Katalis Ru adalah material katalitik dengan Ru sebagai komponen aktif inti, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi proses kimia dengan mengurangi energi aktivasi reaksi. Pada tahun 2025, sebuah katalis yang dikembangkan oleh tim di Universitas Tohoku di Jepang—Ru/serium dioksida—mengubah 92% sampah plastik menjadi bahan bakar dan bahan baku kimia pada suhu rendah 200°C, menunjukkan nilai unik Ru dalam reaksi katalitik. Bahkan setelah katalis ini tidak lagi efektif, mereka masih mengandung logam Ru dengan kemurnian tinggi, menjadikannya target utama dalam rantai pasokan daur ulang. Misalnya, limbah material target Ru dari manufaktur semikonduktor seringkali memiliki kemurnian 99,99%, sementara katalis Ru-karbon dalam industri petrokimia mengandung sekitar 3–5% R. Katalis Ru yang dapat didaur ulang dalam aplikasi industri terutama terbagi dalam tiga kategori: katalis homogen untuk metatesis olefin (misalnya, katalis Grubbs), katalis heterogen yang didukung (misalnya, Ru/Al₂O₃), dan katalis terstruktur yang sedang berkembang untuk hidrogenolisis (misalnya, katalis yang didukung MXene). Klasifikasi yang ketat diperlukan sebelum daur ulang: limbah industri elektronik disaring dengan cepat menggunakan spektroskopi fluoresensi sinar-X (XRF); katalis farmasi memerlukan pengujian residu organik; dan paduan kedirgantaraan diprioritaskan untuk analisis menggunakan plasma terkopling induktif (ICP).
Pada tahun 2025, harga daur ulang katalis Ru global akan menunjukkan diferensiasi tiga tingkat. Serbuk Ru dengan kemurnian tinggi (≥99,99%) akan memiliki harga daur ulang sebesar 28–30 USD/g, terutama bersumber dari material target semikonduktor dan limbah penelitian. Di antara limbah industri, katalis anoda sel bahan bakar hidrogen, karena komposisinya yang murni, akan mempertahankan harga daur ulang katalis Ru sebesar 20–23,5 USD/g; sementara katalis Ru-karbon dari kilang minyak bumi (kandungan Ru 0,5%-2%) akan mengalami penurunan harga pemulihan menjadi USD 18-22 per gram karena adanya pengotor karbon.
Fluktuasi harga didorong oleh tiga faktor: fluktuasi harga harian di Pasar Platinum dan Paladium London (LPPM). Harga Ru dapat mencapai ±15%, yang berdampak langsung pada pemulihan pasar; Dalam hal biaya pemurnian, skrap yang mengandung pengotor logam berat dikenakan biaya tambahan penghilangan pengotor sebesar 15%. Dari perspektif kebijakan, katalis Ru daur ulang yang disertifikasi berdasarkan Mekanisme Penyesuaian Perbatasan Karbon (CBAM) Uni Eropa dapat memiliki premi sebesar $500–800 per ton. Perusahaan internasional seperti Heraeus menawarkan layanan "penguncian harga 24 jam" untuk melindungi diri dari risiko volatilitas harga berjangka.
Konten terkait harga daur ulang logam mulia lainnya:
Industri energi hidrogen: Sel elektrolisis membran pertukaran proton menggunakan katalis berlapis Ru, dengan satu unit berukuran 1.000 meter kubik standar membutuhkan 30-50 gram Ru. Pada tahun 2030, kapasitas terpasang sel elektrolisis global diproyeksikan mencapai 100 GW, dengan permintaan Ru tahunan melebihi 10 ton.
Sintesis kimia: Katalis Ru mencapai selektivitas 95% dalam produksi asam akrilik, peningkatan 40% dibandingkan katalis tembaga tradisional. Setiap unit produksi menghasilkan sekitar 2 ton katalis bekas per tahun, yang mengandung sekitar 1,5% Ru.
Peningkatan Plastik: Katalis Ru bermuatan MXene dua dimensi (Ru@P-MXene) mencapai laju hidrogenolisis sebesar 914,9 gC₅–C₃₅ gRu¯¹ h¯¹ untuk plastik LDPE, dengan selektivitas bahan bakar cair melebihi 80%.
