Блог

May 07, 2024

Ученые разработали измельчитель, который решит проблему E

Фото: Сиддхарт Канкария/Research Matters Вы когда-нибудь задумывались, что случилось с телефоном, который вы выбросили в пользу «умного», или с настольным компьютером, который вы выбросили много лет назад? Ну, вы положили их в мусорное ведро.

Фото: Сиддхартх Канкария/Research Matters

Вы когда-нибудь задумывались, что случилось с телефоном, который вы выбросили в пользу «умного», или с настольным компьютером, который вы выбросили много лет назад? Ну, вы положили их в мусорное ведро. То же самое сделали и многие другие страны мира, создав колоссальные 50 миллионов тонн электронных отходов только в 2013 году. Ожидается, что к 2030 году объем электронных отходов достигнет 1000 миллионов тонн в год – больше, чем количество риса, выращиваемого во всем мире!

Лишь 12,5% электронных отходов, образующихся сегодня, перерабатываются. Эту проблему в буквальном смысле обсуждает недавнее индийско-американское исследование, предлагающее элегантно простой метод переработки электронных отходов: измельчение их до наночастиц. Исследование, проведенное под руководством профессора Каманио Чаттопадхайя и профессора Д. Роя Махапатры из факультета материаловедения и аэрокосмической инженерии Индийского научного института в сотрудничестве с исследователями из Университета Райса, США, может сделать переработку электронных отходов легкой, простой и удобной. полный.

Инициатива ООН StEP определяет электронные отходы как все предметы электрического и электронного оборудования и его части, которые были выброшены его владельцем как отходы без намерения повторного использования. Холодильники, экраны/мониторы, лампы, стиральные машины, калькуляторы, тостеры, мобильные телефоны, компьютеры и многое другое в конечном итоге превращаются в «электронные отходы».

Основная проблема переработки электронных отходов заключается в том, что электронные печатные платы (ПХБ), присутствующие во всех этих устройствах, содержат опасные для жизни тяжелые металлы, такие как свинец, ртуть и мышьяк. Следовательно, их необходимо перерабатывать через специальные каналы, которые отделяют эти вредные химические вещества путем их демонтажа, разрушения и очистки.

«Сложность процесса переработки и количество необходимой энергии не являются экономически целесообразными и экологически безопасными», — отмечает доктор Чандра Секар Тивари, исследователь и ведущий автор исследования.

Сегодня для переработки электронных отходов используются два распространенных метода. При первом методе электронные отходы сжигаются и измельчаются, что разрушает органические полимеры в печатных платах и ​​оставляет металлы и керамику подлежащими восстановлению и переработке. В процессе горения в воздух попадают токсичные химические вещества, загрязняющие его. При втором методе ПХД измельчаются на мелкие кусочки и обрабатываются теплом и химическими веществами для извлечения металлов. Поскольку крошечные кусочки имеют размер около сантиметра, образующиеся металлы могут вступать в реакцию друг с другом и, следовательно, не могут быть извлечены в чистом виде, что ограничивает переработку. Потребность в сильном нагреве и использовании химикатов также делает этот процесс дорогостоящим.

Исследователи этого исследования предлагают измельчить ПХБ на наночастицы с помощью криомельницы, низкотемпературной мельницы, разработанной собственными силами в IISc. При таком измельчении при низких температурах не выделяется никаких опасных газов. Он предотвращает любую химическую реакцию между металлами, а также удерживает органические полимеры, обеспечивая тем самым полное разделение и повторное использование полимеров, оксидов и металлов. Металлы перерабатываются, а органические полимеры используются в качестве исходного материала для производства искусственных материалов, таких как полимерные нанокомпозиты. «Самое лучшее в нашем решении то, что мы ничего не выбрасываем и используем на 100%, что очень важно для окружающей среды», — отмечает доктор Тивари.

В исследовании также рассматриваются два метода переработки порошкообразных ПХД. В первом методе порошок смешивается с водой, которая затем образует два четко разделимых слоя — плавающий слой и слой осадка. При дальнейшем разбавлении плавающего слоя с наноразмерными частицами частицы равномерно распределяются по раствору, образуя коллоид. Этот коллоид можно использовать для производства печатных красок и красок на полимерной основе. Оксиды марганца, кремния, свинца, олова, меди, кобальта и кальция, а также такие металлы, как серебро, золото, олово, свинец, медь, алюминий и никель, находятся в слое осадков и могут быть извлечены в чистом виде.

При втором методе повторного использования наноразмерные частицы могут быть использованы для упрочнения полимеров и улучшения их механических свойств. Команда продемонстрировала то же самое, добавив эти наночастицы в эпоксидную смолу, широко используемый полимер. «Смешение наночастиц улучшило прочность», — говорит доктор Тивари.