노트북이 금광인 이유

전자 폐기물이 증가하고 있습니다. 이제 영국 왕립 조폐국은 원자재에 대한 의존도를 줄이기 위해 노트북과 휴대폰에 숨겨진 귀금속을 추출하는 새로운 방법을 찾았습니다.

보안경과 흰색 실험실 가운을 착용한 채 보안 검색대를 통해 저는 사우스 웨일즈 카디프 근처의 왕립 조폐국(30개국 이상을 대상으로 수십억 달러의 동전을 만드는 것으로 세계적으로 유명한 곳)의 무대 뒤에서 촬영되었습니다. 영국의 공식 주화 생산업체인 왕립 조폐국(Royal Mint)은 2년 동안 전자 폐기물에서 금속을 회수하는 신비한 새로운 방법을 개발해 왔습니다.

내가 그녀의 작은 데모 실험실에 들어서자 지속 가능한 귀금속 전문 화학자인 Hayley Messenger는 여기에 라벨이 붙어 있지 않은 이유를 설명합니다. "모든 것은 비밀입니다!" 그녀는 조각난 회로 기판이 들어 있는 1리터 용량의 유리 플라스크에 '마법의 녹색 용액'을 ​​붓고 있다고 말합니다.

그녀와 화학자 및 화학 분석가 팀은 캐나다 스타트업인 Excir와 함께 버려진 노트북과 오래된 휴대폰 내부에서 발견된 인쇄 회로 기판에서 99%의 금을 추출하는 깨끗하고 에너지 효율적인 방법을 발명하고 특허를 받았습니다. . 올해 말, 영국 조폐국은 완전히 가동되면 매주 90톤의 회로 기판을 처리하고 매년 수백 킬로그램의 금을 회수할 수 있는 수백만 파운드 규모의 새로운 공장을 열 예정입니다 .

빛나는 혼합물이 거품이 나기 시작하면 메신저는 뚜껑을 닫은 다음 플라스크를 텀블링 기계에 올려 내용물을 흔듭니다. 단 4분 만에 금이 녹아 액체 속으로 침출됩니다.

"이 모든 일은 실온에서 발생하며 매우 빠릅니다."라고 메신저는 말합니다. 그는 이 화학 용액이 최대 20번까지 재사용되며 매번 용해된 금의 농도가 증가한다고 설명합니다.

또 다른 미스터리 용액을 추가하면 금은 다시 단단한 금속이 됩니다. 이 분말을 걸러내고 용광로에서 녹여 작은 크기의 덩어리로 만듭니다. 이 너겟은 펜던트 목걸이, 귀걸이, 커프스 단추로 제작될 수 있습니다. 그러나 이러한 재활용 귀금속의 진정한 아름다움은 이 매우 간소화된 화학 공정의 확장성에 있습니다.

영국 왕립 조폐국(Royal Mint)은 버려진 노트북과 오래된 휴대폰 내부에서 발견된 회로 기판에서 금을 추출하는 화학 기술을 허가받았습니다. (제공: The Royal Mint)

화학 용액

전자 폐기물(WEEE라고도 함)은 세계에서 가장 빠르게 증가하는 폐기물 흐름 입니다 . UN 환경 계획(United Nations Environment Programme)에 따르면, 매년 전 세계적으로 약 5천만 톤의 전자 폐기물이 생산되며 , 이는 지금까지 만들어진 모든 상업용 항공기보다 더 많은 무게입니다. 하지만 그 중 공식적으로 재활용되는 비율은 20%에 불과하며 , 대부분은 폐기되어 매립되거나 소각됩니다. 지난해 가격 비교 서비스인 USwitch의 연구에 따르면 영국은 1인당 전자 폐기물 배출량이 두 번째로 많았으며 노르웨이가 1위 , 미국이 8위를 차지했습니다.

더 많은 휴대용 장치와 빠른 전자 제품에 대한 수요가 증가함에 따라 전자 폐기물도 증가할 것입니다. 2019년 세계경제포럼(World Economic Forum)은 2050년까지 연간 전자 폐기물 생산량이 1억 2천만 톤으로 두 배 이상 증가할 것으로 추정했습니다.

