Los minerales críticos no pertenecen a los vertederos: la técnica de microondas ofrece una forma más limpia de recuperarlos de los desechos electrónicos
Cuando la computadora o el teléfono se usan actualmente, parpadea su último parpadeo y deja caer para reciclar, ¿sabes qué sucede? En el centro de reciclaje, los imanes fuertes dibujarán acero. El giro de los tambores arrojará aluminio a cubo…
Cuando la computadora o el teléfono se usan actualmente, parpadea su último parpadeo y deja caer para reciclar, ¿sabes qué sucede?
En el centro de reciclaje, los imanes fuertes dibujarán acero. El giro de los tambores arrojará aluminio a cubos. Los cables de cobre se cruzarán adecuadamente para reventa. Pero a medida que la cinta transportadora sigue rodando, permanecerán pequeñas manchas dignas, menos materiales conocidos, como Gallium, Indium y Tantalum.
Estas pequeñas manchas son materiales críticos. Son necesarios para la construcción de nuevas tecnologías, y son una oferta corta en los Estados Unidos, pero hay un problema: actualmente: los métodos actuales de reciclaje hacen que la recuperación de los minerales de desechos electrónicos críticos, sobre todo o sea peligroso, mucho reciclaje simplemente los omite.
Desafortunadamente, la mayoría de estos materiales reciclistas de dificultad se terminan en vertederos o se mezclan en productos como el cemento. Pero no tiene que ser así. La nueva tecnología comienza a marcar la diferencia.
El tesoro de los materiales críticos a menudo se descuida en los desechos electrónicos, incluidos Gali en LED, indio en LCD y Tantalum en condensadores superficiales. Ansan Pokharel University / Chalk Virginia, CC de
A medida que la demanda de estos materiales críticos continúa creciendo, la electrónica rechazada puede convertirse en recursos valiosos. Mis colegas y yo en la Universidad de West Virginia desarrollamos una nueva tecnología para cambiar la forma en que recicla. En lugar de usar productos químicos tóxicos, nuestro enfoque utiliza electricidad, lo que lo hace más seguro, más limpio y más accesible para recuperar materiales críticos de la electrónica.
¿Cuántos desechos electrónicos estamos hablando?
Los estadounidenses crearon alrededor de 2.7 millones de toneladas de desechos electrónicos en 2018 años, según los últimos datos federales. Incluyendo innumerables electrónica, la investigación de las Naciones Unidas indica que solo se recicla solo alrededor del 15% del total de desechos electrónicos.
Peor aún, casi la mitad de la electrónica que las personas en América del Norte enviaron a centros reciclados al final de la entrega en el extranjero. A menudo aterrizan en cepillos, donde los trabajadores pueden usar métodos peligrosos, como encender o enjuague, utilizando productos químicos afilados para sacar metales valiosos. Estas prácticas también pueden dañar el medio ambiente y la salud de los trabajadores. Es por eso que la agencia ambiental restringe estos métodos en los Estados Unidos
Pequeñas manchas de cosas
Los minerales críticos están en la mayoría de la tecnología a su alrededor. Cada pantalla del teléfono tiene una capa súper delgada de material llamado Indium Buey. Glitters LED debido a un metal llamado Gallium. Tantalum almacena energía en pequeñas partes electrónicas llamadas condensadores.
Todos estos materiales están marcados como "alto riesgo" en el departamento estadounidense para listas críticas de materiales energéticos. Esto significa que Estados Unidos se basa en gran medida en estos materiales para tecnologías importantes, pero su oferta podría interrumpir fácilmente los conflictos, las disputas comerciales o las deficiencias.
Actualmente, solo varios países, incluida China, controlan la mayoría de la minería, el procesamiento y la recuperación de estos materiales, haciéndolos vulnerables si estos países deciden limitar las exportaciones o recaudar precios.
Estos materiales no son baratos. Por ejemplo, el investigador geológico estadounidense informa que Gallium tiene un precio entre 220 y $ 500 por kilogramo de 2024. Años. Es 50 veces más caro que los metales comunes como el cobre, a $ 9.48 por kilogramo 2024. Años.
