Как извлечь драгоценные металлы из электронных отходов за несколько секунд

Электронные отходы - это самый быстрорастущий поток бытовых отходов в мире, который обусловлен в основном более высоким уровнем потребления электрического и электронного оборудования, коротким жизненным циклом и небольшим количеством вариантов ремонта. Ежегодно во всем мире таких отходов производится более 40 миллионов тонн. Многие из них являются небезопасными, вызывая загрязнение окружающей среды, вредят здоровью человека и приводят к безвозвратной потере ценных ресурсов.

Выброшенные электронные устройства, такие как мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, содержат драгоценные металлы, такие как медь, серебро и золото, а также широкий спектр ценных редкоземельных элементов. Эти металлы, которые можно извлекать, перерабатывать и повторно использовать, зачастую также выбрасываются вместе с электронными отходами.

Существующие методы извлечения драгоценных металлов, основанные на плавке и выщелачивании, сопровождаются достаточно длительными процессами очистки и негативно воздействуют на окружающую среду.

Ранее ученые уже использовали метод мгновенного Джоулевого нагрева для производства графена из источников углерода, в частности, из пищевых отходов и пластика, получая при этом также родий, палладий, золото и серебро, пригодные для повторного использования.

Процесс мгновенного Джоулевого нагрева, разработанный в Университете Райса, позволяет извлекать ценные и токсичные металлы из электронных отходов. Предоставлено: Джефф Фитлоу / Университет Райса.

В новом исследовании команда сосредоточилась на проблеме электронных отходов. Они начали с измельчения старых выброшенных печатных плат в порошок, а затем нагревали его до 3400 Кельвинов (3127 градусов по Цельсию) за миллисекунды с помощью сверхбыстрого электротермического процесса. Такая высокая температура испаряет драгоценный металл, а газы затем удаляются для отделения из них металлов, хранения или утилизации.

По словам исследователей, с помощью этого процесса можно извлечь более 80% серебра, палладия и родия и более 60% золота из образцов. Тяжелые металлы в электронных отходах, некоторые из которых являются высокотоксичными, включая хром, мышьяк, кадмий, ртуть и свинец, также удаляются, оставляя конечные отходы с минимальным содержанием металлов, приемлемые даже для сельскохозяйственных почв.

Металлы оседают на дно флакона после отделения от других компонентов в раздробленной печатной плате за счет мгновенного Джоулева нагрева. Предоставлено: Джефф Фитлоу / Университет Райса.

Важно отметить, что исследователи сообщили, что их «масштабируемый процесс» потребляет около 939 киловатт-часов на тонну обрабатываемого материала, что в 80 раз меньше, чем у коммерческих плавильных печей, и в 500 раз меньше, чем у лабораторных трубчатых печей. Его применение также исключает длительную очистку, необходимую при использовании процессов плавки и выщелачивания.

 

 

Таким образом, самый крупный растущий источник отходов становится настоящим сокровищем.