טכניקות מתפתחות להוציא מתכות ממנהלים של פסולת אלקטרונית

משבר E-waste גדל והצורך דחוף ל- Metal Recovery

התפשטות מכשירים אלקטרוניים יצרה את אחד האתגרים הסביבתיים הדוחקים ביותר של המאה ה-21: פסולת אלקטרונית, או e-waste. על פי FLT:0 Global E-waste סטטיסטיקות השותפות של E-waste 1; העולם שנוצר כ 53.6 מיליון טון מטר של כרייה ב-2019, ונתון זה צפוי לעלות על 74 מיליון טון על ידי בתולה, כולל תערובת מורכבת של חומרים מפלסטיק, כולל מתכת חיה, כגון ריכוזים נדירים, כמו גם לא היה גבוה יותר, כמו ריכוז, כמו מרכזי, כמו ריכוז טבעי, כמו גם כן, כמו גם חומר נפץ, כמו גם חומר טבעי, כמו גם חומר נדיר, 000, כמו ריכוז, כמו גם חומר נפץ, כמו גם כן, 000, כמו ריכוז, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יקר של חומר טבעי, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

עם זאת, שיטות קונבנציונליות של הפקת מתכות מ e-waste יש חסרונות משמעותיים, החל מצריכה גבוהה אנרגיה לייצור של חומרים רעילים משניים משניים. כתוצאה מכך, חוקרים ומנהיגי התעשייה מפתחים טכניקות חדשניות, מתעוררות המבטיחות להפוך את המתכת יעילה יותר, סלקטיבית, וסביבות סביבתית. מאמר זה חוקר כמה גישות חדשניות אלה, היתרונות שלהם, ואת האתגרים כי הם יכולים להישאר לפני שהם יכולים להיות פרוסים בקנה מידה.

שיטות התאוששות מתכת מסורתיות ומגבלותיהם

הבנת מדוע טכניקות חדשות נדרשות דורשות מבט קצר על התהליכים שהוקמו. שתי קטגוריות עיקריות שלטו בנוף המיחזור האלקטרוני של הריסות במשך עשרות שנים: פלורמטורגיה ו הידרומטאורגיה.

yrometallurgy

שיטות פלואומטריות כרוכות בדלקת אלקטרוני של פסולת בטמפרטורות גבוהות כדי להפריד מתכות ממרכיבים שאינם ממתכתיים.גישה זו יעילה להתאושש מתכות בסיס כמו נחושת מתכות יקרות כמו זהב, אבל זה מגיע בעלות תלולה.התנורות דורשות כמויות עצומות של אנרגיה, לעתים קרובות נגזר דלקים מאובניים, לתרום פליטות פחמן.

הידרומטאורגיה

הידרומטאורגיה, לעומת זאת, משתמשת בפתרונות כימיים מקיפים כדי למנוע מתכות מפלט אלקטרוניות מרוטות. רציפות נפוצות כוללות cyanide עבור זהב, aquaregia עבור מתכות קבוצתיות, וחומצות חזקות למתכות בסיס. בעוד הידרומטורגיה יכולה להיות יותר סלקטיבית מאשר pyrometallurgy ויכולה לפעול בטמפרטורות נמוכות יותר, היא מסתמכת על קורוזיות קשות וכימיקלים לעתים קרובות למנוע טיפול פסיכולוגי.

טכניקות מתפתחות: גבול חדש בפלט מתכת

המגבלות של גישות קונבנציונליות עוררו חדשנות על פני דיסציפלינות מרובות, ממיקרוביולוגיה לאלקטרוכימיה וכימיה ירוקה. להלן כמה מהטכניקות המתעוררות המבטיחות ביותר לעצב מחדש את הנוף של התאוששות מתכת אלקטרונית.

Bioleaching: Harnessing Microorganisms for Selective Metal Recovery

(ב) תהליך ביולוגי המשתמש במיקרואורגניזמים - בעיקר חיידקים ופטריות - כדי לייעל מתכות מפסולת מוצקה, כגון FLT:0Acidithiobacillus ferrooxidansures ScLT 1 ו-FLT:2Acidithiobcillus ferrooxidents) הוא לעתים קרובות צורך חומצה כימית יותר מאשר חומצה פולית (Fgic) ו-FLT) אשר מפעילה מספר תרכובת.