Revolucionar el reciclaje de microondas
En el Departamento de Mecánicos, Materiales y Airbags, Vest Virginia, y el científico de materiales Edward Sabolski hizo la simple pregunta: ¿Podemos encontrar una manera de calentar ciertas partes de los desechos electrónicos para devolver estos valiosos materiales?
Si pudiéramos centrar el calor solo en pequeñas manchas de minerales críticos, podemos reciclarlas de manera fácil y efectiva.
La solución que hemos encontrado: microondas.
Este equipo no es muy diferente de los hornos de microondas que se usan para alimentos térmicos en el hogar, solo más grande y más potente. La ciencia básica es la misma: las ondas electromagnéticas hacen que los electrones oscilen, creando calor.
En nuestro enfoque, sin embargo, no calentamos moléculas de agua como usted cuando se cocinamos. En cambio, calienta el carbono, los residuos negros recolectados alrededor de la llama de velas o automóviles. En el carbono, se calienta mucho más rápido en un microondas que en el agua. Pero no probar esto en casa; El microondas de su cocina no está diseñado para temperaturas tan altas.
Investigadores de la Universidad de la Universidad de VIRSUNTA Virginia Utilice este reactor de microondas experimental para reciclar materiales críticos de electrónica extrema. Ansan Pokharel University / Chalk Virginia, CC de
En nuestro método de reciclaje, nos mudamos por primera vez mediante residuos electrónicos, mezclados con materiales llamados flujo que capturan las impurezas y luego calentamos la mezcla por microondas. Las microondas calentaron rápidamente el carbono originado por plástico y adhesivos en desechos electrónicos. Esto hace que el carbono reaccione con pequeñas manchas de materiales críticos. Resultado: una pequeña pieza de metal puro y esponjado sobre el tamaño del grano de arroz.
Este metal se puede separar fácilmente del resto de los desechos utilizando el filtro.
Hasta ahora, hemos recuperado con éxito alrededor del 80% de Galijum, Indium y Tantalum de los desechos electrónicos, en nuestras pruebas de laboratorio, en pureza entre el 95% y el 97%. También demostramos cómo se puede integrar con los procesos de reciclaje existentes.
¿Por qué está interesado en el departamento de defensa?
Nuestra tecnología de reciclaje ha recibido su inicio con la ayuda de un programa financiado por la Agencia para Proyectos de Investigación de Defensa Avanzada o DARPA.
Muchas tecnologías importantes, desde sistemas de radar hasta reactores nucleares, dependen de estos materiales especiales. Si bien el departamento de defensa usa menos que un mercado comercial, son seguridad nacional.
Planeamos lanzar proyectos piloto más altos además de probar métodos en teléfonos inteligentes, piezas LED para iluminación y tarjetas de servidor desde el centro de datos. Estas pruebas nos ayudarán a revisar el diseño de un sistema más grande que puede reciclar toneladas de desechos electrónicos por hora en lugar de solo unas pocas libras. Esto podría significar la producción de hasta 50 kilogramos de estos minerales críticos por hora que cada tonelada de procesamiento de desechos electrónicos.
Si la tecnología funciona como se esperaba, creemos que este enfoque podría ayudar a satisfacer la demanda de la nación para materiales críticos.
Cómo hacer reciclaje de los desechos electrónicos comunes
Una forma de reciclar los desechos electrónicos puede convertirse en más frecuencia en que el Congreso responsabilizó a las compañías electrónicas responsables de reciclar sus productos y recuperar materiales críticos dentro. El agujero final que permite a las empresas entregar desechos electrónicos en el extranjero, en lugar de procesarlo de manera segura en los Estados Unidos, también podría ayudar a construir reservas de minerales críticos recuperados.
Pero el mayor cambio puede provenir de una economía simple. Una vez que la tecnología esté disponible para la recuperación de estas pequeñas, pero las manchas pequeñas de materiales críticos rápidamente y asequibles, ahora pueden transformar el reciclaje nacional y dar un gran paso para resolver materiales críticos.
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