모든 중요한 원자재와 마찬가지로 금은 유한한 자원이지만 현재 전 세계 금의 7%가 사용되지 않는 전자제품에 보관되어 있습니다 . 금 추출에는 일반적으로 전자 폐기물이 매우 조잡 하고 탄소 집약적인 공정을 통해 매우 높은 온도에서 제련되는 EU 또는 아시아로 장치를 수출하는 작업이 포함됩니다 .

메신저는 "우리는 현재 폐기물로 남아 있는 것들로부터 가능한 한 많은 귀금속을 회수하고 싶다"고 말했습니다. "우리의 초점은 제련보다 온실가스 배출을 훨씬 적게 발생시키면서 실온에서 효과적인 공정을 사용하여 영국 내에서 지속 가능한 방식으로 이 작업을 수행하는 것입니다."

Royal Mint의 상업 이사인 Mark Loveridge는 "우리가 폐기물을 생산한다면 이를 분류하는 것은 우리의 책임이어야 하며, 우리를 위해 분류하기 위해 다른 나라로 배송해서는 안 됩니다"라고 말합니다. 그는 지역화된 재활용 공장을 중심으로 전자 폐기물 공급망을 개발하면 버려진 전자 제품을 해상, 항공 및 육로로 운송하는 데 필요한 낭비 거리를 극적으로 줄일 수 있다고 말하며, 왕립 조폐국은 이를 세계화하려는 야망을 가지고 이미 전 세계 파트너들과 협의 중입니다. 기술.

나는 실험복을 주황색 안전모, 고가시성 재킷, 검정색 강철 발가락 부츠로 갈아입고 새로운 가공 공장으로 향합니다. 이 3,000평방미터(32,292평방피트) 규모의 공장 구석구석에는 수십 개의 거대한 덤피 백이 쌓여 있으며, 각각은 다채로운 회로 기판으로 채워져 있습니다. 이러한 제품은 노트북과 휴대폰에서 제거되어 전국 50개 전자 폐기물 공급업체 네트워크를 통해 공장으로 배송됩니다.

도착 시 회로 기판을 검사한 후 이 원재료를 거대한 다색 기계에 넣는 대형 은색 호퍼에 넣습니다. 이 공장 설치를 감독하고 있는 제조 혁신 이사 Tony Baker는 회로 기판이 기계적으로 분리되고 부서지기 때문에 금이 아닌 구성 요소는 한쪽에 보관되고 USB 포트와 같은 금 함유 부품은 모두 한쪽으로 치워진다고 설명합니다. 디지털 방식으로 감지되어 500리터(110갤런) 반응기로 보내집니다. 여기에서 "마법의 녹색 용액"이 훨씬 더 큰 규모로 추가되고, 금사를 추출하고, 다시 너겟이 생성됩니다.

처음에는 금이 아닌 물질이 너무 많이 제거되기 때문에 Baker가 설명하는 것처럼 화학 처리는 금이 포함된 조각에만 적용됩니다. 영국 조폐국에서 사용하는 원자재는 노트북 전체나 휴대폰 전체가 아닌 회로 기판으로 구성됩니다. 금이 추출되면 남은 비금 구성 요소는 모두 재사용을 위해 공급망의 다른 부분으로 보내지므로 낭비되는 일이 없습니다. Loveridge에 따르면 금 함량은 공급원료에 따라 60ppm에서 900ppm 사이로 다양합니다. 

전자 폐기물에서 추출한 금 덩어리는 팔찌, 목걸이, 커프스 단추로 만들어집니다. (제공: Carl Wilson / DIY Creative)

현재 영국 왕립 조폐국의 폐기물 재처리 공장은 상대적으로 작은 규모의 금 재활용만을 전문으로 하고 있지만, 이 시스템이 확장됨에 따라 궁극적으로 동일한 회로 기판 원자재에서 다른 귀금속을 확장하고 회수하는 것이 목표입니다. 그리고 남은 플라스틱이나 유리섬유가 처리될 때 생산된 에너지의 일부는 조폐국의 자체 지역 에너지 플랜트에 공급되는 합성 가스로 변환되어 현장에서 전기와 전력을 생산하는 데 직접 사용됩니다. 이는 전체 제조 현장을 운영하는 데 필요한 전력의 70%를 태양광, 풍력, 열병합 발전, 배터리 저장 등 재생 가능 에너지를 통해 생산하려는 회사 계획의 일부입니다.

