電子廢物(或稱電子垃圾)不僅是垃圾填埋場的主要污染物,而且大量的有用資源也被丟棄了。萊斯大學的工程師們現在已經證明,通過用毫秒級加熱磨碎的電子產品,可以回收貴金屬和稀土礦物質。每年對更新、更閃亮的手機的追求使電子垃圾成為世界上增長最快的廢物流,僅2019年就產生了5900萬噸。
如果清理工作不夠積極,那么經濟上的激勵也許有用。據估計,所有這些被丟棄的筆記本電腦、手機平板等產品含有價值數百億美元的貴金屬,如金、銀、銅和鉑。不幸的是,世界上只有不到20%的電子垃圾被回收,因此萊斯大學團隊開始著手使這一過程變得更容易,成本更低。
在之前的工作中,研究人員展示了一種叫做“閃電焦耳加熱”的技術,涉及到毫秒級的電擊,將材料加熱到高溫。最初,研究小組用這種方法從廢品中制造石墨烯,后來通過交替使用加熱的時間長短,將幾乎任何來源的碳轉化為石墨烯或鉆石。
在新的研究中,該團隊將注意力轉向了電子垃圾問題。他們首先將廢棄的舊電路板研磨成粉末,然后將混合物加熱到3127℃(5,660°F)。這會使金屬氣化,然后蒸汽被輸送到一個冷阱中,在那里它們重新凝結成固體金屬。從那里,普通的精煉方法可以分離出特定的金屬以供使用。
粉狀金屬在使用閃電焦耳加熱技術分離出來后沉淀在管子的底部
該團隊表示,這一過程可以回收樣品中60%以上的黃金,以及80%以上的銀、鈀和銠。它還能去除有毒的重金屬,如鉻、砷、鎘、汞和鉛,這些金屬會從填埋的電子垃圾中滲入環境。
重要的是,研究人員說,這個過程是高效節能和可擴展的。它每處理一噸材料消耗約939千瓦時,是商業冶煉消耗量的80分之一,是熔爐的500分之一。
這項研究的首席研究員James Tour說:"在這里,最大的廢物增長源變成了財富。這將減少在全世界范圍內從偏遠和危險的地方開采礦石的需要,剝離地球表面并使用大量的水資源。寶藏就在我們的垃圾箱里。"
這項研究發表在《自然通訊》雜志上。該團隊在下面的視頻中描述了這個過程。