美国关键金属提炼的新曙光：Nth Cycle公司的创新之路
在20世纪70年代，美国曾因依赖中东石油而面临经济困境。如今，中国在全球关键金属提炼领域占据主导地位，这与当时的石油危机有着惊人的相似之处。为了摆脱对外国的依赖，美国亟需在锂、钴、铜和稀土元素等关键金属的供应上实现自给自足。Nth Cycle公司应运而生，致力于通过创新技术重塑美国的金属提炼产业。
Nth Cycle由麻省理工学院（MIT）副教授Desirée Plata、首席执行官Megan O’Connor和首席科学家Chad Vecitis共同创立。该公司专注于利用其专利电解萃取技术，从工业废料和矿石中高效回收关键金属。O’Connor表示：“美国拥有丰富的资源，关键在于如何提取和转化这些资源。Nth Cycle的目标正是填补供应链中的这一空白，使美国成为全球领先的关键金属生产国。”
自去年以来，Nth Cycle已在俄亥俄州Fairfield市的商业系统中实现了钴和镍的生产。与传统的金属提炼厂不同，Nth Cycle采用模块化提炼系统，该系统以电力而非化石燃料为动力，大大缩短了部署时间。目前，该公司计划在美国和欧洲推广其模块化系统，以建立关键材料的新供应链，从而为经济发展提供动力。
O’Connor强调：“全球约85%的关键矿物都在中国提炼，这对美国的经济和国家安全构成了挑战。即使我们在这里开采矿物，也需要将其运往海外进行提炼。这些材料是多个行业的必需品，从手机、汽车到国防系统都离不开它们。关键矿物堪称是‘新石油’。”
从废料中挖掘机遇
2014年，O’Connor和Plata参加了Vecitis在哈佛大学举办的讲座。Vecitis在讲座中分享了他利用电化学过滤器去除制药废水污染物的工作。在研究过程中，他注意到该材料与金属发生反应，在过滤器中形成了结晶铜。Plata在讲座结束后向Vecitis提出了一个问题：是否考虑过将这种方法用于金属分离？Vecitis对此表示出了浓厚的兴趣。
当时，Plata和O’Connor正在研究水力压裂开采石油和天然气过程中产生的富含矿物质的废水。
O’Connor回忆道：“最初的想法是：我们能否利用这项技术提取这些金属？”
后来，他们的研究重点转向了利用该技术从电子垃圾中回收金属，包括旧手机、电动汽车和智能手表等。
目前，制造商和电子垃圾处理厂会将报废材料磨碎，然后运往海外的大型化工厂。这些化工厂会将金属加热成熔融液体，并使用一系列酸和碱将其提炼成纯金属。
Plata解释说：“每种酸和碱都需要作为危险品运输，而且制造过程会产生大量的温室气体和能源消耗。这使得经济效益难以平衡，只能在大型集中式工厂中进行，即使如此也面临着挑战。”
美国和欧洲拥有大量的报废材料，但这些材料分布分散，而且环境法规限制了西方国家的可扩展提炼方案。
为了解决这一问题，Nth Cycle的团队开发了一种名为“The Oyster”的模块化提炼系统。该系统可以与回收商、矿商和制造商位于同一地点，从而降低成本、减少浪费并缩短上市时间。“The Oyster”利用电力、化学沉淀和过滤等技术，生产出与传统方法相同的金属提炼化学品。目前，该系统每年可以处理超过3000吨的废料，并可根据需要定制生产不同的金属。
Plata表示：“电解萃取是回收金属最清洁的方法之一。”
Nth Cycle早期获得了美国能源部的支持。2018年，Plata加入MIT后，Nth Cycle成为了MIT工业联络计划的STEX25创业加速器的一员。
Plata解释说：“在MIT这样的地方，最重要的是创业生态系统和剑桥的‘硬科技’精神。这对Nth Cycle的成功至关重要，也是我们将公司迁至大波士顿地区的原因之一。能够获得人才和耐心资本是关键。”
金属提炼回流
