Kretskort från elektronik, som datormöss, kan krossas till nanodust av en kryokvarn, enligt forskare vid Rice University och Indian Institute of Science. Dammet kan sedan enkelt separeras i sina beståndsdelar för återvinning. Kredit:Chandra Sekhar Tiwary/Rice University
Forskare vid Rice University och Indian Institute of Science har en idé om att förenkla återvinningen av elektroniskt avfall:Krossa det till nanodust.
Specifikt, de vill göra partiklarna så små att det är relativt enkelt att separera olika komponenter jämfört med processer som används för att återvinna elektroniskt skräp nu.
Chandra Sekhar Tiwary, en postdoktor vid Rice och en forskare vid Indian Institute of Science i Bangalore, använder en lågtemperatur kryokvarn för att pulverisera elektroniskt avfall - främst chipsen, andra elektroniska komponenter och polymerer som utgör tryckta kretskort (PCB) – till partiklar så små att de inte förorenar varandra.
Sedan kan de sorteras och återanvändas, han sa.
Processen är föremål för en Material idag papper av Tiwary, Rismaterialforskaren Pulickel Ajayan och professorerna Kamanio Chattopadhyay och D.P. Mahapatra.
Forskarna har för avsikt att ersätta nuvarande processer som innebär att föråldrad elektronik dumpas på soptippar, eller bränna eller behandla dem med kemikalier för att återvinna värdefulla metaller och legeringar. Ingen är särskilt miljövänlig, sa Tiwary.
"I alla fall, cykeln är en väg, och att bränna eller använda kemikalier tar mycket energi samtidigt som det lämnar avfall, " sa han. "Vi föreslår ett system som bryter alla komponenter - metaller, oxider och polymerer - till homogena pulver och gör dem lätta att återanvända."
Att pulverisera gamla kretskort till nanodamm med en kryokvarn gör dess element lättare att återvinna än nuvarande metoder, enligt forskare vid Rice University och Indian Institute of Science. Kredit:Chandra Sekhar Tiwary/Rice University
Forskarna uppskattar att så kallat e-avfall kommer att växa med 33 procent under de kommande fyra åren, och år 2030 kommer den att väga mer än en miljard ton. Nästan 80 till 85 procent av ofta giftigt e-avfall hamnar i en förbränningsugn eller en soptipp, Tiwary sa, och är den snabbast växande avfallsströmmen i USA, enligt Naturvårdsverket.
Svaret kan vara uppskalade versioner av en kryokvarn designad av det indiska teamet som, istället för att värma dem, håller material vid ultralåga temperaturer under krossning.
Kalla material är sprödare och lättare att pulverisera, sa Tiwary. "Vi drar fördel av fysiken. När du värmer saker, de är mer benägna att kombinera:Du kan lägga metaller i polymer, oxider till polymerer. Det är vad högtemperaturbearbetning är till för, och det gör det väldigt enkelt att blanda.
"Men i låga temperaturer, de gillar inte att blanda. Materialens grundläggande egenskaper - deras elasticitetsmodul, värmeledningsförmåga och värmeutvidgningskoefficient - alla förändras. De låter allt separera riktigt bra, " han sa.
Testpersonerna i det här fallet var datormöss – eller åtminstone deras PCB-inälvor. Kryokvarnen innehöll argongas och en enda stålkula av verktygskvalitet. En stadig ström av flytande kväve höll behållaren vid 154 kelvin (minus 182 grader Fahrenheit).
Detta är en genomskinlig bit epoxi, vänster, jämfört med epoxi med e-avfallsförstärkning till höger. En kryo-fräsningsprocess utvecklad vid Rice University och Indian Institute of Science förenklar processen att separera och återvinna elektroniskt avfall. Kredit:Chandra Sekhar Tiwary/Rice University
När den skakas, bollen krossar polymeren först, sedan metallerna och sedan oxiderna precis tillräckligt långa för att separera materialen till ett pulver, med partiklar mellan 20 och 100 nanometer breda. Det kan ta upp till tre timmar, varefter partiklarna badas i vatten för att separera dem.
"Då kan de återanvändas, sade han. Inget är bortkastat.