שחזור אלקטרו-כימיקלי: הפרדה מוקדמת באמצעות שדות חשמליים

טכניקות אלקטרוכימיות ליישם זרם חשמלי כדי לקבל פקדות סלקטיבית מפתרון על אלקטרודות (אלקטרוניקה) או לנהוג תחבורה איטונית על פני membranes (אלקטרוניקה) החידושים האחרונים כוללים את הפיתוח של חומרים אלקטרודה-קרקע גבוהה כגון צינורות פחמן, גרפן, ובמיוחד רטינום ממולאת, אשר מגבירה את היעילות והסלקטיביות של המתכת, לדוגמה, על ידי זרם אלקטרו-מי נמוך, כמו פחמן-מי, הוא גם מאפקטיבי, הוא משולב בין פתרונות אלקטרו-מיים, לבין פתרון אלקטרו-מיים סטנדרטיים, הוא משולב באופן משמעותי, הוא פתרון אלקטרו-מיים, הוא משולב, הוא פתרון אלקטרו-מיים, הוא פתרון אלקטרו-מיים, והוא עשוי-מיים, כולל פתרון אלקטרו-מיים, אשר יכול להתאושש באופן משמעותי, כולל פתרון אלקטרו-מיים, באופן משמעותי, עם פתרון אלקטרו-מיים, והוא עשוי-מיים, כולל טיפול כימי, באופן משמעותי, באופן משמעותי, כולל טיפול כימי, והוא עשוי להיות משולב בין היתר, והוא עשוי להיות משולב בין היתר, עם פתרון אלקטרו-מיים, באופן משמעותי, עם טיפול כימי, אשר ניתן לשחזר את יעילותורידומיים, באופן משמעותי, כולל פתרון אלקטרו-מיידי שימוש בבטיחות גבוהה,

חידושים הידרומטריים: ירוק יותר סולנטס ו-Reagents

בעוד מתכות מסורתיות הידרומטאורגיה מסתמכות על חומצות אגרסיביות וצ'ייד, דור חדש של "ירוק" פותרים את היתרונות של מתכת ממוחזרים עם מיצוי מופחת של רעילות.שני שיעורים מושכים תשומת לב מסוימת: נוזלי איטוני (ILs) ופתרונות אמקטיים עמוקים עשויים להיות מסולקים קלים (DES) ו- Ionic נוזליים מסוימים הם מלחים נוזליים בחדר, עם לחץ דם שלילי מאוד, במיוחד כדי למנוע כימיקלים מסוימים.

Phytomining: Grow a Metal Crop

Phytomining הוא השימוש של צמחי Hyperaccumulator - מינים כי באופן טבעי סופג ריכוזים גבוהים של מתכות מן הקרקע או פתרון - כדי לשחזר מתכות יקרות. בעוד הרעיון נחקר בעיקר עבור ניקל, cobalt, וזהב באדמה מזוהמת, החוקרים חוקרים עכשיו לחקור את היישום שלה כדי להיות מוזנחת, אך ורקמות מתכתי הוא מעובד הראשון לייצר מחוספס או מוצק, אז מכווץ לתוך צמחי מתכת, אז הם מכווץ.

חדשנות טרום טיפולית: Cryo-comminution והפרדה אלקטרוסטטית

לפני כל חומר כימי או ביולוגי, e-waste חייב להיות מחוספס, ממומן, מופרד כדי לרכז את השבריריים עשירים המתכת.טכניקות פיזיות מתפתחות הופכות את הטיפול הזה יעיל יותר. Cryo-comminution, למשל, כרוך קירור אלקטרונים כדי לשפר את הטמפרטורות הנקבוביות (באמצעות חנקן נוזלי) כדי לנפץ פלסטיק ומתכות, מה שהופך אותם לקלים יותר לשבר ולפרידה של תהליכים אלקטרוסטטיים מתקדמים.

יתרונות השוואתיים והמגמה לקראת מערכות משולבות

לכל טכניקה מתפתחת יש את נקודות החוזק והחולשות שלה, ואין שיטה אחת היא panacea. Bioleaching הוא benign מבחינה סביבתית אבל איטי; שיטות אלקטרוכימיות הן מדויקות ומהירות אך דורשות כוונון זהיר של כימיה פתרון; פותרים ירוקים מציעים סלקטיביות גבוהה אבל יכול להיות יקר.

