莱斯大学开发的一种新工艺可以从电子垃圾中提取有价值的金属。这个金属回收过程称为闪光焦耳加热,使用的能量比目前的方法少 500 倍。最初引入闪光焦耳加热是为了使用废弃食物等来源从碳中生产石墨烯。
然而,莱斯大学的研究人员调整了该方法以从电子垃圾中回收铑、钯、金和银等矿物质。
该方法的工作原理是将电子废物快速加热到 3,400 开尔文(5,660 华氏度)的温度。这种高热量使金属蒸发。然后使用真空将气体从闪蒸室输送到冷阱中。
一旦进入冷阱,金属气体就会凝结成固体金属。然后可以进一步纯化捕集器中回收的金属混合物以产生单独的金属。
除了从电子垃圾中回收金属外,研究人员还发现,闪光焦耳反应将烧焦的残留物中的铅浓度降低到百万分之 0.05 以下。这是一个足够安全的水平,可以在农业土壤中处理废物。
其他有毒金属(如砷和汞)的含量也可以通过使用额外的闪光来降低。由于每次闪光持续时间不到一秒钟,因此可以快速完成。
化学家詹姆斯图尔指出,闪光焦耳加热过程可以将有毒废物的主要来源转化为有用的资源。最大的垃圾来源变成了宝藏,这将减少到世界各地在偏远和危险的地方开采矿石、剥离地球表面和使用大量水资源的需要。宝藏在我们的垃圾箱里。”
目前,只有不到 20% 的电子垃圾被可持续回收利用,创新者对改善这种情况很感兴趣。我们已经看到多种形式的电子垃圾回收创新 ,例如开发低成本的可生物降解 PC 和可生物降解的电子显示器。
移动电话和物联网设备等电子设备的日益普及,导致电子废物大量增加。随着联网设备的数量不断增加,在全球范围内处理电子垃圾的需求变得越来越紧迫。
2014 年全球产生的 4180 万吨电子垃圾,2019 年全球产生了创纪录的 5360 万吨电子垃圾,仅在五年内就增长了 21%。到 2050 年,全球电子垃圾预计将达到 1.2 亿吨,除非有所改变。
莱斯大学的闪光焦耳加热工艺是可扩展的,每处理一吨材料仅使用约 939 千瓦时电能。这比商业冶炼炉使用的少 80 倍。此外,以这种方式回收金属减少了开采矿石的需要,有可能提供额外的能源和环境节约,并建立一个循环过程。