طور الباحثون الأمريكيون تقنية تسخين سريعة لاستعادة 90% من عنصر القصدير من نفايات البلاستيك الإلكترونية القديمة.

طور الباحثون من جامعة رايس طريقة جديدة للتسخين السريع، قادرة على استعادة حوالي 90% من القصدير من نفايات البلاستيك الإلكترونية. يعتبر القصدير عنصرًا رئيسيًا في قدرة البلاستيك على مقاومة اللهب، حيث يُستخدم في الأجهزة الإلكترونية للحد من مخاطر الحرائق الكهربائية. في هذه الطريقة الجديدة، قام الفريق بتسخين نفايات البلاستيك الناتجة عن التجارب في المختبر لفترة قصيرة عند درجات حرارة عالية، مما يسمح للقصدير بالتبخر والتكثف في منطقة الجمع. بالإضافة إلى ذلك، تم تسخين البلاستيك بين 392 و 932 درجة فهرنهايت في 9.4 مللي ثانية فقط، مما أعطى وقتًا ضئيلًا لتكوين المركبات السامة من البروميدات العضوية.

على مستوى العالم، يتم استخدام حوالي 39% من إمدادات القصدير في إنتاج البلاستيك المقاوم للهب، وغالبًا ما تنتهي معظم هذه البلاستيكات في مكبات النفايات. من المتوقع أن يصل إنتاج المواد المثبطة للهب عالميًا إلى 82 مليون طن بحلول عام 2030، مع وجود ملايين الأطنان من النفايات الإلكترونية كل عام. يشكل هذا الطلب المتزايد تهديدًا خطيرًا لموارد المعادن في المستقبل.

مشكلات طرق الاستعادة التقليدية

استكشف الباحثون الأمريكيون كيفية إعادة التقاط هذه المادة الخام المهمة، التي تتراكم في النفايات الإلكترونية بعد انتهاء عمر الأجهزة الإلكترونية. تستخدم طرق الاستعادة التقليدية التسخين البطيء لإطلاق المعادن، مما يؤدي إلى مخاطر بيئية وصحية كبيرة، حيث تطلق هذه المعالجة بروميدات عضوية سامة، وهي أيضًا عنصر رئيسي آخر في البلاستيك المقاوم للهب، وتوجد في شكل يصعب التقاطه. قال يي هاو شين، طالب دراسات عليا في جامعة رايس، وأول مؤلف للورقة: "تقليديًا، يؤدي تسخين البلاستيك إلى إطلاق القصدير في شكل متطاير وصعب الجمع، بينما ينتج أيضًا ويطلق بروميدات عضوية خطرة."

كما أشار إلى أن الخيارات الأخرى مثل استخدام الأحماض القوية أو المذيبات العضوية أو خيارات المعالجة متعددة الخطوات تحمل مخاطر أو تكون غير عملية.

مزايا التقنية الجديدة

وفقًا للفريق، فإن التسخين البطيء للمواد يؤدي إلى تغيير شكل العناصر وخلق مركبات جديدة، قد تكون ضارة. بعد إدراك أن التسخين البطيء هو السبب وراء المشكلة، تحول الفريق إلى طريقة التسخين السريع لجور Tour. تقوم هذه الطريقة بتسخين المواد بسرعة إلى مئات الدرجات المئوية في غضون بضع مللي ثوانٍ. تم تعديل الطريقة المحسنة لتكون تحت ظروف متساوية الحرارة، مما يزيد من كفاءة استعادة القصدير، مع التقاط البروميدات العضوية الخطرة. "وجدنا أن نفايات البلاستيك المقاومة للهب الناتجة عن المختبر، بعد طحنها، توضع بين ورقتين من الكربون المسخن كهربائيًا. استخدمنا التسخين الفائق لإجراء تسخين متكرر."

قال يي هاو شين.

تقوم هذه الطريقة بتعريض البلاستيك لدرجات حرارة عالية لمدة 9.4 مللي ثانية فقط، مما يمنع تكوين البروميدات العضوية السامة. قام الباحثون بتحويل 83% من البروميدات إلى هيدروبروميد، وهو مادة كيميائية صناعية قيمة. يمكن معالجة المنتجات الثانوية غير العضوية باستخدام هيدروكسيد الصوديوم، مما يسمح بالتقاطها وتحويلها إلى ملح مستقر. "يمكن أن تزيد طريقة التسخين السريع تحت ظروف متساوية الحرارة من سرعة وأمان وفعالية استعادة القصدير من البلاستيك المقاوم للهب المهمل." قال Tour. بعد اختبارها على أغلفة الطاقة، والدوائر المطبوعة، والموصلات الكهربائية، حققت الطريقة نجاحًا في مجموعة متنوعة من البلاستيك المقاوم للهب.

لا تحمي هذه العملية موارد القصدير المهمة فحسب، بل تعيد أيضًا تدوير البروميدات القابلة لإعادة الاستخدام. تم نشر نتائج البحث ذات الصلة في مجلة Nature Chemical Engineering.