אתגרים ושיקולים סקלאיים

(למרות הבטחתם, טכניקות מתפתחות ניצבות בפני כמה מכשולים בדרך להיקף מסחרי.FLT:0CosteurFLT:1 נשאר מחסום ראשוני: מיקרואורגניזמים מיוחדים, אלקטרודות מותאמות אישית ונוזלים איטוניים יכולים להיות יקרים לייצר ולדרוש טיפול קפדני של חומרים מסוג ALT:2Process RateFLT 3 הוא נושא אחר - ביולוגיים ופיזיים ביותר הם בעלילציה איטית יותר מ- 4.

עם זאת, התמריצים הכלכליים חזקים.הערך של חומרי גלם ב e-waste מוערך ב-57 מיליארד דולר USD בשנת 2019, אך רק כ-17% נאספו וממוחזרים באופן רשמי, ממשלות ותעשייה מתחילים לזהות את הפוטנציאל.ה-FLT:0:0 European Union's Circular Economy Action Plan FLT:1 מטרות ישירות e-waste recling ותומך במחקר לטכנולוגיות חדשניות, כמו גם יוזמות אלקטרו-כימיקליות ו-קוריאניות משולבות.

הדרך לכלכלה מעגלית ו-Outlook העתידי

המעבר ממודל ליניארי "לתפוס" לכלכלת מעגלית עבור אלקטרוניקה תלוי במידה רבה באפקטיביות ובזמינות של התאוששות מתכת.הטכניקות המתעוררות המתוארות כאן מייצגות שינוי לעבר תהליכים אוטונומיים נמוכים יותר, גבוהים יותר שיכולים לשחזר ספקטרום רחב יותר של מתכות - כולל חומרים עתירי גלם קריטיים כמו ליתיום, סלילת אדמה נדירה, אשר לעתים קרובות אבודים במיחזור קונבנציונלי כמו טכנולוגיות מתקדמות, במיוחד עם עלויות פחמן מסורתיות, במיוחד, כמו גם ירידה תחרותיות, כמו גם עם עלויות פחמן מסורתיות יותר ויותר, כמו גם עם עלויות פחמן, כמו גם ירידה תחרותיות, כמו גם ירידה תחרותיות, כמו גם יותר ויותר.

שיתוף פעולה בין דיסציפלינות - חומרים מדע, מיקרוביולוגיה, אלקטרוכימיה והנדסת תהליכים - יהיה חיוני להתגבר על מחסומים טכניים שנותרו. שותפויות ציבוריות פרטיות יכול לעזור במימון הפגנות בקנה מידה וליצור סטנדרטים לאיכות של מתכות התאוששות. חינוך וקמפיינים מודעות נדרשים גם כדי לעודד צרכנים להחזיר את קצה של אלקטרוניקה בחיים באמצעות תוכניות קבלה מאושר, להבטיח הזנת קבועה עבור מתקנים מתקדמים מחזור.

מסקנה

הטכניקות המתעוררות למיצוי מתכות מ e-waste - bioleaching, התאוששות אלקטרו-כימית, הידרומטורגיה ירוקה, phytomining, ו pre-טיפול פיזי מתקדם - משנים את הנוף המיחזור.הם מציעים יתרונות מוחשיים על פני pyrometallurgy ו הידרומטמורגיה קונבנציונלית: צריכת אנרגיה מופחתת, פליטות נמוכות יותר,סלקטיביות גבוהה יותר, ויכולת להתאוששות יקרות ערך כי הם היו חסרים אתגרים משמעותיים, בעודם, אך ורק מהירות גבוהה יותר, אך ורק אז, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, אך ורק לאחר מכן, היא מתמשכת, עם לחץ, עם לחץ, עם יעילות גבוהה יותר, עם אתגרים מתקדמים, עם לחץ, ומהירות גבוהה יותר, עם לחץ דם, ופתרונות מתקדמים, עם לחץ דם, עם לחץ דם, עם לחץ דם, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, עם לחץ, ומהירות גבוהה יותר, עם לחץ דם, עם לחץ דם, עם לחץ, היא מתמשכת, עם לחץ דם, ופתרונות מתקדמים, ומהירות גבוהה יותר, עם לחץ, ומהירות מוגברת, עם לחץ, היא מתמשכת, ופתרונות מתקדמים, ופתרונות מתקדמים, היא ממשיכה, ומהירות גבוהה יותר,