下水污泥、產業廢棄物轉變為電池材料,有助於落實減碳與資源安全

 

刊登日期:2026/4/14
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日本岩手縣工業技術中心開發出從下水污泥中回收磷並使用於鋰離子電池材料製造的技術;而東北大學與豐田自動車東日本等則積極推動從工業廢棄物中提取磷與鐵的研究。若此類從廢棄物提取材料的技術達到實用化並導入於電池製造,不僅有助於資源穩定供應,亦可降低生產過程中的溫室氣體排放。
 
岩手縣工業技術中心從下水處理產生的「焚燒灰」中提取磷,方法為加入鹽酸等水溶液後進行萃取,再與鐵反應合成鋰離子電池電極材料「磷酸鐵」。此技術可從焚燒灰中回收約50%的磷,並在相對低溫條件下製作出高純度的磷酸鐵。針對焚燒灰中含有的鋁、鋅、鉛等雜質,研究團隊透過調整溶液pH值加以去除,今後將持續推動脫水與純化技術的最佳化,並展開磷酸鐵品質評估與電池試作,以驗證商業可行性並進一步與在地企業合作推動實用化。
 
岩手縣每年產生約1,000噸的焚燒灰,其中約有百餘噸來自於植物或排泄物的磷。雖然焚燒灰主要應用做為水泥原料,但其高磷含量使其難以固化,若先行提取出磷,不僅可做為電池原料,也有助於提升水泥再利用效率。然而,焚燒灰中亦含有下水處理工程中使用的藥劑,因此對於僅從焚燒灰中提取磷的技術仍有其開發之必要。
 
目前磷酸鐵鋰(LFP)電池以中國為中心,廣泛應用於電動車與再生能源儲能系統。根據美國地質調查資料,2025年全球磷礦石產量中超過4成來自於中國,促使日本企業在資源取得上面臨地緣政治風險。此外,歐洲正逐步導入鼓勵使用回收電池材料的法規,相關技術開發需求也日益迫切。
 
岩手縣工業技術中心也表示「日本國內電池與汽車製造商已開始自主生產磷酸鐵鋰電池」。利用此次開發的新技術,或將可為這些企業供應從廢棄物中回收的磷與其他材料。另一方面,東北大學與豐田自動車東日本合作,從汽車製造過程產生的產業廢棄物「化學污泥」中回收磷與鐵,經過酸處理並去除鋅、錳等雜質後,成功製作出磷酸鐵並試作了小型電池。初步測試顯示,即使經過40次充放電循環,容量也幾乎未有衰減。未來將進一步將純度提升至95%以上,並計畫於2~3年內展開利用化學污泥之電池的工廠實證,首先將應用於堆高機與無人搬運車等設備。
 
在鋰資源回收方面,東北大學亦開發出從廢棄鋰離子電池中高純度分離鋰的新技術。研究團隊利用具有奈米級孔洞的膜材進行過濾,在幾乎不使用化學藥劑的情況下,即可高效率分離鋰離子,較於既有的酸鹼法大幅簡化了流程。
 
根據日本富士經濟調查指出,隨著電動車與再生能源的普及化,蓄電池市場持續擴大,預估至2040年全球市場規模將達56兆日圓,為2024年的2.3倍。然而,電池製造過程會排放大量二氧化碳。而史丹佛大學在2025年提出的報告指出,與開採新的稀有金屬相比,使用廢棄電池中的回收金屬可減少58%~81%的溫室氣體排放,用水量亦可減少72%~88%。因此,從廢棄物回收電池材料的技術將可望成為兼顧減碳與資源安全的關鍵發展方向。

資料來源: https://www.nikkei.com/article/DGXZQOSG105HI0Q6A210C2000000/
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