Η μέθοδος Flash Joule αναπτύχθηκε από ερευνητική ομάδα του Τμήματος Χημείας Rice University για την εξαγωγή πολύτιμων μετάλλων από ηλεκτρονικά απόβλητα με χρήση έως και 500 φορές λιγότερης ενέργειας από τις τρέχουσες μεθόδους και με στερεό υπόλειμμα απαλλαγμένο από βαρέα μέταλλα.
Η μέθοδος Flash Joule χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά πέρυσι για την παραγωγή γραφενίου από πηγές άνθρακα, όπως υπολείμματα τροφίμων και πλαστικό. Η ερευνητική ομάδα του Τμήματος Χημείας του Rice University προσάρμοσε την υφιστάμενη μέθοδο για την ανάκτηση ροδίου, παλλαδίου, χρυσού και αργύρου από ηλεκτρονικά απόβλητα με στόχο την επανάχρηση των πολύτιμων αυτών μετάλλων.
Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον James Tour έχει δημοσιεύσει τα αποτελέσματα της έρευνας της στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications. Από τη δημοσίευση προκύπτει ότι τα εξαιρετικά τοξικά βαρέα μέταλλα, όπως το χρώμιο, το αρσενικό, το κάδμιο, ο υδράργυρος και ο μόλυβδος, απομακρύνονται και αυτά επιτυχώς από τα ηλεκτρονικά απόβλητα, αφήνοντας ένα στερεό υπόλειμμα με ελάχιστη περιεκτικότητα σε μέταλλα.
Η μέθοδος Flash Joule αφορά ταχεία θέρμανση των αποβλήτων στους 3.400Κ οπότε τα πολύτιμα μέταλλα εξατμίζονται και τα παραγόμενα αέρια οδηγούνται σε διαχωρισμό, αποθήκευση ή απόρριψη. Ο James Tour τονίζει ότι με περισσότερους από 40 εκατ. τόνους ηλεκτρονικών αποβλήτων να παράγονται παγκοσμίως κάθε χρόνο, υπάρχουν πολλές δυνατότητες για «εξόρυξη πρώτων υλών από αστικά απόβλητα (urban mining)».
«Με τον τρόπο αυτό, η μεγαλύτερη αυξανόμενη πηγή απορριμμάτων γίνεται θησαυρός και θα περιοριστεί η ανάγκη για εξόρυξη από μεταλλεύματα σε απομακρυσμένα και επικίνδυνα μέρη, αλλά και οι επιπτώσεις στο περιβάλλον, το τοπίο και τους υδατικούς πόρους. Τα σκουπίδια μας είναι ο σύγχρονος «θησαυρός» μας». Ο ταχύτατα μειούμενος κύκλος ζωής ηλεκτρονικών συσκευών, όπως τα κινητά τηλέφωνα, έχει οδηγήσει στην παγκόσμια αύξηση των ηλεκτρονικών απορριμμάτων, με μόνο το 20% αυτών να ανακυκλώνεται επί του παρόντος. Βρήκαμε έναν τρόπο να ανακτήσουμε τα πολύτιμα μέταλλα και να μετατρέψουμε τα ηλεκτρονικά απόβλητα σε βιώσιμο πόρο. Η απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων είναι πολύ σημαντική για το περιβάλλον», επισημαίνει ο Tour.
Μετά την απότομη θέρμανση των ηλεκτρονικών αποβλήτων σε υψηλή θερμοκρασία σε ειδικό κλίβανο, η διεργασία συνεχίζεται με εκλεκτικό διαχωρισμό των μετάλλων από τους ατμούς. Οι ατμοί από τον κλίβανο οδηγούνται σε μια διάταξη συμπύκνωσης. «Τα μεταλλικά μίγματα που προκύπτουν μπορούν να διαχωριστούν περαιτέρω σε μέταλλα μέσω γνωστών μεθόδων διαχωρισμού» αναφέρει ο βασικός ερευνητής Bing Deng.
Οι ερευνητές αναφέρουν επίσης ότι ακόμη και με έναν κύκλο Flash Joule η συγκέντρωση του μολύβδου στο υπόλειμμα είναι μικρότερη των 0,05ppm, τιμή η οποία αποδεκτή για εδάφη. Για τη μείωση των συγκεντρώσεων αρσενικού, υδραργύρου και του χρωμίου απαιτούνται περισσότεροι από ένας κύκλος της διεργασίας. Ωστόσο, η θέρμανση γίνεται εξαιρετικά απότομα και διαρκεί λιγότερο από 1sec.
Η διεργασία που προτείνουν οι ερευνητές οδηγεί σε κατανάλωση περίπου 940kWh ενέργειας ανά τόνο αποβλήτων δηλαδή 80 φορές λιγότερη ενέργεια από τις βιομηχανικές καμίνους τήξης και 500 φορές λιγότερη ενέργεια από τις καμίνους εργαστηριακής κλίμακας. Με τη διεργασία αυτή εξαλείφεται επίσης η ανάγκη για πολύπλοκες διαδικασίες καθαρισμού των μετάλλων που αποτελούν βασικά βήματα στις εναλλακτικές -παραδοσιακές- διεργασίες τήξης και εκχύλισης.
Με πληροφορίες από nature.com