对于美国来说，镓是国防、半导体和能源领域的战略性材料。为此，美国麻省理工博士毕业生皮特·戈达特（Peter Godart）创立的 Found Industries 公司研发出了两项技术。第一项是把废铝变成零碳燃料，第二项是从铝厂废液里提取战略金属镓。 2022 年，他在自己家地下室成立了这家公司，后来搬到波士顿查尔斯顿一个两万平方英尺的厂房。Peter 之前在 MIT 拿的是机械工程和电气工程双学位，在 MIT 读博时研究用铝做燃料，在 NASA 造过机器人。他的团队现在有二十多人，团队成员包括电化学家、工业流程工程师、控制工程师，很多团队成员来自壳牌、洛克希德·马丁和挪威海德鲁这样的老牌工业公司。 Peter 的铝燃料技术原理是这样的：普通铝遇水会立刻生成一层氧化膜把自己包住，反应瞬间停止。他在铝里掺了一种液态金属催化剂，铝遇水时催化剂让铝块像爆米花一样炸开，暴露出新鲜表面继续反应，直到整块铝全部烧完。 反应温度轻松跨越 1,000 摄氏度，产出的蒸汽可以驱动机器，氢气和蒸汽混合燃烧能加热到 1,300 度，这个温度是足够炼钢使用的。反应后的铝氧化物可以卖回给铝厂，或者用绿电电解重新变回铝形成一个闭环。 他的公司已经建成 100 千瓦级演示装置，准备明年在一家工厂落地运行。全世界每年有跨越 300 万吨回收铝最终无人处理，Peter 想把这些废物变成能源。不过相比全球每年 4,300 万吨的回收铝总量，这个数字还不到十分之一。因此，Peter 的目标是想把整个铝工业变成一个巨大的储能网络。 做铝燃料需要催化剂，催化剂的原料包含一种叫镓的金属。Peter 在开发燃料业务时发现，全球 99% 的镓供应来自美国以外。他买不到某些关键设备，所以自己从头研发提取技术，这个技术后来成了他公司的第二张王牌。其技术可以直接从铝厂的拜耳液（一种强碱性工业液体）中连续电解回收镓，不需要进口任何有机化学品或树脂。 前不久，美国政府给了他 540 万美元，支持他把这项技术推向商业。对于美国来说没有镓的话，雷达、卫星、5G 基站里的氮化镓芯片都造不出来。Peter 的公司计划 2027 年底开始量产镓、铟、锗等金属，在为自己的燃料业务保供的同时，也希望能给美国的工业链补上一块短板。 铝的能量密度很高，每升是锂电池的 40 倍左右。铝是地球上最常见的金属，每年已经有 7,000 万吨在全球运输，如果能把它当燃料用，能源存储和运输的问题就解决了一大半。而 Peter 的发动机技术本质上是一个催化铝水反应器，把催化剂处理过的铝和水喂进去，出来的是高温蒸汽和氢气的混合气，可以直接供热，也可以推动汽轮机发电。 这个反应器的工作原理有点像高压锅，铝燃料被做成小颗粒，通过一个活塞装置定量推入反应室。水泵同时注入常温水，水和铝在催化剂作用下剧烈反应，瞬间发生大量蒸汽和氢气。 反应室内的压力随之升高，高温混合气从出口喷出，进入散热器或涡轮。反应完的固体残渣是氢氧化铝和催化剂的混合物，通过底部的排渣口收集起来。其中，催化剂不参与消耗，可以被回收再利用。而氢氧化铝则可以卖给建材厂或氧化铝厂。 Peter 的团队在实验室里用这台装置做了上千次测试，反复优化了反应参数。铝颗粒的尺寸太大反应不完全，太小又容易堵塞进料口。同时，水温和流速也会影响反应的剧烈程度。经过不断调试，他们找到了一个稳定的操作窗口，目前这台 100 千瓦级的装置现在已经可以连续运行数小时，不需要人工干预。 铝燃料的闭环循环是 Peter 的远期目标，反应出来的氢氧化铝运回铝厂，用水电或太阳能电解，重新变回铝然后再做成燃料。整个链条不排放二氧化碳，用的全是已有的工业基础设施。 铝厂是该公司最大的潜在客户，它们需要大量热能来熔炼铝，同时又能产出废铝和回收氧化铝。据了解，一家中等规模的铝厂每天消耗的热能相当于几千吨煤炭，如果用铝燃料替代一部分碳排放会显著下降。 当然，铝燃料不可能完全取代化石能源，不过对于那些没法进行电气化的工业环节来说，比如水泥窑、化工厂、炼钢炉，它提供了一个当下就能用的低碳选项。目前，Peter 的公司已经拿到了美国能源部的支持，也在和日本、欧洲的企业洽谈合作。 提取金属镓的业务也在同步推进，Peter 的团队在实验室里搭建了一个小型电解槽，用拜耳液做原料连续运行了几周，证明了技术的稳定和可靠。他们下一步要在一个真实的铝厂里做中试验证，如果成功这将是美国本土第一条从工业废液中回收镓的生产线，这种方法的成本比传统工艺低不少，因为不需要采购昂贵的树脂和化学品，电耗也更低。 对于未来计划，他告诉一家美国媒体：“眼下的核心战略是攻克关键金属，这既是（美国）国家战略所需，也是我们的立身之本。我们正致力于实现供应链的纵向一体化，力求实现自给自足。在实体财产掌控进料端已是竞争的入场券，唯有扼住原材料的咽喉，我们的铝燃料业务才能走得更远。”