Manufaktur Elektronik: Lapisan berlapis Ru pada filter 5G meningkatkan efisiensi transmisi sinyal, dengan setiap stasiun pangkalan mengandung sekitar 2 gram Ru. Secara global, lebih dari 500 kilogram Ru dapat didaur ulang dari stasiun pangkalan yang dibuang setiap tahunnya.
Proses daur ulang mutakhir berfokus pada peningkatan efisiensi dan pengurangan konsumsi energi. Jepang telah mengembangkan sistem Ru/serium dioksida yang secara langsung memecahkan plastik poliolefin pada suhu rendah 200°C, menghasilkan penghematan energi lebih dari 60% dibandingkan proses tradisional 900°C. Tim domestik menggunakan kolom silika sebagai pembawa MXene, mengoptimalkan efek pengurungan nanopartikel Ru melalui jarak antar lapisan yang dapat disesuaikan (12-30 Å), meningkatkan laju difusi molekul polietilena hingga tiga kali lipat, dan mencapai efisiensi regenerasi sebesar 98,5% untuk katalis bekas.
Dalam proses hidrometalurgi, Heraeus menggunakan resin penukar ion untuk menyerap ion Ru secara selektif, mencapai tingkat pemulihan melebihi 99% dari limbah cair elektroplating yang mengandung 0,1% Ru. Institut Ganjiang di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (CAIS) berinovasi dengan teknologi pelindian berbantuan gelombang mikro, yang mengurangi waktu pemrosesan limbah elektronik dari 24 jam menjadi 4 jam dan menurunkan konsumsi energi hingga 60%. Untuk limbah amonium heksaklororutenat yang sangat beracun, sistem peleburan plasma loop tertutup dapat mencapai emisi gas buang mendekati nol.
Untuk memasuki industri daur ulang katalis Ru, seseorang harus menetapkan tiga hambatan: teknologi, sertifikasi, dan saluran distribusi. Teknologi: Mampu memproses target Ru dengan kemurnian tinggi dari pabrik semikonduktor; katalis farmasi memerlukan peralatan pirolisis bahan organik tambahan. Terkait kualifikasi: Pasar Eropa dan Amerika mewajibkan kepemilikan lisensi pengolahan limbah berbahaya (misalnya, sertifikasi US EPA RCRA), dan pemrosesan senyawa Ru terklorinasi memerlukan sertifikasi sistem lingkungan ISO 14001.
Pemilihan model operasional:
1. Pengumpul regional: Menandatangani perjanjian limbah dengan pabrik wafer/pabrik kimia lokal, dengan fokus pada optimalisasi logistik daur ulang katalis Ru. Misalnya, di Jerman, model "sewa-daur ulang katalis" diadopsi, di mana pelanggan membayar deposit untuk menyewa katalis Ru, dan setelah pembuangan, pendaur ulang membayar untuk mengumpulkan limbah.
2. Pabrik pemurnian khusus: Investasikan pada tungku reduksi hidrogen (1200°C) dan lini pemurnian elektrolitik untuk memurnikan Ru mentah hingga kemurnian 99,99%. Sistem loop tertutup Heraeus di pabriknya di Tennessee mencapai tingkat pemulihan 98%, dengan emisi karbon dioksida 97% lebih rendah daripada emisi dari Ru yang ditambang.
3. Kemitraan saluran: Berpartisipasilah dalam sistem penetapan harga London Platinum and Palladium Market (LPPM) atau akses platform perdagangan digital Heraeus untuk mendapatkan harga real-time. Pada tahun 2025, pasar daur ulang rutenium global diproyeksikan mencapai USD 5,37 miliar, dengan perusahaan yang memenuhi standar teknis mencapai margin kotor lebih dari 30%.
4. Kolaborasi UKM: UKM kekurangan modal untuk mempertahankan siklus penyelesaian yang panjang. Bermitra dengan pabrik daur ulang logam mulia besar seperti DONGSHENG, yang menawarkan siklus penyelesaian yang singkat, adalah pilihan terbaik. Biasanya, siklus pembayaran DONGSHENG dikontrol dalam 24–48 jam.
Bahasa
