Onderzoekers van Rice University en het Indian Institute of Science hebben een idee om de recycling van elektronisch afval te vereenvoudigen:verpletter het tot nanostof.

specifiek, ze willen de deeltjes zo klein maken dat het scheiden van verschillende componenten relatief eenvoudig is in vergelijking met processen die nu worden gebruikt om elektronische rommel te recyclen.

Chandra Sekhar Tiwary, een postdoctoraal onderzoeker bij Rice en een onderzoeker bij het Indian Institute of Science in Bangalore, gebruikt een lage temperatuur cryo-molen om elektronisch afval te verpulveren - voornamelijk de chips, andere elektronische componenten en polymeren waaruit printplaten (PCB's) bestaan ​​- in deeltjes die zo klein zijn dat ze elkaar niet verontreinigen.

Daarna kunnen ze worden gesorteerd en hergebruikt, hij zei.

Het proces is het onderwerp van een Materialen vandaag papier van Tiwary, Rijstmateriaalwetenschapper Pulickel Ajayan en professoren van het Indian Institute Kamanio Chattopadhyay en D.P. Mahapatra.

De onderzoekers zijn van plan om de huidige processen te vervangen waarbij verouderde elektronica op stortplaatsen wordt gedumpt, of ze verbranden of behandelen met chemicaliën om waardevolle metalen en legeringen terug te winnen. Geen enkele is bijzonder vriendelijk voor het milieu, zei Tiwary.

"In elk geval, de cyclus is eenrichtingsverkeer, en het verbranden of gebruiken van chemicaliën kost veel energie terwijl er toch afval achterblijft, " zei hij. "We stellen een systeem voor dat alle componenten breekt - metalen, oxiden en polymeren - tot homogene poeders en maakt ze gemakkelijk opnieuw te gebruiken."

De onderzoekers schatten dat het zogenaamde e-waste de komende vier jaar met 33 procent zal groeien, en tegen 2030 meer dan een miljard ton zal wegen. Bijna 80 tot 85 procent van het vaak giftige e-waste komt terecht in een verbrandingsoven of op een stortplaats. Tiwary zei, en is de snelst groeiende afvalstroom in de Verenigde Staten, aldus de Milieudienst.

Het antwoord kan zijn opgeschaalde versies van een cryo-molen ontworpen door het Indiase team dat, in plaats van ze te verwarmen, houdt materialen bij ultra-lage temperaturen tijdens het breken.

Koude materialen zijn brozer en gemakkelijker te verpulveren, zei Tiwary. "We profiteren van de natuurkunde. Als je dingen verwarmt, ze hebben meer kans om te combineren:je kunt metalen in polymeer stoppen, oxiden in polymeren. Dat is waar verwerking bij hoge temperaturen voor is, en het maakt het mixen heel gemakkelijk.

"Maar bij lage temperaturen, ze houden niet van mengen. De basiseigenschappen van de materialen - hun elasticiteitsmodulus, thermische geleidbaarheid en thermische uitzettingscoëfficiënt - allemaal veranderen. Ze laten alles heel goed scheiden, " hij zei.

De proefpersonen waren in dit geval computermuizen - of in ieder geval hun PCB ingewanden. De cryo-molen bevatte argongas en een enkele stalen kogel van gereedschapskwaliteit. Een gestage stroom vloeibare stikstof hield de container op 154 ​​kelvin (min 182 graden Fahrenheit).

Wanneer geschud, de bal verplettert eerst het polymeer, dan de metalen en dan de oxiden net lang genoeg om de materialen in een poeder te scheiden, met deeltjes tussen 20 en 100 nanometer breed. Dat kan tot drie uur duren, waarna de deeltjes in water worden gebaad om ze te scheiden.

"Dan kunnen ze worden hergebruikt, "zei hij. "Niets is verspild."