Sjældne metaller fra e-affald

Dette år, smukt indpakkede bærbare computere, mobiltelefoner eller endda nye tv-apparater lå under juletræer. De tages entusiastisk i brug - og de gamle elektroniske apparater bortskaffes. E-affaldet indeholder ressourcer såsom neodym, indium og guld. Hvad sker der med de værdifulde materialer? Og hvor meget sjældent metal er der i mobiltelefoner, computere og skærme, der stadig er i brug i dag? Empa -forskere har undersøgt disse spørgsmål.

De tre naturressourcer guld, neodym og indium er blandt de sjældneste grundstoffer på jorden:hvert af de tre metaller tegner sig for mindre end 0,00001% af jordskorpen. De findes i et stort antal elektroniske enheder, i små mængder, men i nøglefunktioner:Indium som indiumtinoxid er elektrisk ledende og transparent på samme tid. På grund af disse egenskaber, materialet bruges på LCD -skærme, for eksempel. Neodym bruges i kombination med jern og bor til at producere stærke magneter. Disse findes på harddiske, højttalere, høretelefoner og mobiltelefoner. Guld er endelig en meget god leder, der ikke kan tære. Metallet bruges derfor i elektroniske komponenter såsom kontaktkontakter eller printkort.

Problemet er, at især neodym og indium betragtes som kritiske metaller. Det betyder, at der på den ene side er risiko for forsyningsafbrydelser, da de to sjældne elementer næsten udelukkende udvindes i Kina. På den anden side, deres betydning for nøgleteknologier anses for at være høj, og derfor, virkningerne af mulige afbrydelser som særlig alvorlige.

Imidlertid, Schweiz har også miner til disse tre ressourcer. Blandt andet, de findes i elektroniske enheder, der er i brug eller allerede er forældede. Empa -doktorand Esther Thiébaud fra Institut for Teknologi og Samfund har nu for første gang undersøgt, hvor de tre sjældne metaller kan findes i Schweiz - og hvor meget af dem, der allerede er gået tabt til videre brug.

Hendes analyse afslørede, at den største andel af alle tre stoffer findes i enheder, der i øjeblikket er i brug. Så skilles grundstoffernes veje:Den næststørste andel af indium findes i slagger fra affaldsforbrændingsanlæg – og går derfor tabt til eventuel nyttiggørelse. Det samme gælder den næststørste andel af neodym; den findes i slagger fra metalsmelte, som bruges i byggesektoren. Guld, på den anden side, genvindes allerede med 70% af økonomiske årsager, når udstyr har nået slutningen af ​​sin livscyklus. Selvom genanvendelsesgraden for guld allerede er meget god, neodym og indium er endnu slet ikke genfundet i Schweiz.

Genbrug ville være muligt

Allerede i 2015, et Empa-team ledet af Heinz Böni blev bestilt af Federal Office for the Environment (FOEN) og den schweiziske sammenslutning af informations- og kommunikationsteknologiudbydere (Swico) til at undersøge, om genvinding af indium og neodym giver økologisk mening og er økonomisk levedygtig. Teknisk set, indium kan allerede genvindes i dag, omend ved relativt stor indsats. Og fra et økonomisk synspunkt, der påløber kun moderate ekstraomkostninger til indvinding af indium fra skærme. Disse kan dækkes ved at øge gebyret for tidlig genbrug med 50 centime pr. Skærm. Økologisk, imidlertid, sagen er klar:et bjerg af nedlagte skærme har et højere indiumindhold end en mine med samme volumen, som indium udvindes som den primære ressource. Ifølge undersøgelsen miljøpåvirkningen ved genbrug er også lige så høj, hvis ikke bedre, end primærproduktion fra mineraler. Imidlertid, dette gælder kun, hvis det kasserede udstyr demonteres manuelt i det første behandlingstrin og ikke knuses mekanisk.

I tilfælde af neodym, den økologiske balance er endnu tydeligere:hvis materialet stammer fra genanvendelsesprocessen, så er belastningen på miljøet en tredjedel mindre, end hvis den blev hentet fra en mine.

Mængden gør forskellen

Ligesom guld, indium og neodym kan være klart placeret i adskillelige komponenter i en elektronisk enhed. Det ville også være teknisk muligt at genvinde råvarerne, omend med betydelige omkostninger. Så hvorfor er disse metaller ikke blevet genvundet hidtil?

For at besvare dette spørgsmål, det er vigtigt at overveje de involverede mængder. Indium har kun været brugt i betydelige mængder siden årtusindskiftet. I 2014, året, for hvilket de seneste tal foreligger, omkring 1,7 ton af metallet var til stede i enheder i Schweiz, som stadig var i brug. Imidlertid, de enheder, der blev bortskaffet i samme år, indeholdt kun ca. 135 kg indium. Omkring en tredjedel af disse nåede slet ikke genbrugsprocessen - f.eks. fordi apparaterne blev smidt i almindeligt affald eller eksporteret til udlandet. Af de cirka 90 kg indium, der gennemgik genbrugsprocessen, 90% endte i forbrændingsanlæg, 5 % gik tabt i smeltningsprocessen – og kun 5 % blev lagret til eventuel fremtidig oparbejdning, ifølge undersøgelsen.

Neodym har været til stede i store mængder i solgt elektronisk udstyr siden begyndelsen af ​​1980'erne. I 2014, omkring 39 tons neodym var stadig til stede i udstyr, der stadig er i brug, mens det samme år bortskaffede udstyr indeholdt 3,9 tons. Af disse, 2,8 tons nåede genbrugsprocessen, hvor elementet endte i smelteprocessens slagger.

Tallene for guld ligger mellem disse to:4,8 tons var i udstyr, 440 kilo blev adskilt i guldholdige komponenter, og 330 kilo af disse nåede genbrugsprocessen. Fra da af, tabene er lave:95% af guldet, der når den manuelle demonteringsfase, kan inddrives.

Så det kan ikke udelukkende skyldes mængderne, at den ekstra indsats for inddrivelse kun kræves for guld. Når man ser på metallenes værdi, afsløres en interessant kendsgerning:Det 90 kg indium, der ender i bortskaffelsesprocessen, er i øjeblikket værd omkring US $ 36, 000; 2, 800 kg neodym 200 USD, 000 - og 330 kg guld US $ 13, 600, 000. Så fra et økonomisk synspunkt, indsatsen for guld er umagen værd trods de små mængder - for neodym og indium, på den anden side, den økonomiske motivation for genbrugsvirksomhederne er i øjeblikket (stadig) lav.

"Langt den største andel af neodym og indium er stadig i det udstyr, der er i brug i øjeblikket, "forklarer Esther Thiébaud." En lille stigning i det forudbetalte genbrugsgebyr ville allerede være nok til at gøre genbrug til en økonomisk attraktiv mulighed ". Indtil da, det ville i det mindste være fornuftigt midlertidigt at gemme komponenter med en relativt høj andel indium og neodym - så ressourcerne ikke går tabt for evigt.