如今的世界高科技化程度越來越高，而一個重大的環境問題也日益凸顯。我們的舊手機、舊筆記本電腦和舊電視常常被直接填埋或者得不到正規的回收處理，導致有毒物質滲出，造成大氣、土壤和水質汙染。同時，開採初級原材料來生產新的電子設備又會產生更多的汙染，排放更多的二氧化碳。
全球電子廢棄物監察（GEM）是一項由聯合國大學、國際電信聯盟和國際固體廢棄物協會聯合參與的項目。來自該項目的統計顯示，僅2016年一年，全球就產生了近4500萬噸的電子廢棄物。
由於消費者頻繁更換產品，所以電子廢棄物總量也在持續增加，而且全球有越來越多的人開始有機會使用電子設備。到2021年，電子廢棄物年增總量預計會達到5220萬噸。
同時，這些電子廢棄物大多得不到回收再利用。全球電子廢棄物監察（Global E-Waste Monitor，簡稱GEM）表示，全球三分之二的人口都受到電子廢棄物管理相關法律的約束，但實際上只有20%的電子廢棄物得到了合理的回收再利用。大約有4%都被直接丟進了垃圾桶，另外76%要麼不知所蹤，要麼回收條件惡劣，會給環境和人類健康帶來非常不利的影響。
但是，電子廢棄物作為資源的價值正在逐漸顯現。現代電子產品中含有各種貴金屬，包括金、銅、鉑和各種稀土元素（比如釹和鉭）。據全球電子廢棄物監察（GEM）預計，2016年電子廢棄物中所有原材料的總價值大約為550億歐元（約4400億元人民幣）。
愛丁堡大學化學教授傑森•拉夫表示：“所有的電子產品都含有大量的有價金屬，所以我們應該對其進行回收，因為將它們從地下開採出來並從其他材料中分離出來都要耗費相當大的人力物力。”
回收再利用面臨的挑戰
在歐洲，電子廢棄物受《報廢電子電氣設備（Waste Electrical and Electronic Equipment，簡稱WEEE）指令》的監管。該指令中包括一系列提高電子產品使用壽命結束後對其進行收集、處理和回收的措施。
貿易機構Tech UK環境與合規負責人蘇珊娜•貝克表示，從消費者手中回收電子廢棄物仍然是一項艱鉅的挑戰。她說道：“很多小電子設備最終都被丟進了垃圾桶。缺少促使消費者把這些電子垃圾送到市政回收設施的措施。”
清華大學環境學院副教授曾現來是城市採礦和電子廢棄物管理方面的專家。他認為，電子廢棄物回收是發達國家和發展中國家共同面臨的一個重大障礙。他指出，想要提高零售商和製造商的電子廢棄物回收比率，補貼至關重要。
中國的電子廢棄物總量預計會從2020年的1500噸增加到2030年的2840噸，使其成為比美國或歐盟更大的電子廢棄“產地”。但曾現來認為，中國也正在成為電子廢棄物城市採礦的領軍國家。
全球電子廢棄物總量（單位：百萬噸）
注：2017-2021的數據為估值。來源: Global E-Waste Monitor
城市採礦的前沿陣地
目前，中國政府已經通過補貼來推動電子廢棄物及其有價材料的收集和提取。比如，從一臺陰極射線管（CRT）電視中回收金屬能獲得約13美元（約90元人民幣）。曾現來認為這對提高城市採礦對中國商家的吸引力來說非常重要。
補貼政策意味著在中國城市採礦比原始採礦成本更低。曾現來教授與清華大學的李金輝教授和澳大利亞麥考瑞大學的約翰•馬修共同進行的研究預計，通過原始採礦獲得一臺陰極射線管電視所需的金屬比通過城市採礦提取這些金屬的成本要高13倍還多。研究還顯示，對於印製電路板（PCB）來說，原始採礦的成本是城市採礦的7倍多。
