עם האצת העדכון של מוצרים אלקטרוניים, מספר המושלך המעגל המודפס (PCB), המרכיב העיקרי של פסולת אלקטרונית, הולך וגדל אף הוא. הזיהום הסביבתי הנגרם מפסולת PCBs עורר גם את תשומת הלב של מדינות שונות. בפסולת PCB, מתכות כבדות כגון עופרת, כספית וכרום משושה, כמו גם כימיקלים רעילים כגון ביפנילים פוליברום (PBB) ופוליברומינציה דיפניל אתרים (PBDE), המשמשים כרכיבים מעכבי בעירה, כלולים בסביבה הטבעית . מי התהום והקרקע גורמים לזיהום עצום, הגורם לפגיעה רבה בחיי האנשים ובבריאותם הפיזית והנפשית. על פסולת PCB יש כמעט 20 סוגים של מתכות לא ברזליות ומתכות נדירות, בעלות ערך מיחזור וערך כלכלי גבוה, וזה מכרה אמיתי שמחכה לכרייה.

כיצד להיפטר ממעגלי PCB משומשים

1 חוק פיזיקלי

השיטה הפיזית היא שימוש באמצעים מכניים וההבדל בתכונות הפיזיקליות של PCB להשגת מיחזור.

1.1 שבור

מטרת הריסוק היא לנתק את המתכת במעגל הפסולת מהחומר האורגני ככל האפשר כדי לשפר את יעילות ההפרדה. המחקר מצא שכאשר המתכת נשברת ב-0.6 מ”מ, המתכת יכולה בעצם להגיע ל-100% דיסוציאציה, אך בחירת שיטת הריסוק ומספר השלבים תלויים בתהליך העוקב.

1.2 מיון

ההפרדה מושגת על ידי שימוש בהבדלים בתכונות פיזיקליות כגון צפיפות החומר, גודל החלקיקים, מוליכות, חדירות מגנטית ומאפייני פני השטח. כיום נעשה שימוש נרחב בטכנולוגיית שייקר רוח, טכנולוגיית הפרדת ציפה, טכנולוגיית הפרדת ציקלון, הפרדת צף-כיור וטכנולוגיית הפרדת זרם מערבולת.

2 שיטת טיפול בטכנולוגיה סופר-קריטית

טכנולוגיית מיצוי נוזלים סופר-קריטיים מתייחסת לשיטת טיהור המשתמשת בהשפעת הלחץ והטמפרטורה על מסיסות הנוזלים העל-קריטיים כדי לבצע מיצוי והפרדה מבלי לשנות את ההרכב הכימי. בהשוואה לשיטות מיצוי מסורתיות, לתהליך מיצוי CO2 העל-קריטי יש את היתרונות של ידידותיות לסביבה, הפרדה נוחה, רעילות נמוכה, שאריות מועטות או ללא שאריות, וניתן להפעיל אותו בטמפרטורת החדר.

כיווני המחקר העיקריים על השימוש בנוזלים סופר-קריטיים לטיפול בפסולת PCB מתרכזים בשני היבטים: ראשית, מכיוון שלנוזל ה-CO2 העל-קריטי יש את היכולת לחלץ את השרף והרכיבים מעכבי בעירה ברום בלוח המעגלים המודפסים. כאשר החומר מקשר השרף במעגל המודפס מוסר על ידי נוזל CO2 העל-קריטי, ניתן להפריד בקלות את שכבת רדיד הנחושת ושכבת סיבי הזכוכית במעגל המודפס, ובכך לספק אפשרות למיחזור יעיל של חומרים במעגל המודפס גלשן . 2. השתמש ישירות בנוזל סופר קריטי כדי לחלץ מתכות מפסולת PCBs. וואי וחב’. דיווח על מיצוי של Cd2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Pd2+, As3+, Au3+, Ga3+ ו-Ga3+ מנייר סינון או חול מדומה של תאית באמצעות דיאטילדיתיוקרבמט מופלר ליתיום (LiFDDC) כחומר מורכב. על פי תוצאות מחקר Sb3+, יעילות המיצוי היא מעל 90%.

לטכנולוגיית עיבוד סופר-קריטי יש גם פגמים גדולים כגון: סלקטיביות גבוהה של מיצוי מחייבת תוספת של Entrainer, המזיק לסביבה; לחץ מיצוי גבוה יחסית דורש ציוד גבוה; טמפרטורה גבוהה משמשת בתהליך המיצוי ולכן צריכת אנרגיה גבוהה.

3 שיטה כימית

טכנולוגיית טיפול כימי היא תהליך מיצוי תוך שימוש ביציבות כימית של רכיבים שונים ב-PCB.

3.1 שיטת טיפול בחום

שיטת הטיפול בחום היא בעיקר שיטה להפרדת חומר אורגני ומתכת באמצעות טמפרטורה גבוהה. זה כולל בעיקר שיטת שריפה, שיטת פיצוח ואקום, שיטת מיקרוגל וכן הלאה.

