- 新型迅速加熱法で約90%のアンチモンを回収。
- 従来の回収方法は有毒な有機臭素化合物を放出し、環境リスクがある。
- 等温保持瞬間加熱により回収速度と安全性が向上。
- この技術はアンチモン資源の保護と再生可能な臭素化塩の回収に寄与する。
ライス大学の研究者が新しい迅速加熱法を開発し、プラスチック電子廃棄物から約90%のアンチモンを回収できることが分かった。アンチモンはプラスチック外殻の難燃性の重要な要素であり、この外殻は電子機器に使用され、電気火災のリスクを防ぐ役割を果たしている。この新しい方法では、チームが実験室で生成したプラスチック廃棄物を高温で短時間電子加熱し、アンチモンが蒸発して収集エリアに凝縮する。さらに、プラスチックは392から932華氏度の間でわずか9.4ミリ秒で処理され、有機臭素化合物が有毒な化合物を形成する時間が極めて少ない。
世界では約39%のアンチモン供給が難燃プラスチックの生産に使用されており、これらのプラスチックの大部分は最終的に埋立地に送られる。2030年までに、世界の難燃剤の生産量は8200万トンに達すると予測され、毎年数千万トンの電子廃棄物が伴う。この増加する需要は将来の鉱物資源に深刻な脅威をもたらしている。
従来の回収方法の問題
アメリカの研究者は、電子機器の寿命が終了した後に電子廃棄物に最終的に蓄積されるこの重要な原材料を再捕獲する方法を探求している。従来の回収方法は、金属を放出するために遅い加熱を使用し、これにより有毒な有機臭素化合物を放出するため、環境や健康に大きなリスクをもたらす。この有機臭素化合物は難燃プラスチックのもう一つの重要な成分であり、捕獲が難しい形で存在している。ライス大学の大学院生であり、この論文の第一著者である葉浩欣は、「従来、プラスチックを加熱すると、揮発性で収集が難しい形でアンチモンが放出され、危険な有機臭素化合物が生成される」と述べた。
彼はまた、強酸、有機溶剤、または多段階処理オプションなどの他の選択肢にはリスクや非現実的な側面があることを指摘した。
新技術の利点
チームによれば、材料をゆっくり加熱すると元素の形態が変化し、新しい化合物が生成される可能性がある。ゆっくり加熱が問題であることを認識したチームは、Tourの瞬間加熱法に目を向けた。この方法では、材料を数ミリ秒で数百度に迅速に加熱する。改良された方法は等温保持瞬間加熱と呼ばれ、アンチモンを効率的に回収し、危険な有機臭素化合物を捕獲するために調整された。「私たちは実験室で生成された難燃プラスチック廃棄物を粉砕し、2枚の電気加熱されたカーボンペーパーの間に置きました。超高速加熱を使用して、何度もパルス加熱を行いました。」と葉浩欣は述べた。
葉浩欣は述べた。
この方法ではプラスチックを高温にさらすのはわずか9.4ミリ秒であり、有毒な有機臭素化合物の生成を防いでいる。研究者たちは83%の臭素化合物を有価な工業化学品である臭化水素に変換した。生成された無機副産物は水酸化ナトリウム処理を行うことで捕獲され、安定した塩に変換される。「等温保持瞬間加熱は、廃棄された難燃プラスチックからのアンチモン回収の速度、安全性、実用性を向上させることができる。」とTourは述べた。電源外殻、プリント基板、電気コネクタのテストの結果、この方法は多くの難燃プラスチックで成功を収めた。
このプロセスは重要なアンチモン資源を保護するだけでなく、再生可能な臭素化塩を再生することにも寄与する。関連研究結果は『Nature Chemical Engineering』に発表された。
項目 規格 回収率 90% 加熱時間 9.4ミリ秒 臭素化合物転化率 83%
新技術が電子廃棄物回収を改善する方法
電子製品の使用量が増加する中、電子廃棄物の処理は重要な課題となっている。従来の回収方法は効率が低いだけでなく、有毒物質を放出し、環境に脅威を与える。ライス大学の研究者が開発した迅速加熱技術は、短時間で効果的にアンチモンを回収し、有害物質の生成を減少させることができることを示しており、電子廃棄物回収におけるその潜在能力を示している。この技術は貴重な資源を保護するだけでなく、環境保護を促進し、将来の電子製品の持続可能な発展に重要な意義を持つ。