从苹果创新开发机器人回收稀土，看企业如何实践ESG
2022-11-01 15:58阅读：
芮嘉玮／台湾中技社 科技暨工程研究中心 组长
二次大战后美国曾经主宰全球石油秩序并控制中东油田，但世纪交替，新能源时代来临，「稀有金属」一跃成为「新石油」。全世界对稀有金属了解的人可能不多，且应该都是相关产业的人；但活在这世上的人，只要不是与世隔绝，相信都用过稀有金属。稀有金属顾名思义是量很少，故稀有珍贵。另一涵义也可能是很难取得，但在各产业却有举足轻重的地位，而被称呼为关键（原）材料或者稀贵金属等。
Vander
Hoogerstraete等人于2014年曾指出有三种可能的方法来维持稀土供应[1]：（1）重新开放旧矿山，但这将需要大量时间；（2）用较便宜的稀土或者无稀土永磁材料取代最关键的稀土；（3）从生产废料以及弃置的电气和电子设备（报废产品）中回收稀土。因此，在稀土价格上涨和出口配额限制政策下，开发使用少量稀土或者不用稀土的新型永磁电机是大势所趋，甚至从报废产品回收稀土都是可行的因应策略。
科技巨擘力推回收技术
美国因发展高科技产业而成为主要的稀土消费国，在稀土供应链的投资不足导致多种原材料只能从中国等国家进口；从上游开采、炼制到中游的加工，都受中国牢牢掌控。长期以来，美国为摆脱稀土贸易往来被牵制的局面，除了开发中国境外的稀土资源，在替代及回收技术领域也积极寻求研发创新，用以开发稀土替代材料或者增加原材料利用率与加大回收利用率，以减少对中国稀土资源的依赖。美国总统拜登上任后，除了积极本土开采、扩大投资中国以外的稀土开采和加工公司，在稀土环保回收技艺方面，更是寄望科技巨头力推循环经济、贡献社会责任。为此，苹果公司（Apple
Inc.，以下简称Apple）已开
始要求供应链使用的稀土金属，要逐步从电子废弃产品回收而来。而电动车大厂特斯拉，也从回收技术着手布局最上游的金属原料来源。
稀土金属的回收再利用，从废弃产品中进行再生，将之取出再次成为原料的循环经济概念，已受到美国科技业的高度重视。美国近期在稀土回收方面的进展，尤以苹果公司的回收创新技术最为引人关注。
Apple回收机器人屡创佳绩呼应碳中和
Apple公司「循环供应链」（Circular Supply
Chain）的概念最早出现在2017年所发表的《环境责任报告》[2]。面对气候变迁的挑战刻不容缓，2019年Apple承诺到2030年对整体公司业务、制造供应链和产品生命周期实现碳中和目标。换言之，Apple出售的每台装置诸如iPhone、iPad、Mac
和Apple
Watch装置都将达到「净零碳排」。举例来说，在稀土回收技术方面，传统回收流程都采取非标准化的人工拆解方式，会有造成污染、回炉镕解后金属纯度不高、无法再生产等缺点。然而，Apple在回收流程设计上，系开发一系列回收机器人来拆解iPhone手机，并对稀土元素进行回收和分类；2016年的Liam[3]和2018年升级版Daisy[4]便是Apple回收机器人的经典代表作。2019年Apple发布的iPhone
11和iPhone 11 Pro系列所搭载的触觉引擎（Taptic
Engine）组件，系使用从旧iPhone设备中回收的稀土材料且100%完全采用回收的稀土元素制造，这使得Apple在维持稳定的稀土供应链上更具弹性，且富含经济效益。
根据美国商业杂志Fast Company的报导[5]，Apple的 iPhone
回收机器人位于Apple在德州奥斯汀的材料回收实验室（Materials recovery
lab）。一个Daisy机器人就有一个房间那么大，共有五个手臂，每小时可以拆解200部iPhone，一年间拆解了数十万部iPhone，从而可以获取内部有价值的材料进行回收。未来的产品将由可回收或可再生材料来制成，换言之，就是『从昨天iPhone中的材料可以回收再利用以制造明天的供应链的方式』，将成为Apple朝向循环经济愿景而努力的目标。再者，在Apple的气候路线图中，将透过一系列创新行动降低碳排放，而在产品回收创新方面，Apple现在的回收机器人已经进化到「Dave」，可拆卸iPhone的触觉引擎，据2020年7月21日苹果的新闻稿指出，「Dave」回收稀土元素和钨等关键材料的技术更佳，还可以回收钢材[6]。
