Znaczenie recyklingu katalizatorów samochodowych w kontekście odzysku metali z grupy platynowców

• Autorzy: Generowicz-Caba Natalia , Kulczycka Joanna , Nowaczek Agnieszka , Jurkowski Leszek , Yakoumis Iakovos

Identyfikatory

DOI

10.33223/ZN/2024/05,

Warianty tytułu

EN

Importance of recycling automotive catalytic converters in the context of recovery of platinum group metals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Coraz większa świadomość społeczna dotycząca emisji zanieczyszczenia powietrza, idących za tym skutków, jak również zaostrzanie norm i przepisów, ma bardzo duży wpływ na przemysł, transport i energetykę. Zastosowanie katalizatorów stanowi jedno z rozwiązań problemu minimalizacji emisji toksycznych związków i obniżenia ilości spalin emitowanych do atmosfery podczas spalania paliw w różnych środkach transportu. Katalizatory w swojej budowie zawierają kombinację trzech metali: Pt, Pd i Rh, które stanowią kluczowy element, minimalizujący emisję szkodliwych substancji. Ze względu na ciągły rozwój sektora motoryzacji i zwiększającą się ilość pojazdów, produkcja katalizatorów samochodowych jest największym sektorem popytu i zużycia PGM (metali z grupy platynowców). Większość badań i ekspertyz przewiduje, że w związku z tym przyszłe zapotrzebowanie na te krytyczne metale wzrośnie. Ciągnie to za sobą konieczność recyklingu katalizatorów i zawracania PGM w procesie produkcyjnym, tak aby minimalizować wydobycie ich ze źródeł pierwotnych.

EN

Increasing public awareness of air pollution emissions, the consequences that follow, as well as the tightening of standards and regulations, has a very strong impact on industry, transportation and energy. The use of catalysts is one of the solutions to the problem of minimizing the emission of toxic emissions and decreasing the amount of exhaust gases emitted to the atmosphere during the combustion of fuels in various means of transportation. In their construction, catalysts contain a combination of three metals, Pt, Pd and Rh, which are key elements that minimize harmful emissions. Due to the continuous development of the automotive sector and the increasing number of vehicles on the Polish market, the production of automotive catalysts is the largest sector of demand and consumption of PGMs (platinum group metals). Most studies and expert opinions predict that future demand for these critical metals will increase as a result. This brings with it the need to recycle catalytic converters and turn back PGMs in the production process, so as to minimize their extraction from primary sources.

Słowa kluczowe

PL

katalizatory; surowce krytyczne; PGM; recykling katalizatorów; GOZ

EN

catalysts; critical raw materials; PGM; catalysts recycling; CE

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 112
• Strony: 205--213
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Generowicz-Caba Natalia