Excir 화학을 적용하여 더욱 다양한 귀금속을 회수할 수 있고 전체 시스템이 현지에서 생산된 재생 가능 에너지로 운영될 수 있다면 전국의 다른 정유소에서 이를 저영향 방식으로 복제하고 전자 폐기물을 전환할 수 있는 여지가 있습니다. 수출되기 전에요. 가장 큰 과제는 전자 폐기물 공급업체 및 처리업체 네트워크가 집 근처에서 재사용을 우선시하고 장려하는 방식으로 성장하도록 보장하는 것이라고 Loveridge는 말합니다.  

Baker는 "처음부터 더 많이 분리할 수 있을수록, 더 적은 노력을 들이고 더 순수하고 더 나은 가치를 얻을 수 있습니다"라고 말합니다. "우리에게는 귀금속이 필요합니다. 이는 우리에게 재료 공급원으로서 매우 중요합니다. 그러나 단순히 금속을 꺼내고 나머지를 버리는 것이 아닙니다. 우리는 이러한 회로 기판의 모든 부품을 위한 집을 찾고 싶었습니다."

우리가 폐기물을 생산한다면 그것을 분류하는 것은 우리의 책임이어야 하며, 그것을 다른 나라로 배송해서는 안 됩니다 - 마크 러브리지

금이 제거되면 남은 것은 금이 아닌 전자 폐기물과 함께 미세한 입자로 분쇄됩니다. 그런 다음 다른 분수로 나뉩니다. 구리 정광, 강철 및 주석 통은 판매되어 재사용을 위해 전문 재활용 업체에 보내지고, 남은 유리 섬유를 처리하면서 남은 숯은 지역 시멘트 공장으로 이동됩니다. 화학 공정에 사용되는 침출액도 최대 20회 재사용되면 재활용을 위해 배출됩니다. Loveridge는 완전히 작동되면 폐기물 제로가 목표가 될 것이라고 말합니다.

회로 기판과 같은 기존 폐기물에서 귀금속을 회수하는 도시 채굴이 급성장하는 추세이며 확실히 이용 가능한 전자 폐기물이 많이 있습니다.

Recycle Your Electricals 캠페인 을 진행하는 비영리 단체인 Material Focus의 대외 관계 책임자인 Kate Hinton은 영국 가정이 약 190,000톤에 달하는 3,100만 개의 오래된 노트북을 포함하여 5억 2,700만 개의 소형 오래된 전기 제품을 비축하고 있다고 지적합니다 . 미국에서는 매년 6천만 달러(4700만 파운드) 상당의 금과 은이 들어 있는 휴대전화가 버려지고 있습니다 . 로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 2022년 보고서에 따르면 지금으로부터 10년 후에는 미국에서 매년 10억 개 이상의 전자 장치가 폐기될 수 있으며, 이러한 전자 장치는 현재 미국에서 채굴되는 금 양의 약 절반의 원천이 될 수 있습니다.

전문가들은 금속이 " 탁월하게 재활용 가능 "하다고 주장합니다. 특히 아주 적은 양의 금을 얻기 위해 광석을 채굴하는 데 드는 환경 비용이 엄청나기 때문입니다.

이미 미국에 본사를 둔 보석상인 Ring Bear는 회수된 금을 사용하여 작업하고 있습니다. Pandora는 2025년까지 재활용 금과 은만 사용한다는 목표를 세웠습니다 . 도쿄 올림픽 에서는 600만 개의 휴대폰과 약 72,000톤의 전자 폐기물에서 금속을 추출하여 5,000개의 금, 은, 동메달을 만들었습니다  .

전자 폐기물 재활용이 사회적 표준이 되기를 바라는 Hinton은 매년 155,000톤의 소형 전기 폐기물이 버려지고 있다고 말합니다. 그녀는 재활용이 모든 문제를 해결하지는 못한다는 점을 인정하지만, 미래의 녹색 기술을 만드는 데 필요한 기본 재료를 낭비하는 것은 "미친 짓"인 것 같다고 말합니다.