3.1.1 שיטת השרפה

שיטת השריפה היא ריסוק פסולת אלקטרונית לגודל חלקיק מסוים ושליחתה לשריפה ראשונית לשריפה, פירוק הרכיבים האורגניים בה והפרדת הגז מהמוצק. השאריות לאחר השריפה הן המתכת החשופה או התחמוצת וסיבי הזכוכית שלה, שניתן לשחזר בשיטות פיזיקליות וכימיות לאחר ריסוק. הגז המכיל רכיבים אורגניים נכנס למשרפה המשנית לצורך טיפול בעירה ונפלט. החיסרון בשיטה זו הוא שהיא מייצרת הרבה גזי פסולת וחומרים רעילים.

3.1.2 שיטת פיצוח

פירוליזה נקראת בתעשייה גם זיקוק יבש. זה לחמם את הפסולת האלקטרונית במיכל בתנאי בידוד האוויר, לשלוט בטמפרטורה ובלחץ, כך שהחומר האורגני שבו יתפרק ויהפוך לנפט וגז, אותם ניתן להחזיר לאחר עיבוי ואיסוף. בניגוד לשריפת פסולת אלקטרונית, תהליך פירוליזה בוואקום מתבצע בתנאים נטולי חמצן, כך שניתן לדכא את ייצור הדיוקסינים והפוראנים, כמות גז הפסולת שנוצרת קטנה והזיהום הסביבתי קטן.

3.1.3 טכנולוגיית עיבוד מיקרוגל

שיטת מיחזור המיקרוגל היא תחילה לרסק את הפסולת האלקטרונית, ולאחר מכן להשתמש בחימום במיקרוגל כדי לפרק את החומר האורגני. חימום לכ-1400 ℃ ממיס סיבי זכוכית ומתכת ליצירת חומר מזוגג. לאחר קירור חומר זה, מופרדים זהב, כסף ומתכות אחרות בצורת חרוזים, וניתן למחזר את חומר הזכוכית הנותר לשימוש כחומרי בניין. שיטה זו שונה משמעותית משיטות החימום המסורתיות, ויש לה יתרונות משמעותיים כמו יעילות גבוהה, מהירות, שחזור וניצול גבוהים של משאבים וצריכת אנרגיה נמוכה.

3.2 הידרומטלורגיה

הטכנולוגיה ההידרו-מטלורגית משתמשת בעיקר במאפיינים של מתכות הניתנות להמסה בתמיסות חומצה כמו חומצה חנקתית, חומצה גופרתית ואקווה-רג’יה כדי להסיר מתכות מפסולת אלקטרונית ולשחזר אותן מהפאזה הנוזלית. זוהי כיום השיטה הנפוצה ביותר לעיבוד פסולת אלקטרונית. בהשוואה לפירומטלורגיה, להידרומטלורגיה יש את היתרונות של פחות פליטת גזי פליטה, סילוק קל של שאריות לאחר מיצוי מתכות, יתרונות כלכליים משמעותיים וזרימת תהליך פשוטה.

4 ביוטכנולוגיה

ביוטכנולוגיה משתמשת בספיחה של מיקרואורגניזמים על פני השטח של מינרלים ובחמצון של מיקרואורגניזמים כדי לפתור את בעיית שחזור המתכות. ניתן לחלק את ספיחה של חיידקים לשני סוגים: שימוש במטבוליטים מיקרוביאליים לשיקום יוני מתכת ושימוש במיקרובים לשיקום ישיר של יוני מתכת. הראשון הוא להשתמש במימן הגופרתי המיוצר על ידי חיידקים כדי לתקן, כאשר פני החיידק סופחים יונים כדי להגיע לרוויה, הוא יכול ליצור פקקים ולהתיישב; האחרון משתמש בתכונת החמצון של יוני ברזל כדי לחמצן מתכות אחרות בסגסוגות של מתכות יקרות כמו זהב. זה הופך למסיס ונכנס לתמיסה, חושף את המתכת היקרה כדי להקל על ההתאוששות. למיצוי מתכות יקרות כמו זהב באמצעות ביוטכנולוגיה יש יתרונות של תהליך פשוט, עלות נמוכה ותפעול נוח, אך זמן השטיפה ארוך יותר וקצב השטיפה נמוך, כך שהוא לא הוכנס בפועל לשימוש כיום.

הערות לסיום

פסולת אלקטרונית היא משאב יקר, ויש לה משמעות רבה לחזק את המחקר והיישום של טכנולוגיית מיחזור מתכות לפסולת אלקטרונית, הן מנקודת מבט כלכלית והן מבחינה סביבתית. בשל המאפיינים המורכבים והמגוונים של הפסולת האלקטרונית, קשה לשחזר את המתכות שבה בטכנולוגיה כלשהי בלבד. מגמת הפיתוח העתידית של טכנולוגיית עיבוד פסולת אלקטרונית צריכה להיות: תיעוש של צורות עיבוד, מיחזור מרבי של משאבים וטכנולוגיית עיבוד מדעית. לסיכום, לימוד מיחזור פסולת PCB יכול לא רק להגן על הסביבה, למנוע זיהום, אלא גם להקל על מיחזור משאבים, לחסוך באנרגיה רבה ולקדם פיתוח בר-קיימא של הכלכלה והחברה.