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May 07, 2024

科学者は E の問題を解決するグラインダーを設計します

写真: Siddharth Kankaria/Research Matters 「スマート」な携帯電話として捨てた携帯電話や、何年も前に捨てたデスクトップ コンピューターがどうなったか考えたことはありませんか? さて、あなたはそれらをゴミ箱に入れます。

写真: シッダース・カンカリア/研究事項

「スマート」な携帯電話として捨てた携帯電話や、何年も前に捨てたデスクトップ コンピューターがどうなったか考えたことはありますか? さて、あなたはそれらをゴミ箱に入れます。 世界中の無数の企業も同様であり、2013 年だけで 5,000 万トンもの電子廃棄物が発生しました。 2030 年までに、私たちの電子廃棄物は年間 10 億トンに達すると予想されており、これは世界中で栽培されている米の量を超えています。

現在発生する電子廃棄物 (e-waste) のうち、リサイクルされているのはわずか 12.5% です。 まさに文字通り、この問題を真剣に考えているのが、電子廃棄物をナノ粒子に粉砕するという、エレガントでシンプルなリサイクル方法を提案した最近のインド系アメリカ人の研究だ。 インド科学大学材料工学・航空宇宙工学科のカマニオ・チャトパディヤイ教授とロイ・マハパトラ教授が主導し、米国ライス大学の研究者らと協力したこの研究は、電子廃棄物のリサイクルを簡単、シンプル、そしてシンプルなものにする可能性がある。完了。

国連による StEP イニシアチブでは、電子廃棄物は、再利用を目的とせずに所有者によって廃棄されたすべての電気電子機器とその部品が対象と定義されています。 冷蔵庫、スクリーン/モニター、ランプ、洗濯機、電卓、トースター、携帯電話、コンピューターなどは、最終的には「電子廃棄物」になります。

電子機器廃棄物のリサイクルにおける大きな課題は、これらすべての機器に搭載されている電子プリント基板 (PCB) に、鉛、水銀、ヒ素などの生命を脅かす重金属が含まれていることです。 したがって、これらの有害な化学物質を分解、破壊、精製することによって分離する特定のルートを通じてリサイクルする必要があります。

「リサイクルのプロセスは複雑で、必要なエネルギー量は経済的に実現可能ではなく、環境にも優しいものではありません」と研究者であり、この研究の筆頭著者であるチャンドラ・セカール・ティワリー博士は指摘する。

現在、電子廃棄物のリサイクルには 2 つの一般的な方法が使用されています。 最初の方法では、電子廃棄物は燃焼および破砕され、PCB 内の有機ポリマーが破壊され、金属とセラミックが残り、回収およびリサイクルされます。 燃焼の過程で有毒化学物質が空気中に放出され、空気が汚染されます。 2 番目の方法では、PCB を細かく砕き、熱と化学薬品で処理して金属を抽出します。 小さなビットのサイズは約1センチメートルであるため、結果として生じる金属は互いに反応する可能性があり、そのため純粋な形で抽出することができず、リサイクルが制限されます。 極度の熱と化学薬品が必要なため、このプロセスは高価になります。

この研究の研究者らは、IISc 社内で開発された低温粉砕機であるクライオミルを使用して PCB をナノサイズの粒子に粉砕することを提案しています。 この方法で低温で粉砕すると、有害なガスが発生しません。 金属間の化学反応を防ぎ、有機ポリマーも保持するため、ポリマー、酸化物、金属の完全な分離と再利用が可能になります。 金属はリサイクルされ、有機ポリマーはポリマーナノ複合材料などの人工材料を製造するための出発原料として使用されます。 「私たちのソリューションの最も良い点は、何も廃棄せずに 100% 使用することです。これは環境にとって非常に重要です」とティワリー博士は述べています。

この研究では、粉末状の PCB をリサイクルする 2 つの方法についても詳しく説明しています。 最初の方法では、粉末を水と混合し、浮遊層と沈降層という明確に分離できる 2 つの層を形成します。 ナノサイズの粒子を含む浮遊層をさらに希釈すると、粒子は溶液全体に均一に分布してコロイドを形成します。 このコロイドは、印刷インキやポリマーベースの塗料の製造に使用できます。 マンガン、シリコン、鉛、スズ、銅、コバルト、カルシウムの酸化物、さらに銀、金、スズ、鉛、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属も堆積物層で見つかり、純粋な形で抽出できます。

2 番目の再利用方法では、ナノサイズの粒子を使用してポリマーを強化し、機械的特性を向上させることができます。 研究チームは、これらのナノ粒子を一般的に使用されるポリマーであるエポキシ樹脂に添加することで同じことを実証しました。 「ナノ粒子を混合することで強度が向上しました」とティワリー博士は言います。