Edward Sabolsky, professore del WVU Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, utilizza mattoni di ceramica per condurre ricerche nel suo laboratorio. Il Dipartimento della Difesa ha incaricato Sabolsky e Terence Musho di sviluppare un nuovo processo per il riciclaggio dei rifiuti elettronici al fine di estrarre materie prime che vengono utilizzate per costruire tecnologie fondamentali per la difesa nazionale degli Stati Uniti, come i semiconduttori. Credito:foto WVU/Brian Persinger
I ricercatori della West Virginia University stanno resuscitando l'elettronica scartata, riciclando i rifiuti elettronici e recuperando minerali da essi per creare nuovi prodotti fondamentali per la difesa nazionale.
Terence Musho, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso il Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, guida il progetto.
Gli Stati Uniti attualmente dipendono da paesi come la Cina per fornire materie prime essenziali per l'elettronica che consenta la sua difesa nazionale. Ma secondo Musho, quella "dipendenza dalle risorse nazionali straniere ha portato la Casa Bianca a identificare una grave carenza nella catena di approvvigionamento dei semiconduttori".
Musho ha affermato che la carenza è una delle ragioni per cui il Dipartimento della Difesa (DOD) sta osservando i rifiuti elettronici prontamente disponibili come i vecchi "LED e circuiti microelettronici utilizzati per amplificare le radiofrequenze, che contengono materiali critici della catena di approvvigionamento".
Un fattore chiave che imposta la ricerca che Musho sta conducendo con il professor Edward Sabolsky di Statler, oltre agli attuali sistemi per il riciclaggio dei rifiuti elettronici, è la "capacità di raggiungere temperature molto elevate in modo molto rapido", che consente alla loro tecnologia di essere modulare. Cioè, poiché è relativamente piccolo, può essere facilmente spostato in moduli da un posto all'altro.
"Ciò significa che il DOD può trasportare questa tecnologia fino al punto di smaltimento di questi materiali di scarto elettronico", ha affermato Musho. "I detriti spaziali sono un problema che sta attirando l'attenzione, quindi un'idea potenzialmente lontana è che potrebbero essere utilizzati nello spazio. Potresti raccogliere satelliti spazzatura, riciclare i rifiuti e riportare le materie prime sulla terra.
"Un'altra possibile applicazione sarebbero le navi della Marina degli Stati Uniti, che potrebbero spostare questa attrezzatura in diversi porti per il riciclaggio dei rifiuti."
La tecnologia ha anche promesse oltre la sfera della difesa nazionale. "Potresti avere un riciclatore di rifiuti elettronici nel punto di smaltimento in ogni comunità", ha suggerito Musho. "Le comunità potrebbero riciclare i propri rifiuti elettronici, estrarre le materie prime e rivenderle ai produttori".
Il riciclaggio dell'elettronica ha iniziato ad emergere negli anni '70, ma non ha mai guadagnato molta trazione. Musho ha spiegato che quando porti la tua vecchia elettronica a Best Buy, ci sono solo una manciata di strutture nella nazione in cui l'elettronica può essere elaborata. "Quei posti ottengono una montagna di rifiuti elettronici", ha detto.
Gli impianti di riciclaggio dell'elettronica si occupano di quei rifiuti elettronici attraverso un processo di pirometallurgia o idrometallurgia. Entrambi questi processi utilizzano temperature elevate o sostanze chimiche pericolose per estrarre minerali dall'elettronica ed entrambi richiedono grandi quantità di rifiuti per essere economici.
In gran parte a causa di problemi come quelli, la maggior parte degli attuali rifiuti elettronici va in discarica. Nel suo sforzo per cambiare questa situazione, il DOD si è concentrato sul recupero di sette elementi specifici dai rifiuti elettronici, primo fra tutti gallio, indio e tantalio.
Musho guiderà i loro esperimenti, utilizzando la termodinamica computazionale per simulare il processo di recupero dei minerali. Sabolsky convaliderà le simulazioni per dimostrare che il processo funziona nella pratica.
Musho è fiducioso che funzionerà, soprattutto perché la precedente ricerca di Sabolsky ha gettato le basi per questo studio.
"Ed ha condotto uno studio precedente sulla cenere volante di carbone, un prodotto di scarto delle centrali elettriche a carbone, e ha dimostrato che questo processo funziona per altri elementi critici presenti nella cenere volante. Ora prenderemo questa conoscenza, la miglioreremo e applicalo ai rifiuti elettronici."
La prima fase del progetto è uno studio di nove mesi che dimostra il processo di riciclaggio dei rifiuti elettronici di Musho e Sabolsky in laboratorio.
Successivamente, perfezioneranno l'approccio per "raggiungere standard di purezza più severi" per i minerali recuperati. Si amplieranno per gestire quantità maggiori di materiale e lavoreranno all'imballaggio della tecnologia all'interno di una piccola unità modulare facilmente trasportabile, mentre iniziano a considerare la commercializzazione.
"Abbiamo un'abbondanza di materiali critici attualmente presenti nei rifiuti elettronici nelle nostre discariche", ha affermato Musho. "Si tratta solo di determinare il metodo migliore per recuperare questi elementi. La tecnologia che stiamo sviluppando fornisce una soluzione di filiera non solo per l'elettronica DOD ma anche per l'elettronica di consumo". + Esplora ulteriormente