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-1389-6628%3B

autor

Kulczycka Joanna

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-4377-5506

autor

Nowaczek Agnieszka

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-9920-9511

autor

Jurkowski Leszek

• Unimetal Recycling, sp. z o.o., Trzebinia

autor

Yakoumis Iakovos

• MONOLITHOS Catalysts and Recycling Ltd, Ateny, Grecja

• https://orcid.org/0000-0002-9018-7379

Bibliografia

• [1] [Online] https://www.autokult.pl/ [Dostęp: 25.01.2023].
• [2] [Online] https://www.usgs.gov/ [Dostęp: 7.12.2023].
• [3] Bahaloo-Horeh, N. i Mousavi, S. 2020 – Comprehensive characterization and environmental risk assessment of end-of-life automotive catalytic converters to arrange a sustainable roadmap for future recycling practices. Journal of Hazardous Materials 400, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123186.
• [4] Balcerzak, M. i Kaczmarczyk, M. 2001 – Rapid derivative spectrophotometric method for the determination of platinum in Pt-Ru/C catalyst using iodide media. Analytical Sciences 17(11), 1321–1324, DOI: 10.2116/analsci.17.1321.
• [5] Belcastro, E.L. 2012 – Life Cycle Analysis of a Ceramic Three-Way Catalytic Converter. The Virginia Polytechnic Institute and State University.
• [6] Bencs i in. 2003 – Bencs, L., Ravindra, K. and Van Grieken, R. 2003 – Methods for the determination of platinum group elements originating from the abrasion of automotive catalytic converters. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 58, s. 1723–1755, DOI: 10.1016/S0584-8547(03)00162-9.
• [7] Bloxham i in. 2021 – Bloxham, L., Brown, S., Cole, L., Cowley, A., Fujita, M., Girardot, N., Jiang, J., Raithatha, R., Ryan, M., Shao, E., Tang, B., Wang, A. i Xiaoyan, F. 2021 – The Pgm market report is written by Alison Cowley. 44.
• [8] Bocken i in. 2017 – Bocken, N.M.P., Ritala, P. i Huotari, P. 2017 – The Circular Economy: Exploring the Introduction of the Concept Among S&P 500 Firms. Journal of Industrial Ecology 21(3), s. 487–490, DOI: 10.1111/jiec.12605.
• [9] Bojanowska, M. 2005 – Wpływ antropogenicznej platyny na elementy środowiska. Acta Agrophysica 5(3), s. 535–541.
• [10] Che i in. 2011 – Che, J., Yu, J. i Kevin, R.S. 2011 – End-of-life vehicle recycling and international cooperation between Japan, China and Korea: Present and future scenario analysis. Journal of Environmental Sciences 23, s. S162–S166., DOI: 10.1016/S1001-0742(11)61103-0.
• [11] de Oliveira Demarco i in. 2020 – de Oliveira Demarco, J., Stefanello Cadore, J., Veit, H. M., Bremm Madalosso, H., Hiromitsu Tanabe, E. i Assumpção Bertuol, D. 2020 – Leaching of platinum group metals from spent automotive catalysts using organic acids. Minerals Engineering 159, DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106634.
• [12] Dyrektywa 2000/53/EC Parlamentu Europejskiego i Rady z 18 września 2000 w sprawie pojazdów wycofanych z eksploatacji.
• [13] Ellen MacArthur Foundation 2015. Delivering the circular economy a toolkit for policymaker. [Online] https://www.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/publications/EllenMacArthurFoundation_PolicymakerToolkit.pdf [Dostęp: 12.11.2023].
• [14] Espinoza i in. 2020 – Tercero Espinoza, L.T., Schrijvers, D., Chen, W.-Q., Dewulf, J., Eggert, R., Goddin, J., Habib, K., Hagelüken, C., Hurd, A.J., Kleijn, R., Ku, A.Y., Lee, M.-H., Nansai, K., Nuss, P., Peck, D., Petavratzi, E., Sonnemann, G., van der Voet, E., Wäger, P., Young, S.B. i Hool, A. 2020. Greater circularity leads to lower criticality, and other links betweencriticality and the circular economy. Resources, Conservation and Recycling 159, DOI: 10.1016/j.resconrec.2020.104718.
• [15] Fornalczyk, A. 2016 – Analiza możliwości wykorzystania magnetohydrodynamiki do intensyfikacji odzysku platyny ze zużytych katalizatorów samochodowych. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• [16] Helmers, E. 1997. Platinum emission rate of automobiles with catalytic converters. Environmental Science and Pollution Research International 4(2), s. 99–103, DOI: 10.1007/BF02986288.
• [17] Ilyas i in. 2020 – Ilyas, S., Srivastava, R., Kim, H. i Cheema, H. 2020 – Hydrometallurgical recycling of palladium and platinum from exhausted diesel oxidation catalysts. Separation and Purification Technology 248, DOI:10.1016/j.seppur.2020.117029.
• [18] Karhu i in. 2019 – Karhu, M., Bachér, M., Yli-Rantala, E., Huttunen Saarivirta, E., Cordones, P., Martel Martin, S. i Sanz, M.C. 2019 – Report on the Economic Assessment of Substitution Trajectories. [Online] http://scrreen.eu/wp-content/uploads/2019/06/SCRREEN-D5.3-Report-on-the-economic-assessment-of-substitution-trajectories.pdf [Dostęp: 15.12.2023].