目前，電子廢棄物回收主要通過工業冶煉廠完成。比如將筆記本電腦的印製電路板壓碎並運輸到冶煉廠，然後提取出其中的銅、金和銀。拉夫表示，冶煉廠屬於高耗能產業，高溫可達2000攝氏度，會產生大量的二氧化碳氣體。
從電子廢棄物中提取金屬的難度在於，電子設備使用的材料非常複雜，可能包含不同的金屬、玻璃、塑料和焊接金屬。因此，工廠必須在進行冶煉提取前先對電子設備進行物理拆解，拉夫補充道。
製造商發現市場潛力
一些國際電子產品製造商已經開始關注城市採礦業。科技巨頭戴爾公司就在新電腦主板中使用了從舊電腦主板上回收的黃金。此外，戴爾還與一位珠寶設計師合作，用回收提取的黃金製造耳環和袖釦。分析機構Trucost的研究顯示，回收提取的黃金比傳統開採黃金的環境影響要低99%。戴爾公司已經承諾，2020年前其產品中的回收成分總重量將達到1億磅（約4536萬公斤）。
與此同時，蘋果公司也開發了一款專門負責拆解iPhone手機的機器人。其中，最新版本的Daisy機器人每小時可拆解200部iPhone，並會對可回收利用部分進行拆除和歸類。蘋果公司的目標是在產品製造過程中徹底告別原始開採材料。
學者們也正在努力開發新的城市採礦流程。比如，愛丁堡大學的一群化學家們就開發了一種新的化合物，可將黃金與手機中的其他元素分離。
黃金是手機中最有價值的金屬。一噸黃金礦石中大約含有1到5克黃金，但是一噸手機中的黃金含量則超過300克。其實，全球流通的黃金中，有大約7%都存在於電子設備（比如電路板的鍵觸點）中。
下一階段的研究就是與一位地質科學家合作。後者有興趣開發一種通過細菌溶解金屬的生物學方法，這種方法能與拉夫的化學分離法相結合。此外，拉夫還希望與工程師合作開發一個商業化的分離流程。
他表示：“我們希望讓這個過程更環保，取代傳統的冶煉過程。”
此外，人們也在努力降低金屬和稀土元素數據的獲取難度。行業、研究機構、以及地質調查機構目前聯合創建了一個城市採礦數據庫 。這個叫做ProSUM的項目標明瞭幾種具體材料的最大庫存，用戶可以通過該數據庫瞭解歐盟範圍內電子廢棄物存量的實時變化。比如，這個項目會顯示哪些金屬的使用量在增加，而哪些的使用量在減少。換言之，這個系統的目標是為決策者提供立法相關的事實依據，幫助學界確定研究的重點和原材料再生的創新機會。
同時，愛爾蘭考克大學也在開展一個名叫“RecEOL”的項目，希望找到一種方法讓城市採礦更加“有利可圖”。該項目的目標是將電子廢棄物的金屬回收率從70%-80%，提高到95%。研究人員稱，這也是首個回收關鍵和特殊金屬（例如從印製電路板和液晶顯示屏中回收銦和鉭）的技術。這個研究通過一家試點工廠證明，這種方法要比現有回收提取方法更加經濟可行，也更加環保。
學界與業界的多家機構共同參與了這個國際項目，其中包括弗萊堡礦冶工業大學（德國），以及廢塑料加工商Coolrec BV（比利時）、穆德赫弗頓回收再利用與環境技術股份有限公司（德國）和Alumisel SAU（西班牙）等該技術的工業用戶企業。
Tech UK的貝克表示：“針對城市採礦的學術研究已經有不少了，但是大多數還停留在實驗室階段，沒有進入試點。”
她表示：“我們清楚城市礦山蘊藏的資源，只是需要更多的創新，幫助我們把資源‘開採’出來。需要克服的挑戰就是找到一種與現有原材料開採相比具有成本競爭力的方法，同時還能獲得穩定與充足的資源開採量，確保整個流程具備可營利性和可預測性。這就是下一個前沿領域了。”
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