Plata表示，她职业生涯中最自豪的时刻之一是去年在俄亥俄州Nth Cycle的首个混合氢氧化物（镍和钴）生产设施的破土动工仪式上。Nth Cycle在该工厂的许多新员工 ранее曾在该镇的汽车和化工厂工作，现在正在为Nth Cycle工作，Nth Cycle称其为美国首个商业废料镍提炼厂。
Plata说：“O’Connor在提升经济的同时提升人们地位的愿景是一种鼓舞人心的实践标准。”
Nth Cycle将拥有并运营其他Oyster系统，O’Connor将其商业模式描述为提炼即服务，客户拥有最终产品。该公司正在寻求与废品回收站、工业废品收集设施以及产生废物的制造商合作。
目前，Nth Cycle主要致力于从电池中回收金属，但也已使用其工艺从石油和天然气行业的废催化剂材料中回收钴和镍。展望未来，Nth Cycle希望将其工艺应用于最大的废物来源：采矿。
O’Connor说：“世界需要更多的关键矿物，如钴、镍、锂和铜。获得这些材料的唯一两个途径是回收和采矿，这两种来源都需要进行化学提炼。这就是Nth Cycle的用武之地。很多人对采矿持负面看法，但如果你拥有一种可以减少浪费和排放的技术，那么你就可以在美国等地区进行更多的采矿。这就是我们希望这项技术在西方世界产生的影响。”
Nth Cycle公司的成功要素
Nth Cycle公司的成功并非偶然，而是多方面因素共同作用的结果：
- 技术创新：Nth Cycle拥有的专利电解萃取技术，能够高效、清洁地从废料和矿石中回收关键金属，这使其在竞争激烈的市场中脱颖而出。
- 模块化提炼系统：Nth Cycle的“The Oyster”模块化提炼系统，可以与回收商、矿商和制造商位于同一地点，降低了运输成本和环境影响，提高了运营效率。
- 战略合作伙伴关系：Nth Cycle积极寻求与废品回收站、工业废品收集设施以及产生废物的制造商合作，建立了稳固的供应链和客户关系。
- 政府支持：Nth Cycle获得了美国能源部等政府机构的早期支持，这为其技术研发和商业化提供了重要的资金和政策保障。
- 人才优势：Nth Cycle拥有一支由麻省理工学院副教授、首席执行官和首席科学家组成的强大团队，他们在金属提炼、化学工程和创业领域拥有丰富的经验和专业知识。
Nth Cycle公司的未来展望
随着全球对关键金属需求的不断增长，Nth Cycle公司有望在未来取得更大的发展。以下是Nth Cycle公司未来可能的发展方向：
- 扩大生产规模：Nth Cycle计划在美国和欧洲推广其模块化系统，以建立关键材料的新供应链，满足不断增长的市场需求。
- 拓展应用领域：Nth Cycle目前主要致力于从电池中回收金属，但未来有望将其工艺应用于采矿等更大的废物来源。
- 技术升级：Nth Cycle将继续投入研发，不断改进其电解萃取技术，提高金属回收率和降低生产成本。
- 多元化融资渠道：Nth Cycle将积极寻求风险投资、政府补贴和战略合作伙伴等多元化融资渠道，为公司的发展提供充足的资金支持。
- 加强品牌建设：Nth Cycle将加强品牌建设，提高其在行业内的知名度和影响力，吸引更多的客户和合作伙伴。
对美国经济和环境的影响
Nth Cycle公司的技术和商业模式对美国经济和环境都具有重要意义：
- 增强经济竞争力：通过实现关键金属的自给自足，Nth Cycle有助于降低美国对外国的依赖，增强其在全球经济中的竞争力。
- 促进就业增长：Nth Cycle的生产设施将为当地创造就业机会，促进经济发展。
- 保护环境：Nth Cycle的电解萃取技术比传统的金属提炼方法更清洁、更环保，有助于减少污染和保护环境。
- 促进可持续发展：Nth Cycle通过从废料中回收金属，减少了对新矿产资源的需求，促进了可持续发展。
Nth Cycle公司的创新之路为美国关键金属提炼产业带来了新的曙光。凭借其先进的技术、模块化的系统和战略性的合作伙伴关系，Nth Cycle有望在美国乃至全球范围内建立起一个更具可持续性和竞争力的金属供应链。
