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清华大学环境学院曾现来等ES&T：确保关键金属铟在高科技和可再生能源行业的安全供给

时间：2023-02-17 来源： 浏览：

清华大学环境学院曾现来等ES&T：确保关键金属铟在高科技和可再生能源行业的安全供给

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2023年2月3日，《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）在线发表了清华大学环境学院完成的题为“Securing Indium Utilization for High-Tech and Renewable Energy Industries”的研究成果。清华大学博士后Moisés Gómez为论文第一作者(水木学者，李金惠为指导教师)，曾现来为论文通讯作者。

铟以其独特的化学和机械性能，已成为当今世界的重要关键金属，广泛应用于电子、光伏、航空航天和制药等高科技和可再生能源行业。全球铟产量在过去三十年显著增加，从 1990 年的 118 吨增加到 2000 年的 450 吨、 2021 年的 926 吨，涨幅近 8 倍。工业上，铟主要作为锌精炼的副产品生产，其全球产量的 95% 来自闪锌矿。全球对铟的需求每年增长约 15% ，而锌产量年增长率预计仅为 1-3% 。这种失衡可能会推高铟价，并可能在中长期面临供应风险。由于铟的应用、经济重要性、稀缺性、以及缺乏替代品，美国、欧盟、日本等国家已将铟确定为关键材料。澳大利亚、韩国等国也将铟列为重要矿产。毫无疑问，铟对于社会向更可持续的未来发展具有重要意义。但问题是铟的供应是否足以满足其中长期的需求，如果不能，那如何应对？
图 1  全球铟金属 2010-2050 年的累计需求量演化
目前，并没有完整的方案以应对铟的全球可持续性问题。对此，该研究利用动态物质流分析，研究了 2010 年至 2020 年的铟行业演变，并估计了其在 2050 年之前的中长期需求，刻画减少铟损失的潜在途径和机制，并厘清其生命周期中的关键阶段循环。由于电子和光伏行业将在铟需求中发挥关键作用，该研究采用三种具有不同以光伏技术为主导的累积光伏容量情景（到 2050 年分别为 8.5 TW 、 14 TW 、 60TW ）来评估它们的铟需求。结果显示，液晶显示器和光伏面板将推动铟的未来需求，在三种情景下，其当前需求分别增加 2.2-4.2 、 2.6-7.0 、 6.8-38.3 倍，短缺威胁最早可能在下个十年发生。图 1 说明了报废含铟产品的循环经济与铟工业未来的可持续性高度相关，尤其是光伏太阳能电池板的部署。图 2 为全球 2010-2020 年铟的动态物质流；该研究结果表明，减少初级生产损失的措施、电子产品和太阳能电池板的创新和改进以及具有有效循环经济战略的铟回收，是促进和确保铟的未来可持续性的关键。
图 2  全球 2010-2020 年铟的动态物质流
本研究得到国家自然科学基金委员会“战略性关键金属超常富集成矿动力学”重大研究计划项目（ 92062111 ）的支持。
原文链接： Gómez, M.; Xu, G.; Li, J.; Zeng, X. Securing Indium Utilization for High-Tech and Renewable Energy Industries.  Environmental Science & Technology  2023 . DOI: 10.1021/acs.est.2c07169.

来源：生化环材BCEMers

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