Ru-катализаторы – это каталитические материалы, основным активным компонентом которых является Ru, значительно повышающие эффективность химических процессов за счёт снижения энергии активации реакции. В 2025 году команда исследователей из Университета Тохоку (Япония) разработала катализатор на основе Ru/диоксида церия, который позволил преобразовать 92% пластиковых отходов в топливо и химическое сырье при низкой температуре 200 °C, продемонстрировав уникальную ценность Ru в каталитических реакциях. Даже после того, как эти катализаторы становятся неэффективными, они по-прежнему содержат высокочистый металлический Ru, что делает их ключевым объектом переработки в цепочке поставок. Например, отходы рутениевого целевого материала при производстве полупроводников часто имеют чистоту 99,99%, в то время как рутениево-углеродные катализаторы в нефтехимической промышленности содержат приблизительно 3–5% рутения. Перерабатываемые рутениевые катализаторы, применяемые в промышленности, в основном делятся на три категории: гомогенные катализаторы для метатезиса олефинов (например, катализаторы Граббса), гетерогенные катализаторы на носителях (например, Ru/Al₂O₃) и новые структурированные катализаторы для гидрогенолиза (например, катализаторы на носителе из MXene). Перед переработкой требуется строгая классификация: отходы электронной промышленности быстро проверяются с помощью рентгенофлуоресцентной спектроскопии (РФС); фармацевтические катализаторы требуют проверки на наличие органических остатков; а аэрокосмические сплавы в первую очередь анализируются с помощью индуктивно-связанной плазмы (ИСП).
К 2025 году мировые цены на переработку рутениевых катализаторов будут дифференцированными по трем уровням. Цена на переработку высокочистого рутениевого порошка (≥99,99%) составит 28–30 долл. США/г, получаемого в основном из полупроводниковых мишеней и исследовательских отходов. Среди промышленных отходов цена на переработку анодных катализаторов водородных топливных элементов, благодаря своему чистому составу, сохранится на уровне 20–23,5 долл. США/г; в то же время цена на переработку рутениево-углеродных катализаторов с нефтеперерабатывающих заводов (содержание рутения 0,5–2%) снизится до 18–22 долл. США/г из-за примесей углерода.
Колебания цен обусловлены тремя факторами: ежедневные колебания цен на Лондонском рынке платины и палладия (LPPM). Цена рутения может достигать ±15%, напрямую влияя на рынок вторичной переработки; что касается затрат на очистку, то лом, содержащий примеси тяжёлых металлов, облагается дополнительной платой за удаление примесей в размере 15%; с точки зрения политики, переработанные рутениевые катализаторы, сертифицированные в рамках Механизма регулирования выбросов углерода ЕС (CBAM), могут продаваться по премиальной цене в размере 500–800 долларов США за тонну. Международные компании, такие как Heraeus, предлагают услуги «круглосуточной фиксации цен» для хеджирования рисков волатильности фьючерсных цен.
Другие материалы, связанные с ценами на переработку драгоценных металлов:
Катализаторы на основе драгоценных металлов в морской технике
Удивительные цены на переработку стоматологического металлолома
Водородная энергетика: электролизёры с протонообменной мембраной используют катализаторы с покрытием Ru, при этом для одного блока объёмом 1000 стандартных кубических метров требуется 30–50 граммов Ru. К 2030 году мировая установленная мощность электролизёров, по прогнозам, достигнет 100 ГВт, а годовой спрос на Ru превысит 10 тонн.
Химический синтез: Ru-катализаторы обеспечивают 95% селективности в производстве акриловой кислоты, что на 40% выше, чем у традиционных медных катализаторов. На каждой производственной установке ежегодно образуется около 2 тонн отработанного катализатора, содержащего около 1,5% Ru.
Модернизация пластика: двумерные Ru-катализаторы, загруженные MXene (Ru@P-MXene), достигают скорости гидрогенолиза 914,9 гC₅–C₃₅ гRu¯¹ ч¯¹ для пластиков ПЭНП, при этом селективность по жидкому топливу превышает 80%.
Производство электроники: слои с рутениевым покрытием в фильтрах 5G повышают эффективность передачи сигнала, поскольку каждая базовая станция содержит около 2 граммов рутения. Во всем мире ежегодно из отработанных базовых станций можно извлечь более 500 килограммов рутения.
Передовые процессы переработки направлены на повышение эффективности и снижение энергопотребления. В Японии разработана система на основе диоксида рутения/церия, которая напрямую расщепляет полиолефиновые пластики при низкой температуре 200 °C, обеспечивая экономию энергии более 60% по сравнению с традиционными процессами при 900 °C. Японские исследователи используют кварцевые колонки в качестве носителей MXene, оптимизируя эффект удержания наночастиц рутения за счет регулируемого межслоевого расстояния (12–30 Å), увеличивая скорость диффузии молекул полиэтилена в три раза и достигая эффективности регенерации отработанных катализаторов 98,5%.
В гидрометаллургическом процессе компания Heraeus использует ионообменные смолы для селективной адсорбции ионов Ru, достигая степени извлечения более 99% из гальванических отходов, содержащих 0,1% Ru. Институт Ганьцзян Китайской академии наук разработал инновационную технологию микроволнового выщелачивания, которая сократила время обработки электронных отходов с 24 до 4 часов и снизила энергопотребление на 60%. Для высокотоксичных отходов гексахлоррутената аммония система плазменной плавки замкнутого цикла позволяет добиться практически нулевых выбросов отходящих газов.
Для выхода на рынок переработки рутениевых катализаторов необходимо преодолеть три барьера: технологию, сертификацию и каналы сбыта. Технология: Возможность переработки высокочистых рутениевых мишеней с заводов по производству полупроводников; для фармацевтических катализаторов требуется дополнительное оборудование для пиролиза органических материалов. Квалификационные требования: европейский и американский рынки требуют наличия лицензий на переработку опасных отходов (например, сертификат Агентства по охране окружающей среды США, RCRA), а переработка хлорированных рутениевых соединений требует сертификации системы охраны окружающей среды по стандарту ISO 14001.
Выбор операционной модели:
1. Региональные компании по сбору отходов: заключают договоры на утилизацию отходов с местными заводами по производству пластин/химическими предприятиями, уделяя особое внимание оптимизации логистики переработки рутениевых катализаторов. Например, в Германии принята модель «лизинг-переработка катализаторов», при которой клиенты вносят залог за аренду рутениевых катализаторов, а после утилизации переработчик оплачивает сбор отходов.
2. Специализированные аффинажное производство: инвестируйте в печи водородного восстановления (1200 °C) и линии электролитического рафинирования для очистки сырого рутения до 99,99%. Замкнутая система Heraeus на заводе в Теннесси обеспечивает 98%-ную степень извлечения, а выбросы углекислого газа на 97% ниже, чем при добыче рутения.
3. Партнерство с каналами сбыта: участвуйте в системе ценообразования Лондонского рынка платины и палладия (LPPM) или воспользуйтесь цифровой торговой платформой Heraeus для получения информации о ценах в режиме реального времени. Прогнозируется, что к 2025 году объём мирового рынка переработки рутения достигнет 5,37 млрд долларов США, а компании, соблюдающие технические требования, будут получать валовую прибыль более 30%.
4. Сотрудничество с малыми и средними предприятиями: МСП не хватает капитала для поддержания длительных циклов расчётов. Оптимальным вариантом является сотрудничество с крупными заводами по переработке драгоценных металлов, такими как DONGSHENG, которые предлагают короткие циклы расчётов. Как правило, циклы платежей DONGSHENG контролируются в течение 24–48 часов.
Язык
