Ingeniører planlægger at bringe nyt liv til elektronikgenanvendelse, adressere mangler i forsyningskæden, der påvirker det nationale forsvar

Forskere fra West Virginia University genopliver kasseret elektronik, genbruger elektronisk affald og genvinder mineraler fra det for at gøre nye produkter kritiske for det nationale forsvar.

Terence Musho, lektor i mekanisk og rumfartsteknik ved Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, leder projektet.

USA er i øjeblikket afhængig af lande som Kina for at levere råmaterialer, der er afgørende for elektronik, der muliggør dets nationale forsvar. Men ifølge Musho har denne "afhængighed af udenlandske nationale ressourcer ført til, at Det Hvide Hus har identificeret en kritisk mangel i halvlederforsyningskæden."

Musho sagde, at mangel er en af ​​grundene til, at forsvarsministeriet (DOD) ser let tilgængeligt elektronisk affald som gamle "LED'er og mikroelektroniske kredsløb, der bruges til at forstærke radiofrekvenser, som indeholder kritiske forsyningskædematerialer."

En nøglefaktor, der sætter den forskning, Musho udfører sammen med Statler-professor Edward Sabolsky, bortset fra de nuværende systemer til genanvendelse af e-affald, er "evnen til at opnå meget høje temperaturer på en meget hurtig måde", hvilket gør det muligt for deres teknologi at være modulær. Det vil sige, fordi det er relativt lille, kan det nemt flyttes i moduler fra sted til sted.

"Det betyder, at DOD kan transportere denne teknologi rundt til det punkt, hvor disse e-affaldsmaterialer bortskaffes," sagde Musho. "Rumaffald er et problem, der får opmærksomhed, så en potentielt fjern idé er, at dette potentielt kan bruges i rummet. Du kan indsamle junk-satellitter, genbruge affaldet og bringe råmaterialerne tilbage til jorden.

"En anden mulig anvendelse ville være amerikanske flådeskibe, som kunne flytte dette udstyr rundt til forskellige havne til genbrug af affald."

Teknologien har også løfter ud over det nationale forsvars område. "Du kunne have en genbrugsstation for e-affald i hvert lokalsamfund," foreslog Musho. "Samfundene kunne genbruge deres eget e-affald, få råmaterialerne ud og sælge disse materialer tilbage til producenterne."

Genbrug af elektronik begyndte at dukke op i 1970'erne, men det har aldrig vundet meget indpas. Musho forklarede, at når du tager din gamle elektronik til Best Buy, er der kun en håndfuld faciliteter i landet, hvor elektronikken kan behandles. "De steder får et bjerg af e-affald," sagde han.

Elektronikgenbrugsfaciliteter håndterer det e-affald via en proces med pyrometallurgi eller hydrometallurgi. Begge disse processer bruger enten høje temperaturer eller farlige kemikalier til at udvinde mineraler fra elektronik, og begge har brug for store mængder affald for at være økonomisk.

Hovedsageligt på grund af problemer som disse, går de fleste nuværende e-affald til lossepladser. I sin indsats for at ændre det har DOD fokuseret på at genvinde syv specifikke elementer fra e-affald, først og fremmest gallium, indium og tantal.

Musho vil guide deres eksperimenter ved at bruge beregningsmæssig termodynamik til at simulere mineralgenvindingsprocessen. Sabolsky vil validere simuleringerne for at bevise, at processen fungerer i praksis.

Musho er overbevist om, at det vil virke, især fordi Sabolskys tidligere forskning lagde grunden til denne undersøgelse.

"Ed lavede en tidligere undersøgelse af kulflyveaske, et affaldsprodukt fra kulfyrede kraftværker, og han viste, at denne proces virker for andre kritiske elementer, der findes i flyveaske. Nu vil vi tage den viden, forbedre den og anvend det på e-affald."

Projektets første fase er en ni-måneders undersøgelse, der demonstrerer Musho og Sabolskys genbrugsproces for e-affald i laboratoriet.

Derefter vil de forfine tilgangen til at "ramme strammere renhedsstandarder" for de genvundne mineraler. De vil opskalere for at håndtere større mængder materiale og arbejde på at pakke teknologien i en lille, modulær enhed, der let kan transporteres, efterhånden som de begynder at overveje kommercialisering.

"Vi har en overflod af kritiske materialer i øjeblikket i e-affald på vores lossepladser," sagde Musho. "Det er blot et spørgsmål om at bestemme den bedste metode til at genvinde disse elementer. Den teknologi, vi udvikler, giver en forsyningskædeløsning ikke kun til DOD-elektronik, men også forbrugerelektronik." + Udforsk yderligere

Forskere introducerer et nyt trin i processen til at gemme e-affaldsrester