美国关键金属提炼的新机遇：Nth Cycle 公司的创新之路
在当今全球经济格局中，关键金属的稳定供应对于国家的经济和安全至关重要。长期以来，中国在全球关键金属提炼领域占据主导地位，这使得美国面临着类似于 1970 年代依赖中东石油的困境。为了摆脱这种局面，美国需要一场技术革命，以确保国内关键金属的供应，这些金属对于电池、喷气发动机和电动机等至关重要。Nth Cycle 公司正致力于通过其创新的电解提取技术来改变这一现状。
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。该公司的目标是从工业废料和矿石中回收关键金属，利用其专利的高效电解提取技术，为美国打造一个更加安全可靠的金属供应链。
电解提取技术：从废水到关键金属
O’Connor 在杜克大学攻读博士学位期间，与 Plata 一起研究电解提取技术。她表示：“美国是一个资源极其丰富的国家，关键在于如何提取和转化这些资源以供利用。而精炼正是实现这一目标的关键环节。通过填补供应链中的这一空白，我们可以使美国成为世界上最大的关键金属生产国。”
自去年以来，Nth Cycle 已在俄亥俄州 Fairfield 的首个商业系统中生产钴和镍。该公司的模块化精炼系统使用电力而非化石燃料，部署速度远快于传统的金属精炼厂。Nth Cycle 的目标是在美国和欧洲部署其模块化系统，以建立新的材料供应链，为经济发展提供动力。
O’Connor 强调，大约 85% 的世界关键矿产都在中国提炼，这是一个经济和国家安全问题。即使在美国本土开采这些材料，例如密歇根州的镍矿，也需要运往海外进行提炼。这些材料是多种产业的必需品，从手机到汽车再到国防系统都依赖于它们。因此，关键矿产堪称“新石油”。
从废物中发现机遇
2014 年，O’Connor 和 Plata 参加了哈佛大学教授 Vecitis 的一次演讲，Vecitis 在演讲中介绍了其使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，在过滤器中形成结晶铜。演讲结束后，Plata 询问 Vecitis 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。最初的想法是：“我们是否可以使用这项技术来提取这些金属？” 后来，研究重点转移到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。
如今，制造商和电子垃圾处理厂将报废材料研磨成粉末，然后运往海外的大型化工厂，这些化工厂将金属加热成熔融液体，并通过一系列酸和碱进行处理，将废料提炼成纯净的金属。
Plata 解释说：“每一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。这使得在大型集中式设施之外实现经济效益变得困难，即使在大型设施中也是一项挑战。”
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大规模的提炼选择。
Nth Cycle 的解决方案：模块化精炼系统
Nth Cycle 并没有建造传统的化工厂，而是构建了一个模块化的精炼系统，称为“The Oyster”。该系统通过与回收商、矿商和制造商合作，降低成本、减少浪费并缩短上市时间。“The Oyster”利用电力、化学沉淀和过滤来生产与传统方法相同的金属精炼化学品。目前，该系统每年可以处理超过 3000 吨的废料，并可定制以生产不同的金属。
Plata 强调：“电解提取是回收金属最清洁的方法之一。”
Nth Cycle 获得了美国能源部的早期支持。2018 年，Plata 加入麻省理工学院后，Nth Cycle 成为麻省理工学院工业联络计划 STEX25 初创企业加速器的一部分。
Plata 解释说：“在麻省理工学院这样的地方，最重要的是创业生态系统和剑桥的‘硬科技’精神。这对于 Nth Cycle 的成功至关重要，也是我们将公司搬到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。”
在美国本土进行金属精炼
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以前曾在该镇的汽车和化工厂工作，但现在他们正在为 Nth Cycle 工作，该公司被称为美国首个商业废料镍精炼厂。
Plata 说：“O’Connor 在提升经济的同时提升人们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 将这种商业模式描述为精炼即服务，客户拥有最终产品。该公司正在寻求与废品场、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，但也已利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，但如果你拥有一项可以减少废物和排放的技术，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。”
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通过创新技术和战略合作，Nth Cycle 正在重塑美国的金属提炼行业，为关键金属的可持续供应开辟新的道路。这种模式不仅有助于减少对外国的依赖，还有助于环境保护和经济发展，为未来的工业生产奠定坚实的基础。
