Hundratals ton guld, platina, indium och neodym finns i det elektroniska avfallet som försvinner i europeiska hushåll. I framtiden kommer det att vara möjligt att övervaka och använda denna enorma depå med värdefulla råvaror mer effektivt. Kredit:Empa
I januari 2018 den första paneuropeiska databasen för sekundära råvaror, inklusive många "kritiska", gick online. Alltsedan, vi har vetat mer om vilka råvarudepåer som finns i bilar, sålda batterier och elektroniska enheter, används och lagras i de 28 EU -länderna - och i slutändan återvinns eller kasseras. Empa spelade en nyckelroll i ProSUM -projektet.
Varje europé äger i genomsnitt 250 kilo elektriska och elektroniska apparater. Dessa förenas med 15 kilo blybatterier och två kilo andra typer av batterier, inklusive 500 gram litiumjonbatterier, och en andel på 60 kilo av en bil. Alla dessa varor går så småningom sönder eller blir föråldrade. Några av dem kastas och återvinns, andra säljs vidare på plattformar som ebay och ricardo. Dock, stora mängder hamnar i lådor, skåp och garage, där de bildar "råvarudepåer".
En hög med fragmenterad data
Data om förekomst och distribution av kritiska råvaror i Data om förekomst och distribution av kritiska råvaror i produkter, komponenter och avfall har genererats från olika håll de senaste åren, som forskningsinstitutioner, industri, offentliga myndigheter och icke-statliga organisationer, och lagras i olika databaser, format och rapporter. Hittills, dock, ingen har samlat in och behandlat dessa uppgifter så att återvinningsindustrin, myndigheter och politiska beslutsfattare kan faktorera alla dessa råvaror till ekonomiskt och ekologiskt vettiga strategier.
Detta är just utmaningen som projektet "Prospecting Secondary Raw Materials in the Urban Mine and Mining Waste" (ProSUM), finansieras av EU:s forskningsprogram Horizon 2020, ställa in sig själv (www.prosumproject.eu). Förutom 17 forskningsanläggningar från 12 länder, projektet involverade också tre Empa -laboratorier, särskilt teknik- och samhällslaboratoriet, som ansvarade för arbetspaketet "Produktkarakterisering".
Leds av Patrick Wäger, labbet har undersökt återvinningssystem i många år. En av forskningsfokuserna är att hantera elektrisk och elektroniskt avfall (känt som e-avfall) i Schweiz samt i utvecklings- och tröskelländer. Under de senaste åren har verksamhetens fokus har utvidgats till att omfatta kritiska råvaror som indium, sällsynta jordartsmetaller och platinametaller.
Skärmdump av www.urbanmineplatform.eu. Kredit:Schweiziska federala laboratorier för materialvetenskap och teknik
En ung vetenskap
Empa -forskaren Heinz Böni och hans team har koncentrerat sig på rollen som kritiska råvaror i "social metabolism". En lek om den fysiska ämnesomsättningen, detta är vad miljöforskare kallar material- och energiflöden som utlöses av sociala aktiviteter. Forskning om social metabolism är en ganska ung vetenskap, med Peter Baccini och Paul Brunner som banade vägen i slutet av 1980 -talet på Eawag, ETH -domänens vattenforskningsinstitut. Sedan 2007 har en forskargrupp vid Yale University fokuserat på att bedöma risker för råvaruförsörjning; Yale -forskarna utvecklade en "kritikalitetsmatris", baserat på vilken EU publicerade sin första studie om råvarans kritikalitet 2010.
Bönis team fokuserar särskilt på att stänga materialcykler för sällsynta metaller och kritiska råvaror. I ett projekt som finansieras av det schweiziska federala miljökontoret, till exempel, forskarna undersökte återhämtningen av neodym, som finns i röstspolemagneter på hårddiskar, till exempel, och återvinning av indium, som finns i plattskärmar. För närvarande, Empa -teamet arbetar med möjligheter att återvinna sällsynta metaller från elektriska och elektroniska fordonskomponenter och därmed hålla dem i materialcykeln.
En inbjudan från Nederländerna
Det var forskare från Delft University of Technology som så småningom kontaktade Empa -forskarna och bad dem gå med i ProSUM -konsortiet. "De nederländska kollegorna kände oss från samarbeten om andra projekt, "säger Patrick Wäger, som ledde ett av de fem ProSUM -arbetspaketen. Utgångspunkten var en databas för mineralråvaror i EU, som franska byrån för geologiska och gruvresurser (BRGM) hade utvecklat inom ramen för ett tidigare EU -projekt, "Mineraler4EU". Empa -forskaren Amund Loevik fick i uppgift att samla den spridda informationen från olika källor och sätta den i en konsekvent form. Det primära målet var att bedöma datakvaliteten och väga den därefter.
För att utföra denna ambitiösa uppgift, Wäger och Co efterlyste säkerhetskopiering från andra Empa-kollegor:Matthias Rösslein från partiklar-biologi-interaktionslabbet hjälpte Loevik med bearbetning och utvärdering av data med hjälp av statistiska metoder. Analytics -experter Renato Figi och hans team från labbet Advanced Analytical Technologies utvecklade och validerade nya metoder för att ta och förbereda prover och genomföra kemiska analyser (se sidan 16). Det viktigaste målet här var att bestämma nivån på kritiska råvaror som finns i utvalda produkter och fraktioner från bearbetning av gamla batterier, elektriska och elektroniska enheter och i olika makuleringsfraktioner från uttjänta fordon.
I januari 2018 publicerades äntligen ProSUM -databasen på www.urbanmineplatform.eu. Urban Mine-plattformen innehåller datamängder om flöden, lager, sammansättning och avfall flödar från batterier, elektriska och elektroniska enheter och fordon. Detta gör det möjligt för forskare, återvinningsindustrin och politiska beslutsfattare för att få specifik information om tidigare och framtida utveckling, till exempel för att uppskatta råvarupotentialen för särskilda bestånd i stadsgruvan eller utveckla innovativa återvinningsstrategier.