Apple用于iPhone之稀土回收再利用专利技术
Apple于2020年12月取得了有关可磁化材料的固态沉积专利（美国专利号US10861629B1[7]），其涉及用于iPhone之稀土回收再利用技术。如图一所示，该专利主张一种例如iPhone手机之电子设备（1508），包括具有形成预定形状的腔（1530、1532、1534）的外壳；由可磁化颗粒形成之可磁化磁性组件（1510、1512）承载在空腔内，使得可磁化磁性组件填充空腔并呈现出空腔的尺寸和形状，其中磁性或可磁化材料的类型包括诸如钐钴或钕磁铁等稀土磁铁。该发明专利提供了有效利用稀土磁性材料的好处，包括从材料层加工出来的多余材料可以回收并用于后续的沉积工艺。此外，结构的期望形状、设计和构造可以根据需求制造并且不受预定尺寸或预磁化磁体形状的限制
图一、 具有嵌入式磁性材料/组件的电子设备侧视图
图片来源：US10861629B1
不仅如此，2021年7月Apple进一步与拥有稀土元素回收专利[8]的卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon
University，简称CMU）合作开发各种稀土回收解决方案[9]，其中包括苹果与卡内基梅隆大学的仿生机器人实验室合作开发出了机器学习模型，使机器人能够自学如何拆卸它们从未见过的设备，让回收机制能够有效地对电子废弃物进行分类。
Apple新款iPhone 12 Pro Max和iPhone 13 Pro
Apple于2020及2021年相继推出的新款iPhone手机：iPhone 12 Pro Max[10]和iPhone 13
Pro[11]，都是透过回收机器人Daisy有效地将iPhone装置拆解成不同的组件，并使用最新的拆卸机器人Dave迈出了下一步，将触感引擎（Tactile
Engine）拆卸以回收稀土元素和钨等材料。Apple制造的这二款新iPhone装置，在其所有磁铁中使用了100%回收的稀土元素，占整个装置中所有稀土元素总量的98%，这是史无前例的。随着新款iPhone的推出，Apple已加倍关注地透过其制造和交付流程减少碳排放。根据iPhone
13 Pro产品环境报告[12]（Product Environmental Report），Apple 制造的iPhone
13生命周期的碳排放来自84%的生产、12%的使用、3%的运输和
不到1%的报废处理。Apple更致力于使用碳生命周期评估来确定降低产品温室气体排放的机会，前后二代iPhone对128GB存储空间的碳足迹估值已从78公斤之二氧化碳排放量（CO2e）减少至69公斤。
观点：稀土回收永续思维 实践ESG企业责任
废手机里才是真正的矿山，同时要兼顾低碳排。循环经济不只是环境保护议题，更是经济发展议题。稀土金属的循环再利用牵涉到永续环境及产业的生存与发展，设法从地球上已经存在的iPhone回收稀土材料、创造循环再生经济，比起矿业公司使用开采、分离、冶炼过程造成环境成本将更具有意义。Apple致力于改善生产、报废处理和运输流程以减少对环境的影响，透过使用可再生或可回收材料以及可再生能源制造节能产品，在减少对气候变化的影响、保护重要资源和使用更安全材料等方面的进展，正显示其实现2030碳中和目标的愿景与雄心。循环经济重责大任，不分地域或公司大小，科技巨臂更是标竿典范而肩负起低碳排、爱地球的使命。低碳回收稀土金属技术成为新能源时代下的新商机。Apple使用回收的稀土，创造循环再生经济，更加显示其在ESG企业的永续责任受到认可。
完整文章请见：运用国际合作开发中国以外稀土供应链，设立稀土原料库存机制
本期所有文章请见：121期北美智权报
