- Die neue Schnellheizmethode kann etwa 90 % des Antimons zurückgewinnen.
- Traditionelle Recyclingmethoden setzen giftige organische Bromverbindungen frei und bergen Umweltgefahren.
- Isothermisches Halten von Flash-Joule-Heizung erhöht die Rückgewinnungsgeschwindigkeit und Sicherheit.
- Diese Technik trägt zum Schutz der Antimonressourcen und zur Wiedergewinnung verwendbarer Bromsalze bei.
Forscher der Rice University haben eine neuartige Schnellheizmethode entwickelt, die es ermöglicht, etwa 90 % des Antimon aus Kunststoffelektronikabfällen zurückzugewinnen. Antimon ist ein entscheidendes Element für die Flammschutzfähigkeit von Kunststoffgehäusen, die in elektronischen Geräten verwendet werden, um das Risiko von elektrischen Bränden zu verhindern. In dieser neuen Methode erhitzte das Team im Labor erzeugte Kunststoffabfälle kurzzeitig bei hohen Temperaturen durch elektronische Heizung, sodass das Antimon verdampfen und sich im Sammelbereich niederschlagen konnte. Darüber hinaus benötigte der Kunststoff bei Temperaturen zwischen 392 und 932 Fahrenheit nur 9,4 Millisekunden, was der Bildung giftiger Verbindungen aus organischen Bromverbindungen kaum Zeit ließ.
Weltweit werden fast 39 % des Antimons zur Herstellung von flammschutzmittelhaltigen Kunststoffen verwendet, die letztendlich größtenteils auf Deponien landen. Bis 2030 wird die weltweite Produktion von Flammschutzmitteln voraussichtlich 82 Millionen Tonnen erreichen, begleitet von jährlich Millionen Tonnen Elektronikabfällen. Diese ständig steigende Nachfrage stellt eine ernsthafte Bedrohung für zukünftige mineralische Ressourcen dar.
Probleme traditioneller Recyclingmethoden
US-Forscher haben untersucht, wie dieses wichtige Rohmaterial, das nach dem Lebenszyklus elektronischer Geräte in Elektronikabfällen endet, erneut erfasst werden kann. Traditionelle Recyclingmethoden verwenden langsame Heizungen zur Freisetzung von Metallen, was erhebliche Umwelt- und Gesundheitsrisiken mit sich bringt, da diese Verfahren giftige organische Bromverbindungen freisetzen, die ebenfalls ein entscheidender Bestandteil von flammschutzmittelhaltigen Kunststoffen sind und in schwer erfassbarer Form vorliegen. Der Doktorand der Rice University und Hauptautor der Studie, Hao-Hsin Yeh, erklärte: „Traditionell wird Antimon durch das Erhitzen von Kunststoffen in flüchtiger und schwer zu erfassender Form freigesetzt, während gleichzeitig gefährliche organische Bromverbindungen erzeugt und freigesetzt werden.“
Er wies auch darauf hin, dass andere Optionen wie die Verwendung von starken Säuren, organischen Lösungsmitteln oder mehrstufigen Verarbeitungsoptionen Risiken oder Unpraktikabilität mit sich bringen.
Vorteile der neuen Technologie
Laut dem Team führt langsames Erhitzen von Materialien zu einer Veränderung der Elementform und zur Schaffung neuer Verbindungen, die schädlich sein könnten. In dem Bewusstsein, dass langsames Erhitzen der Übeltäter ist, wandte sich das Team der Flash-Methode von Tour zu. Diese Methode erhitzt Materialien in nur wenigen Millisekunden auf mehrere hundert Grad Celsius. Die verbesserte Methode wird als isothermisches Halten von Flash-Joule-Heizung bezeichnet und wurde angepasst, um Antimon effizient zurückzugewinnen und gleichzeitig gefährliche organische Bromverbindungen zu erfassen. „Wir fanden heraus, dass die im Labor erzeugten flammschutzmittelhaltigen Kunststoffabfälle, nach dem Mahlen, zwischen zwei elektrisch beheizten Kohlenstofffolien platziert wurden. Wir verwendeten ultrakurzes Heizen, um sie mehrfach impulsartig zu erhitzen.“
so Yeh.
Diese Methode setzt den Kunststoff nur 9,4 Millisekunden lang hohen Temperaturen aus und verhindert die Bildung giftiger organischer Bromverbindungen. Die Forscher wandelten 83 % der Bromverbindungen in Hydrobromide um, die wertvolle industrielle Chemikalien sind. Durch die Behandlung der erzeugten anorganischen Nebenprodukte mit Natriumhydroxid kann man sie erfassen und in stabile Salze umwandeln. „Isothermisches Halten von Flash-Joule-Heizung kann die Geschwindigkeit, Sicherheit und Praktikabilität der Rückgewinnung von Antimon aus entsorgten flammschutzmittelhaltigen Kunststoffen erhöhen“, sagte Tour. Nach Tests an Gehäusen, Leiterplatten und elektrischen Verbindern war die Methode in verschiedenen flammschutzmittelhaltigen Kunststoffen erfolgreich.
Dieser Prozess schützt nicht nur wichtige Antimonressourcen, sondern regeneriert auch wiederverwendbare Bromsalze. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Chemical Engineering veröffentlicht.
Artikel Spezifikation Rückgewinnungsrate 90% Heizzeit 9,4 Millisekunden Bromverwandlungsrate 83%
Wie neue Technologien die Rückgewinnung von Elektronikabfällen verbessern
Mit der zunehmenden Nutzung elektronischer Produkte wird die Behandlung von Elektronikabfällen zu einem wichtigen Thema. Traditionelle Recyclingmethoden sind nicht nur ineffizient, sondern setzen auch giftige Substanzen frei, die eine Bedrohung für die Umwelt darstellen. Die von den Forschern der Rice University entwickelte Schnellheiztechnik kann Antimon in kurzer Zeit effektiv zurückgewinnen und die Bildung schädlicher Substanzen reduzieren, was ihr Potenzial in der Rückgewinnung von Elektronikabfällen zeigt. Diese Technologie schützt nicht nur wertvolle Ressourcen, sondern fördert auch den Umweltschutz und hat für die nachhaltige Entwicklung zukünftiger elektronischer Produkte eine wichtige Bedeutung.