Ketika komputer atau telepon yang Anda gunakan sekarang mem -flash flash terakhirnya dan membiarkannya mendaur ulang, tahukah Anda apa yang terjadi?
Di pusat daur ulang, magnet yang kuat akan menarik baja. Drum yang berputar akan melemparkan aluminium ke dalam wadah. Kabel tembaga akan dimiringkan dengan sempurna untuk dijual kembali. Tetapi ketika sabuk konveyor berlanjut, sepeda motor kecil bahan berharga akan dibiarkan dan kurang dikenal sebagai gallium, indium dan tantalum.
Mot kecil itu Bahan kritis. Mereka sangat penting untuk membangun teknologi baru, dan langka di AS. Mereka dapat digunakan kembali, tetapi ada masalah: metode daur ulang saat ini membuat pemulihan mineral kritis limbah elektronik terlalu mahal atau berbahaya, sehingga banyak pendaur ulang hanya menghilangkannya.
Sayangnya, sebagian besar bahan yang sulit untuk didaur ulang Berakhir terkubur di tempat pembuangan sampah atau campur produk seperti semen. Tapi tidak harus begitu. Teknologi baru mulai membuat perbedaan.
Ansan Pokhale/Universitas Virginia Barat, CC oleh
Karena permintaan untuk bahan -bahan kritis ini terus tumbuh, elektronik yang dibuang dapat menjadi sumber daya yang berharga. Kolega saya dan saya Di Universitas Virginia Barat Mereka mengembangkan teknologi baru untuk Ubah cara kami mendaur ulang. Alih -alih menggunakan bahan kimia beracun, pendekatan kami menggunakan listrik, membuatnya lebih aman, lebih bersih dan lebih terjangkau untuk memulihkan bahan elektronik kritis.
Berapa banyak limbah elektronik yang kita bicarakan?
Orang Amerika dihasilkan Sekitar 2,7 juta ton limbah elektronik pada tahun 2018Menurut data federal terbaru. Termasuk elektronik yang tidak terikat, survei yang dilakukan oleh PBB menunjukkan bahwa Amerika Serikat hanya mendaur ulang sekitar 15% dari total limbah elektroniknya.
Lebih buruk lagi, hampir setengah dari elektronik yang dikirim orang -orang di Amerika Utara ke pusat daur ulang akhirnya dikirim ke luar negeri. Mereka sering mendarat di scappyards, di mana pekerja dapat menggunakan metode berbahaya seperti membakar atau pencucian menggunakan bahan kimia yang kuat untuk menghilangkan logam yang berharga. Praktik ini bisa merusak lingkungan dan kesehatan pekerja. Itulah sebabnya Badan Perlindungan Lingkungan membatasi metode ini di Amerika Serikat.
Sepeda motor kecil yang penting
Mineral kritis ada di sebagian besar teknologi di sekitar mereka. Setiap layar telepon memiliki lapisan super tipis dari bahan yang disebut indian timah oksida. LED bersinar karena logam yang disebut Galio. Tantalum menyimpan energi di bagian elektronik kecil yang disebut kapasitor.
Semua bahan ini ditandai sebagai “Risiko tinggi“Di dalamnya Daftar Bahan Kritis Departemen Energi Amerika Serikat. Itu berarti bahwa Amerika Serikat sangat bergantung pada bahan -bahan ini untuk teknologi penting, tetapi penawarannya dapat dengan mudah terganggu oleh konflik, perselisihan komersial atau kekurangan.
Sekarang, Hanya beberapa negaraTermasuk Cina, mengendalikan sebagian besar penambangan, pemrosesan dan pemulihan bahan -bahan ini, yang membuat Amerika Serikat rentan jika negara -negara tersebut memutuskan untuk membatasi ekspor atau menaikkan harga.
Bahan -bahan ini juga tidak murah. Misalnya, layanan geologi Amerika Serikat melaporkan bahwa gallium memiliki harga antara US $ 220 hingga $ 500 per kilogram pada tahun 2024. Itu 50 kali lebih mahal dari pada logam umum seperti tembaga, dengan harga $ 9,48 per kilogram pada tahun 2024.
