Ученые научились извлекать до 90% металла из электронного мусора
Фото: pixabay
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Chemical Engineering.
Исследование провела команда химиков Университета Райса в США под руководством профессора Джеймса Тура. Ученые предложили метод переработки пластика, который используют в корпусах электронных устройств и других деталях для защиты от возгорания.
Авторы работы считают, что разработка может помочь эффективнее извлекать ценные материалы из электронных отходов и уменьшить воздействие их переработки на окружающую среду.
Как извлекают металл из старой электроники
В корпусах многих электронных устройств используют пластик с добавлением соединений сурьмы и бромсодержащих антипиренов – веществ, которые замедляют распространение огня. Такие материалы применяют, чтобы снизить риск возгорания при эксплуатации техники.
Однако после того, как устройство выходит из строя, переработать этот пластик непросто. При обычном нагревании сурьма может переходить в летучую форму, которую трудно собрать. Кроме того, в процессе могут образовываться опасные органические соединения брома.
Исследователи из Университета Райса решили использовать технологию импульсного джоулева нагрева. Она позволяет за очень короткое время нагревать материал до высокой температуры с помощью электрического тока.
"В новой версии метода пластик измельчают, помещают между двумя листами углеродной бумаги и несколько раз подвергают сверхбыстрому нагреву. Затем материал ненадолго выдерживают при высокой температуре, благодаря чему сурьма испаряется и конденсируется в специально отведенной зоне сбора", – отмечается в информации.
Ключевую роль играет скорость процесса: пластик проводит в диапазоне температур от 200 до 500 градусов Цельсия всего около 9,4 миллисекунды. По мнению ученых, это помогает уменьшить образование нежелательных органических соединений брома.
Удалось извлечь около 90% сурьмы
Метод испытали на трех видах пластика с огнезащитными добавками: на корпусе блока питания, печатной плате и электрическом разъеме.
В результате исследователи смогли извлечь примерно 90% содержащейся в материалах сурьмы. Чистота полученного металла превысила 97%.
Кроме того, около 83% брома удалось перевести в форму бромоводорода – неорганического соединения, которое можно улавливать с помощью гидроксида натрия и превращать в стабильную соль для дальнейшего использования.
По сравнению с обычным медленным нагреванием новый метод сократил образование токсичных органических соединений брома на 34-51%. При этом бромоводород сам по себе опасен, поэтому его необходимо улавливать и безопасно обрабатывать.
Авторы исследования отмечают, что технология позволяет одновременно решать две задачи: извлекать сурьму и уменьшать образование нежелательных побочных продуктов при переработке пластика.
Почему это важно для переработки отходов
Сурьма относится к металлам с ограниченными возможностями поставок и используется в различных промышленных процессах. Значительная ее часть применяется в производстве огнезащитных пластиков, в том числе для электроники.
Между тем объем электронных отходов продолжает расти. По оценке исследователей, к 2030 году в мире может образоваться около 82 млн тонн пластиковых отходов с огнезащитными добавками.
Извлечение металла из уже использованных материалов может стать дополнительным источником сырья, что уменьшит потребность в добыче новых ресурсов.
Вместе с тем разработка пока находится на стадии лабораторных испытаний. Ученые проверили ее на трех типах пластика, поэтому для оценки промышленного потенциала необходимо изучить работу технологии с более разнообразными отходами, ее энергозатраты, стоимость оборудования и безопасность процесса в больших масштабах.
Ранее ученые заявили, что гигантское месторождение ценных металлов оказалось заражено неизвестными вирусами.
