手機、LED顯示器、風力發電機和電動車，整體需求日益增加。然而，稀土元素的開採、提煉與加工極不環保，每開採1噸稀土，就會產生多達2000噸的有毒廢物，其中包括1噸的放射性物質。

歐洲國家目前所需的稀土幾乎完全仰賴進口，回收利用的稀土元素不及1%。傳統的回收程序需要使用有毒化學物質、大規模批量操作，以及少則100道、多則上看1000道的重複、循環工序，才能達到有回收意義的高純度。

佩林在指導教授穆吉爾（Victor Mougel）的協助之下，簡化稀土回收的步驟並提高其效率。

●特製萃取劑 提高分離效率

蘇黎世聯邦理工學院無機化學系助理教授穆吉爾與佩林使用特製的「萃取劑」改變元素的溶解度，提高分離各種元素的效率。

佩林以回收「銪」為例，首先拆解日光燈，提取含有稀土元素的磷光粉，同時安全地去除汞。將磷光粉溶於酸中，形成富含稀土元素的溶液；之後加入含硫分子（四硫代鎢酸配體），促成氧化還原反應，形成富含銪的金色沉澱物，而另一種稀土元素「釔」（yttrium）則會繼續溶在溶液中。用草酸銨在水中過濾、分離前述溶液中的固體銪之後，透過鍛燒產生氧化銪，完成整個回收程序，且萃取劑可重複使用。

●自主回收稀土 減進口依賴

路透報導，佩林與穆吉爾的高效率稀土回收方法，在歐盟國家大力推動稀土金屬之際備受矚目。稀土目前僅由少數國家開採與精煉，稀土供應的穩定性則受到地緣政治與國際貿易關稅的影響，這讓歐洲國家希望自主回收稀土，擺脫對稀土進口的依賴。

佩林表示，這項創新的稀土回收方法，可以幫助歐盟實現2023年通過的「關鍵原物料法」（Critical Raw Material Act）預訂目標。該法案規定，時至2030年，歐盟境內關鍵原料的開採量必須占所有需求量的10%，加工煉製占40%，回收再生占25%。屆時，任何一項關鍵原料在所有價值鏈環節上，來自單一第三國的供應量不得超過65%。

歐盟執委會今年春季公布的47個計畫中，有22個鋰礦精煉廠或鋰電池回收處理廠，12個與鎳有關，11個為石墨烯，10個與鈷相關，總計在歐盟所列的17項關鍵原料中涵蓋14項，許多是電動車等能源轉型的重要材料。

全球顧問諮詢公司「艾睿鉑」（AlixPartners）指出，稀土金屬市場目前由中國主導，北京政府控制著全球近7成的稀土礦開採量，以及逾8成的精煉產能。

佩林表示，成功研發高效率的稀土回收辦法後，下一個目標是與產業夥伴合作，擴大此技術的規模，最終實現各個工廠自主回收（稀土）的能力。

●其人其事／化學家母親啟蒙 最崇拜居禮夫人

28歲的佩林研發出有效從電子廢棄物中回收稀土的方法，獲得歐洲專利局評選為2025年「全球十大青年發明家」之一。她自述成長過程中崇拜居禮夫人，且受到化學家母親的影響，立志走進理工領域當科學家。

佩林的父母是法國人，她美國德州休士頓出生，在法國成長，她分別在法國巴黎綜合理工學院和美國麻省理工學院取得碩士學位，隨後在瑞士蘇黎世聯邦理工學院攻讀博士，畢業後留在該校當研究員並創立「REEcover」公司推廣稀土回收技術。

談到研究動機，佩林表示她的成長過程中深受居禮夫人和化學家母親的啟發。她說：「我媽是我所認識的最棒化學家，從小我就決定走科學道路。」

在攻讀博士期間，佩林接受穆吉爾的指導，原先聚焦研究利用稀土元素淨化水源和肥料再生，但他們發現稀土元素獨特的分離特性，讓她決定改變研究方向，轉向稀土元素回收。

●看問題／難開採且環境代價高 中國管制出口當籌碼

美中貿易戰期間，中國以稀土出口管制作為強大的談判籌碼，交換美國收回反制措施並允許中國留學生繼續在美求學。稀土究竟是哪些元素，而它們真的如此稀有或難以開採嗎？

稀土元素由17種元素組成，包括15種銀白色鑭系金屬（lanthanoids），以及鈧和釔。

中國擁有全世界48%的稀土蘊藏量，總產量占全球69%，精煉稀土產量達87%，其中精煉稀土磁鐵產量達97%，精煉重稀土產量高達99%。除了中國外，巴西擁有世界第二大的稀土礦藏量（約23%），澳洲也有稀土礦場。

稀土其實並不罕見，部分元素甚至比鉛更常見。然而，稀土零星分布在地殼周圍，且常與其他礦物混合，因此很難在大型礦場中發現，開採成本與環境代價也很高。

美國也曾開採並冶煉稀土，但因為提煉過程會產生劇毒廢水和放射性物質，考量成本與環保法規，西方國家不再自行開採與提煉稀土，轉而向中國採購。