Pulverisering af elektronisk affald er grønt, ren - og kold

Forskere ved Rice University og Indian Institute of Science har en idé til at forenkle genanvendelse af elektronisk affald:Knus det til nanodstøv.

Specifikt, de ønsker at gøre partiklerne så små, at det er relativt nemt at adskille forskellige komponenter sammenlignet med processer, der bruges til at genbruge elektronisk skrammel nu.

Chandra Sekhar Tiwary, en postdoc forsker ved Rice og en forsker ved Indian Institute of Science i Bangalore, bruger en lavtemperatur-kryomølle til at pulverisere elektronisk affald - primært chipsene, andre elektroniske komponenter og polymerer, der udgør printplader (PCB'er) - til partikler så små, at de ikke forurener hinanden.

Så kan de sorteres og genbruges, han sagde.

Processen er genstand for en Materialer i dag papir af Tiwary, Rismaterialeforsker Pulickel Ajayan og professorer fra Indian Institute Kamanio Chattopadhyay og D.P. Mahapatra.

Forskerne har til hensigt at erstatte nuværende processer, der involverer dumpning af forældet elektronik på lossepladser, eller afbrænding eller behandling af dem med kemikalier for at genvinde værdifulde metaller og legeringer. Ingen er særligt miljøvenlige, sagde Tiwary.

"I alle tilfælde, cyklussen er én vej, og afbrænding eller brug af kemikalier tager meget energi, mens det stadig efterlader affald, " sagde han. "Vi foreslår et system, der bryder alle komponenterne - metaller, oxider og polymerer - til homogene pulvere og gør dem nemme at genbruge."

Forskerne vurderer, at såkaldt e-affald vil vokse med 33 procent over de næste fire år, og vil i 2030 veje mere end en milliard tons. Næsten 80 til 85 procent af ofte giftigt e-affald ender i et forbrændingsanlæg eller en losseplads, Tiwary sagde, og er den hurtigst voksende affaldsstrøm i USA, ifølge Miljøstyrelsen.

Svaret kan være opskalerede versioner af en kryomølle designet af det indiske hold, der i stedet for at opvarme dem, holder materialer ved ultralave temperaturer under knusning.

Kolde materialer er mere skøre og lettere at pulverisere, sagde Tiwary. "Vi udnytter fysikken. Når du opvarmer ting, de er mere tilbøjelige til at kombinere:Du kan sætte metaller i polymer, oxider til polymerer. Det er det, højtemperaturbehandling er til for, og det gør blandingen rigtig nem.

"Men i lave temperaturer, de kan ikke lide at blande sig. Materialernes grundlæggende egenskaber - deres elasticitetsmodul, termisk ledningsevne og termisk udvidelseskoefficient - alle ændringer. De tillader alt at skille rigtig godt, " han sagde.

Testpersonerne i dette tilfælde var computermus – eller i hvert fald deres PCB-indvold. Kryomøllen indeholdt argongas og en enkelt stålkugle af værktøjskvalitet. En jævn strøm af flydende nitrogen holdt beholderen ved 154 kelvin (minus 182 grader Fahrenheit).

Når det rystes, bolden smadrer først polymeren, derefter metallerne og derefter oxiderne lige længe nok til at adskille materialerne til et pulver, med partikler mellem 20 og 100 nanometer brede. Det kan tage op til tre timer, hvorefter partiklerne bades i vand for at adskille dem.

"Så kan de genbruges, sagde han. Intet er spildt.