• [19] Kirchherr i in. 2017 – Kirchherr, J., Reike, D. i Hekkert, M. 2017 – Conceptualizing the circular economy: An analysis of 114 definitions. Resources, Conservation and Recycling 127, s. 221–232, DOI: 10.1016/j.resconrec.2017.09.005
• [20] Kolodziej i in. 2007 – Kolodziej, M., Baranowska, I. i Matyja, A. 2007 – Determination of Platinum in Plant Samples by Voltammetric Analysis. Electroanalysis 19(15), s. 1585–1589, DOI: 10.1002/elan.200703876.
• [21] Krähenbühl i in. 2006 – Krähenbühl, U., Fragnière, C. i Haldimann, M. 2006 – An Environmental Case History of Platinum. CHIMIA International Journal for Chemistry 60(6), s. 337–337, DOI:10.2533/000942906777836336.
• [22] LBMA PALLADIUM. [Online] https://www.lme.com/Metals/Precious-metals/Palladium [Dostęp: 23.09.2023].
• [23] Limbeck i in. 2006 – Limbeck, M., Wamhoff, H., Rölle, T. i Griebenow, N. 2006 – Palladium-catalyzed α-arylation of ketones on solid support: scope and limitations. Tetrahedron Letters 47(17), s. 2945–2948, DOI: 10.1016/j.tetlet.2006.02.112.
• [24] Lough i in. 2005 – Lough, G.C., Schauer, J.J., Park, J.-S., Shafer, M.M., DeMinter, J.T. i Weinstein, J.P. 2005 – Emissions of Metals Associated with Motor Vehicle Roadways. Environmental Science & Technology 39(3), s. 826–836, DOI: 10.1021/es048715f.
• [25] Løvik i in. 2018 – Løvik, A.N., Hagelüken, C. i Wäger, P. 2018 – Improving supply security of critical metals: Current developments and research in the EU. Sustainable Materials and Technologies 15, s. 9–18, DOI:10.1016/j.susmat.2018.01.003.
• [26] Moldovan, M. 2007. Origin and fate of platinum group elements in the environment. Analytical and Bioanalytical Chemistry 388, s. 537–540, DOI: 10.1007/s00216-007-1234-y.
• [27] Moztota, B. 2010 – Structuring Strategic Design Management: Michael Porter’s Value Chain. Design Management Review 9(2), DOI: 10.1111/j.1948-7169.1998.tb00201.x.
• [28] Osterwalder, A. i Pigneur, Y. 2010. Business Model Generation: A Handbook for Visionaries, Game Changers, and Challengers.
• [29] Puig, A. i Alvarado, J. 2006 – Evaluation of four sample treatments for determination of platinum in automotive catalytic converters by graphite furnace atomic absorption spectrometry. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 61(9), s. 1050–1053, DOI: 10.1016/j.sab.2006.10.001.
• [30] Ravindra i in. 2004 – Ravindra, K, Bencs, L. i Van Grieken, R. 2004 – Platinum group elements in the environment and their health risk. Science of the Total Environment 318(1–3), s. 1–43, DOI: 10.1016/S0048-9697(03)00372-3.
• [31] Rok, B. 2019. Zamykanie obiegu zasobów to otwieranie możliwości biznesowych. [W:] M. Kracewicz (red). 15 polskich przykładów gospodarki o obiegu zamkniętym. Część IV (9–12). Forum Odpowiedzialnego Biznesu. [Online] https://odpowiedzialnybiznes.pl/wp-content/uploads/2019/11/FOB_15-przykladow-CSRwPL-GOZ.pdf [Dostęp: 21.11.2023].
• [32] Ryczkowski, J. 2003 – Katalizatory samochodowe. LAB 4, s. 13–19.
• [33] Torrejos i in. 2020 – Torrejos, R., Nisola, G., Min, S., Han, J., Lee, S. i Chung, W. 2020. Highly selective extraction of palladium from spent automotive catalyst acid leachate using novel alkylated dioxa-dithiacrown ether derivatives. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 89, s. 428–435, DOI: 10.1016/j.jiec.2020.06.015.
• [34] Trinh i in. 2019 – Trinh, H., Lee, J., Srivastava, R. i Kim, S. 2019 – Total recycling of all the components from spent auto-catalyst by NaOH roasting-assisted hydrometallurgical route. Journal of Hazardous Materials 379, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.120772.
• [35] Twigg, M.V. 2007 – Progress and future challenges in controlling automotive exhaust gas emissions. Applied Catalysis B: Environmental 70(1–4), s. 2–15, DOI: 10.1016/j.apcatb.2006.02.029.
• [36] Umicore Investor Presentation. [Online] https://www.umicore.com/storage/group/investor-presentation-october.pdf [Dostęp: 30.09.2023].
• [37] Xun i in. 2020 – Xun, D., Hao, H., Sun, X., Liu, Z. i Zhao, F. 2020 – End-of-life recycling rates of platinum group metals in the automotive industry: Insight into regional disparities. Journal of Cleaner Production 266, DOI:10.1016/j.jclepro.2020.121942.
• [38] Zhang i in. 2017 – Zhang, S., Ding, Y., Liu, B. i Chang, C.C. 2017 – Supply and demand of some critical metals and present status of their recycling in WEEE. Waste Management 65, s. 113–127, DOI: 10.1016/j. wasman.2017.04.003.
• [39] Zimmermann, S. i Sures, B. 2004. Significance of platinum group metals emitted from automobile exhaust gas converters for the biosphere. Environmental Science and Pollution Research International 11(3), s. 194–199, DOI: 10.1007/BF02979675.

Uwagi

Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej. Bezpieczeństwo energetyczne Polski i UE w świetle obecnej sytuacji gospodarczej świata / red. tomu: Katarzyna Stala-Szlugaj, Zbigniew Grudziński