"우리는 스마트 기기를 스마트하게 만들거나 재생 가능 에너지를 작동시키려면 자원이 필요합니다. 현재 우리는 재활용되지 않기 때문에 너무 많은 기기를 잃어버리고 있습니다."라고 Hinton은 말합니다. "기술의 문제점은 그것이 우리에게 놀랍고, 깨끗하고, 반짝이는 것처럼 제시된다는 것입니다. 그런데 우리는 그 안에 무엇이 있는지 전혀 생각하지 않습니다. 해당 기술이 작동할 수 있게 해주는 재료의 가치를 평가하고 [이러한 중요한 원자재]를 가능한 한 오랫동안 시스템을 유지해야 합니다."

2020년 도쿄 올림픽의 모든 메달은 재활용된 전자 폐기물로 만들어졌습니다. (제공: Getty Images)

전자 폐기물 재활용을 주류로 만들려면 혁신이 필요하다고 Hinton은 말합니다. "특히 구리로 가득 찬 충전기, 플러그, 케이블과 같은 소형 전기 제품의 경우. 왕립 조폐국이 하고 있는 일은 훌륭하지만, 금은 다른 모든 재료 중에서 아주 작은 부분입니다." 이를 위해서는 생산적이고 상업적인 프로세스를 개발하기 위해 연구 개발에 막대한 투자가 필요합니다. 기존 광산이 환경 및 사회적 영향에 대한 인식이 높아지면서 새로운 녹색 기술은 귀금속에 대한 보다 순환적인 경제 성장을 촉진할 만큼 확장될 수 있습니다.

이러한 전환을 가속화하는 데 있어 개척자는 거의 없습니다. 미국 회사인 New Gold Recovery 는 폐기될 광산 찌꺼기에서 금 입자를 추출하는 무독성 방법을 개발하고 있습니다. 영국 회사 N2S는 바이오 침출 기술을 사용하여 파쇄된 IT 장비에서 재료를 회수했습니다. 2021년에는 구리만 129톤을 회수했습니다 . 뉴질랜드와 호주에서는 녹색 화학 회사인 Mint가 유사한 저탄소 방식으로 전자 폐기물에서 금, 구리 등 다양한 금속을 추출하기 위해 도시 기반 바이오리파이너리 네트워크를 확장하고 있습니다. Mint의 시드니 기반 사업장은 호주 전체 인쇄 회로 기판 폐기물(약 3,000톤)의 약 25%를 처리할 예정이며, 2024년까지 영국으로 확장할 계획입니다.

Material Focus는 향후 보다 발전된 회수 기술이 개발되어 사용될 경우 매년 영국의 폐전기 제품에서 1,300만 파운드(16.6달러) 상당의 중요 원자재를 회수할 수 있을 것으로 추정합니다. Material Focus는 또한 이곳 사우스 웨일즈에서 처리되고 있는 것과 같은 회로 기판을 낭비를 줄이고 금, 은, 팔라듐과 같은 가장 귀중한 재료를 회수하기 위해 더 잘 처리해야 하는 핵심 구성 요소로 식별했습니다.

친환경 기술이 작동할 수 있는 재료를 소중히 여기고 시스템에 최대한 오래 유지하자 – 케이트 힌튼

왕립 조폐국의 비밀 화학 공식은 전자 폐기물에서 금 외에 팔라듐, 은, 구리와 같은 다른 귀금속을 회수할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 미래에는 보석류 외에도 많은 다른 제품을 만드는 데 사용될 수 있습니다. Loveridge는 특히 전기 자동차 및 재생 가능 에너지 생산에 바로 투입할 수 있는 중요한 재료를 회수할 수 있다는 전망에 흥미를 갖고 있습니다.

Loveridge는 "우리는 많은 양의 구리가 필요할 것이며 회로 기판의 구리 함량은 약 20%입니다."라고 말했습니다. "따라서 우리에게 금은 매우 중요하며 채굴된 금에 대한 의존도를 줄이는 것이 중요하지만 실제로 구리는 영국 내의 다른 조직에 매우 중요한 역할을 합니다. 그리고 우리는 여기서 직접 자원 생성을 시작할 수 있을 것입니다."

새 공장 부지 둘러보기가 끝나갈 무렵 Baker는 이렇게 말합니다. "우리는 한 사람의 폐기물이 다른 사람의 원료가 된다는 생각을 장려하려고 노력하고 있습니다."