Onderzoekers van de West Virginia University herleven afgedankte elektronica, recyclen elektronisch afval en winnen er mineralen uit om nieuwe producten te maken die cruciaal zijn voor de nationale defensie.

Terence Musho, universitair hoofddocent mechanische en ruimtevaarttechniek aan het Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, leidt het project.

De VS zijn momenteel afhankelijk van landen als China om grondstoffen te leveren die essentieel zijn voor elektronica die haar nationale verdediging mogelijk maakt. Maar volgens Musho heeft die "afhankelijkheid van buitenlandse nationale hulpbronnen ertoe geleid dat het Witte Huis een kritiek tekort in de toeleveringsketen van halfgeleiders heeft vastgesteld."

Musho zei dat tekort een van de redenen is waarom het ministerie van Defensie (DOD) kijkt naar gemakkelijk verkrijgbaar elektronisch afval, zoals oude "LED's en micro-elektronische circuits die worden gebruikt voor het versterken van radiofrequenties, die essentiële materialen voor de toeleveringsketen bevatten."

Een belangrijke factor die het onderzoek bepaalt dat Musho samen met professor Edward Sabolsky van Statler uitvoert, afgezien van de huidige systemen voor het recyclen van e-waste, is het "vermogen om zeer hoge temperaturen op een zeer snelle manier te bereiken", waardoor hun technologie modulair kan zijn. Dat wil zeggen, omdat het relatief klein is, kan het gemakkelijk in modules van plaats naar plaats worden verplaatst.

"Dat betekent dat de DOD deze technologie kan transporteren naar het punt van verwijdering van deze e-waste materialen," zei Musho. "Ruimtepuin is een probleem dat aandacht krijgt, dus een potentieel ver weg idee is dat dit mogelijk in de ruimte zou kunnen worden gebruikt. Je zou rommelsatellieten kunnen verzamelen, het afval recyclen en de grondstoffen terug naar de aarde brengen.

"Een andere mogelijke toepassing zijn Amerikaanse marineschepen, die deze apparatuur naar verschillende havens zouden kunnen verplaatsen voor afvalrecycling."

De technologie is ook veelbelovend buiten het domein van de nationale defensie. "Je zou in elke gemeenschap een recyclepunt voor e-waste kunnen hebben", suggereerde Musho. "Gemeenten kunnen hun eigen e-waste recyclen, de grondstoffen eruit halen en die materialen terug verkopen aan fabrikanten."

Recycling van elektronica begon in de jaren zeventig op te duiken, maar heeft nooit veel grip gekregen. Musho legde uit dat wanneer je je oude elektronica naar Best Buy brengt, er slechts een handvol faciliteiten in het land zijn waar de elektronica kan worden verwerkt. "Die plaatsen krijgen een berg e-waste", zei hij.

Elektronica-recyclingfaciliteiten verwerken dat e-waste via een proces van pyrometallurgie of hydrometallurgie. Beide processen gebruiken hoge temperaturen of gevaarlijke chemicaliën om mineralen uit elektronica te halen en beide hebben grote hoeveelheden afval nodig om zuinig te zijn.

Grotendeels vanwege dit soort problemen belandt de meeste huidige e-waste op stortplaatsen. In haar poging om dat te veranderen, heeft de DOD zich gericht op het terugwinnen van zeven specifieke elementen uit e-waste, waaronder gallium, indium en tantaal.

Musho zal hun experimenten begeleiden, met behulp van computationele thermodynamica om het mineraalherstelproces te simuleren. Sabolsky zal de simulaties valideren om te bewijzen dat het proces in de praktijk werkt.

Musho heeft er alle vertrouwen in dat het zal werken, vooral omdat het eerdere onderzoek van Sabolsky de basis heeft gelegd voor dit onderzoek.

"Ed deed eerder onderzoek naar kolenvliegas, een afvalproduct van kolengestookte elektriciteitscentrales, en hij toonde aan dat dit proces werkt voor andere kritieke elementen die aanwezig zijn in vliegas. Nu zullen we die kennis gebruiken, verbeteren en pas het toe op e-waste."

De eerste fase van het project is een studie van negen maanden waarin Musho en Sabolsky's e-waste recyclingproces in het laboratorium wordt gedemonstreerd.

Daarna zullen ze de aanpak verfijnen om "strakkere zuiverheidsnormen te halen" voor de teruggewonnen mineralen. Ze zullen opschalen om grotere hoeveelheden materiaal te verwerken en werken aan het verpakken van de technologie in een kleine, modulaire eenheid die gemakkelijk kan worden vervoerd, aangezien ze commercialisering beginnen te overwegen.

"We hebben een overvloed aan kritieke materialen die momenteel in e-waste op onze stortplaatsen zitten", zei Musho. "Het is gewoon een kwestie van bepalen wat de beste methode is om deze elementen terug te winnen. De technologie die we ontwikkelen biedt een supply chain-oplossing, niet alleen voor DOD-elektronica, maar ook voor consumentenelektronica." + Verder verkennen

Onderzoekers introduceren nieuwe stap in proces voor het besparen van e-waste-snippers