Cómo revolucionar el reciclaje de desechos electrónicos de microondas

Es posible que no haya oído hablar de Tantalum, pero existe la posibilidad de que esté sosteniendo algo en este momento. Este es un componente esencial en nuestros teléfonos celulares y computadoras portátiles, y actualmente no existe una opción efectiva. Incluso si planea reciclar su equipo después de la muerte, es probable que el tantalum interior termine en un vertedero o lo envíe al extranjero, que se pierde para siempre.

Un investigador se centra en una recuperación significativa de materiales, he pasado años cavando a través de los desechos electrónicos, no en forma de basura, sino llena de materiales valiosos como Tantalum en forma de una mina urbana.

Por qué es importante Tantalm

Un metal raro y resistente al calor es importante para los condensadores electrónicos de tantalum. Estos condensadores son equipos pequeños que almacenan y libera eficientemente energía en casi todos los dispositivos electrónicos que use. Acerca de 24% de todos los tentam producidos a nivel mundial en condensador Aplicaciones sensibles al espacio y de alta gama, como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, dispositivos médicos e incluso en electrónica aeroespacial, donde El 80% del condensador tantalum se fabrica como montado en la superficie Factor de forma. Sin tantalum, muchas de nuestras tecnologías esenciales no solo funcionarán de manera efectiva.

Sin embargo, este metal inevitable tiene un alto precio. En 2024, el costo de Tantalum US $ 170 US por kgEn comparación con los metales comunes, que tiene un precio $ 9.50 por kgA pesar de este alto valor, el reciclaje de tántalo es impactante discapacitado. Los métodos de reciclaje tradicionales generalmente ignoran los condensadores de tentales, ya que la pequeña cantidad de extracto es intensiva en energía, costosa y ambientalmente riesgosa.

Costo oculto de ignorar los desechos electrónicos

La realidad de los desechos electrónicos es inquietante. Solo en 2022, el mundo produjo cada vez más 62 millones de toneladas métricas Electrónica de renunciaLa mayoría de este desecho electrónico se descargan en vertederos o se envían al extranjero, donde los métodos de reciclaje inseguros, como placas de circuito o metales químicamente eliminados, reducen los riesgos para la salud y las amenazas ambientales.

Su deficiencia con materiales importantes como el tantalio y los obstáculos geopolíticos fueron marcados como "de alto riesgo", ignorando su recuperación aumenta las debilidades económicas y estratégicas. Estados Unidos depende mucho de las importaciones de tantalio de países como China, y la interrupción del suministro puede afectar significativamente a las industrias que van desde la electrónica hasta la tecnología de defensa.

Un nuevo enfoque de reciclaje impulsado por microondas

En la Universidad de Virginia Occidental, en el departamento de ingeniería mecánica, de materiales y aeroespaciales, mi equipo y yo estamos listos para responder una pregunta simple: ¿podemos desarrollar un método más limpio, seguro y efectivo para reciclar el condensador que abandona el tantalam?

La solución resultó ser microondas. Estas microondas son similares a las personas utilizadas en su cocina, pero son más potentes y controladas con precisión. Así es como funciona nuestro proceso:

Primero, abandonamos el condensador tantalum y el polvo resultante mezclado con materiales a base de carbono. El carbono, a diferencia del agua, absorbe el microondas más rápido, lo que nos permite centrarnos en el calentamiento agudo y dirigido. A medida que las microondas se calientan selectivamente al carbono, desencadenan una respuesta llamada "deficiencia carbotimal".

Este proceso convierte los compuestos de tentales en carburo de tentalm puro, con un nivel de pureza notable en una pureza fácilmente recuperada, más del 97%, como mostramos en nuestro estudio reciente Publicado En Informe científico,

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El uso de microondas elimina los remedios químicos rígidos y reduce significativamente el consumo de energía que los métodos tradicionales. Además, reduce significativamente los subproductos de desechos dañinos.

Desde el éxito del laboratorio hasta la influencia de la industria

Si bien las pruebas tempranas demostraron nuestro enfoque efectivo, el siguiente paso importante es aumentar este método más allá del laboratorio. Actualmente, estamos trabajando en proyectos piloto, incluido un gran lote de desechos electrónicos, como placas de circuitos de teléfonos inteligentes y centros de datos para validar la escalabilidad de la tecnología de equipos del servidor desde el centro de datos.

Nuestro dinero inicial llegó al programa de reciclaje de eliminación (RPOD) de DARPA, que refleja la importancia estratégica en las ubicaciones militares estadounidenses sobre el reciclaje doméstico de materiales importantes. Con la seguridad nacional estrechamente vinculada con la tecnología y la libertad de recursos, el reciclaje tantalum calificado puede ser no solo económica sino también estratégicamente.

Un futuro continuo: beneficios económicos y ambientales

Entonces, ¿cómo hacemos realidad un amplio reciclaje de Tantalum y otros metales importantes? Una parte importante de la respuesta radica en la economía. Cuando se realizan características de reciclaje que pueden beneficiar a cientos de dólares por kilogramos utilizando tecnologías económicas y ecológicas, los incentivos se vuelven inconfundibles.

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Terence Musho, PE, PhD, mecánica de la Universidad de West Virginia, es profesor asociado en Departamento de Materiales e Ingeniería Aeroespacial. Recibió un doctorado en ciencias materiales de la Universidad de Vanderbult, especializada en el primer modelado de contenido primario. Su investigación actual se centra en el desarrollo de métodos piromatalgicos dañados por microondas para recuperar materiales importantes de los desechos electrónicos. El propósito de su trabajo es cambiar la industria del reciclaje a través de tecnologías escalables y eficientes en energía que respalden la minería urbana y la economía circular más duradera.