Revolusi daur ulang gelombang mikro
Di Departemen Teknik Mekanik, Material dan Aerospace University of West Virginia, Yo dan ilmuwan material Edward Sabolsky Dia mengajukan pertanyaan sederhana: Bisakah kita menemukan cara untuk memanaskan hanya bagian -bagian tertentu dari limbah elektronik untuk memulihkan bahan -bahan berharga ini?
Jika kita bisa memfokuskan panas pada sepeda motor kecil mineral kritis, kita dapat mendaur ulangnya dengan mudah dan efisien.
Dia Solusi yang kami temukan: microwave.
Ini peralatan Tidak jauh berbeda dari oven microwave yang digunakan untuk memanaskan makanan di rumah, hanya lebih besar dan lebih kuat. Ilmu dasar adalah sama: gelombang elektromagnetik membuat elektron berosilasi, menciptakan panas.
Namun, dalam pendekatan kami, kami tidak memanaskan molekul air seperti Anda saat Anda memasak. Sebagai gantinya, kita memanaskan karbon, residu hitam yang menumpuk di sekitar nyala lilin atau tabung keluar mobil. Karbon dipanaskan lebih cepat dalam microwave daripada air. Tapi jangan coba ini di rumah; Microwave di dapurnya tidak dirancang untuk suhu tinggi.
Ansan Pokhale/Universitas Virginia Barat, CC oleh
Di dalam Metode daur ulang kamiPertama -tama kita menghancurkan limbah elektronik, campur dengan bahan yang disebut aliran yang menangkap kotoran dan kemudian panaskan campuran dengan microwave. Microwave dengan cepat memanaskan karbon yang berasal dari plastik dan perekat dalam limbah elektronik. Ini menyebabkan karbon bereaksi dengan sepeda motor kecil bahan kritis. Hasilnya: sepotong kecil logam berbentuk spons murni seukuran butiran beras.
Logam ini dapat dengan mudah terpisah dari limbah sisa menggunakan filter.
Sampai sekarang, dalam tes laboratorium kami, kami telah berhasil pulih sekitar 80% dari gallium, India dan tantal limbah elektronik, dalam kemurnian antara 95% dan 97%. Kami juga telah menunjukkan bagaimana hal itu dapat diintegrasikan dengan proses daur ulang yang ada.
Mengapa Departemen Pertahanan Tertarik
Kita Teknologi Daur Ulang Dia mulai dengan bantuan a program didanai oleh Proyek Penelitian Lanjutan Departemen Pertahanan, atau DARPA.
Banyak teknologi penting, dari sistem radar hingga reaktor nuklir, bergantung pada bahan khusus ini. Sementara Departemen Pertahanan menggunakan kurang dari pasar komersial, mereka adalah a Masalah keamanan nasional.
Kami berencana untuk meluncurkan proyek percontohan yang lebih besar bersama -sama untuk menguji metode dalam pelat sirkuit ponsel cerdas, bagian pencahayaan LED dan kartu server pusat data. Tes ini akan membantu kita menyesuaikan desain untuk sistem yang lebih besar yang dapat mendaur ulang banyak limbah elektronik per jam, bukan hanya beberapa pound. Itu bisa berarti memproduksi hingga 50 pon mineral kritis ini per jam dari setiap ton limbah elektronik olahan.
Jika teknologi bekerja seperti yang diharapkan, kami percaya bahwa pendekatan ini dapat membantu memenuhi permintaan bahan -bahan kritis dari negara.
Cara membuat daur ulang limbah elektronik
Salah satu cara di mana daur ulang limbah elektronik bisa lebih umum adalah apakah Kongres mempertahankan perusahaan elektronik yang bertanggung jawab untuk mendaur ulang produk mereka dan memulihkan bahan kritis di dalamnya. Kesenjangan dekat yang memungkinkan perusahaan untuk mengirim limbah elektronik ke luar negeri, alih -alih memprosesnya dengan aman di AS, itu juga dapat membantu membangun cadangan mineral kritis yang dipulihkan.
Tetapi perubahan terbesar dapat datang dari ekonomi yang sederhana. Setelah teknologi tersedia untuk memulihkan sepeda motor kecil tetapi berharga dari bahan -bahan kritis ini dengan cepat dan terjangkau, Amerika Serikat dapat mengubah daur ulang nasional dan mengambil langkah besar untuk menyelesaikan kekurangan bahan kritisnya.
