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產業技術評析
從4C產品中的電子礦山尋找寶物
發表日期：2016-11-09
作者：張致吉(工研院IEK)
摘要：
電子礦山中有非常多的寶貝，稀貴金屬是目前公認可回收再利用之價值較佳的標的。
全文：
一、電子礦山中的寶物-稀貴金屬
電子礦山中有非常多的寶貝，稀貴金屬是目前公認可回收再利用之價值較佳的標的。稀貴金屬指的是稀土的十五項元素以及金、銀、鈀、鉑、銠等貴重金屬，這些金屬原料廣泛應用於電子、家電、能源與傳統工業的電路板、零組件或終端產品上，雖然不像基礎金屬元素（例如銅）用量龐大，但卻多以添加方式提升其材料特性、電性功能或在重要接續點擔任低損耗轉接的重責大任，在講求輕薄短小諸多電子終端產品特性中扮演神奇的重要角色。我國因缺乏天然資源，大部分稀貴金屬物料是由國外進口，長期以來對於原料進口仰賴極深，當下游應用的電子終端產品達使用年限而損壞或成為廢棄物後，其中仍含有大量的稀貴金屬等高價值資源，經由回收處理雖已減少雜質數量，但由回收物資所取得的有價材料往往純度不足，尚須經過精煉純化，去除雜質並提升材料純度方能進入原來的生產體系中繼續使用。
二、了解有哪些寶物藏在電子礦山中
要了解電子礦山中有哪些寶物，可以從盤點資通訊產品設計與組裝找出稀貴金屬元素在電子產品中的應用脈絡與上下游關係得知（如圖一所整理）。
從稀貴原料應用到3C終端產品供應鏈中，可以清楚知道對於稀土元素的需求至少有：銪、鋱、鈰、鑭、釔、釓、鏑以及釹，其中銪、鋱、鈰應用在LED，鈰應用在玻璃基板製造，LED與玻璃基板是組裝成液晶面板不可或缺的元素；鑭、釔、釓應用在光學透鏡的製作，是相機模組的靈魂之窗；釹鐵硼磁石以及鏑是製造光碟機與馬達的關鍵元素；其他如鑭主要應用在鎳氫充電電池，銪、鋱、鏑是生產被動元件中積層陶瓷電容(MLCC)的必要元素，而在電子電路中一般最不可或缺的就是印刷電路板(PCB)，其組裝除了含有銅、鐵、鋁、錫、鉛外，更有金、銀、鈀與鉑等貴金屬。
稀貴元素的應用範圍廣泛，由於近數十年來我國產業發展重點以3C電子產品與零組件見長，衍生自製上游零組件或相關材料都以3C電子所需為優先，近幾年從第4C-車用零組件的需求還可看到稀土元素在汽車電動化/輕量化與其關鍵零組件的機會還包括有：電動馬達加混合電動馬達，燈罩/擋風玻璃/鏡片/LCD螢幕之玻璃拋光、觸媒轉化器、燃油添加劑、車體金屬/懸吊彈簧/碟煞等，據統計類似豐田Prius的油電混合動力車，每部需用20~28磅稀土化合物。
資料來源:工研院IEK 整理(2016/11)
圖一 稀貴元素應用到4C終端產品供應鏈圖。
三、如何從礦山中挖出寶藏
電子終端產品蘊藏著許多高價值的稀貴金屬資源，在堆疊成山高的廢棄電子產品經由回收處理後，從回收的物資中所取得初階之有價金屬材料，絕大多數會因曾經被使用或因與其他金屬融合而純度不足，故尚須經過精煉純化並去除雜質，才能提升其材料純度，方能回到原來的生產體系中繼續貢獻其一己之力。對於金屬材料而言，精煉純化技術在「回收再利用的循環鏈」中扮演了重要角色，尤其對於稀貴金屬材料而言，將低純度（3N或以下）原料或將國內回收廢料藉由高純度提煉製程技術，取得高價值、高純度（3.5N或以上）材料，除了可降低對國外原料進口之依賴度外，更可提升回收技術與材料產品之附加價值。
然而上述的動作僅看到從循環體系運行中的最後一段去完成，若能從圖二所闡述的概念，在循環產業鏈的每一個分段過程裡，重新選定原物料，重新設計可回收的產品，在生產過程中將製程所產生的中間廢料或多餘的殘留物回收/分解/提煉或純化再利用，甚至可以更積極的從通路環節經營消費端回收概念，達到更高回收效率的結果，進而回到再循環的產業體制內才是循環經濟的理想境界。
資料來源:The European Committee for Standardization (CEN) and the European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC)，METI (2016/10)
圖二 理想的循環產業境界。
四、IEK View
地球資源有限，回收再利用的稀貴元素應用於我國產業中除了3C產業已穩固發展外，目前從相關消費性與通訊的應用，結合車用電子的發展已有部分元件(如高階/精密規格的被動元件)或影音終端產品亦逐漸注入，然而如何結合車用上游零組件供應商以及開發新終端產品的應用，形成新的產業運作模式是國內產業從材料設計到應用規格的上下游整合所應該關注的重點。
(本文作者為工研院IEK ITIS計畫產業分析師)
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