Šis retā metāla ir nepieciešams elektroniskajiem kondensatoriem, ko izmanto tādās ierīcēs kā viedtālruņi un klēpjdatori. Bez efektīvas pārstrādes lielākā daļa tantala no izmestajām ierīcēm nonāk atkritumu poligonos vai tiek eksportēta bez atkārtotas pārstrādes.
Satura rādītājs
- Tantals : retā metāla, kas ir neaizstājams elektronikas (viedtālruņi, klēpjdatori) ražošanā.
- Grūti pārstrādājams : dārgs, neefektīvs, stipri piesārņo vidi.
- Jauns risinājums : mikroviļņu krāsns pārstrāde.
- Tīra metode : nav kodīgu ķimikāliju, augsta tīrība (>97%).
- Priekšrocības : mazāk enerģijas, mazāk atkritumu, lētāk.
- Izmēģinājuma posmā: mērogošanas tehnoloģija rūpnieciskai izmantošanai.
- Potenciālā ietekme: ārējās atkarības samazināšana, ilgtspējas palielināšana.
Pārvēršot atkritumus zeltā: kā mikroviļņu krāsnis revolucionē elektronisko atkritumu pārstrādi
Tantals ir rets, termiski izturīgs metāls, kam ir būtiska nozīme elektronisko kondensatoru ražošanā. Šie sīkie komponenti uzglabā un atbrīvo enerģiju ar lielu efektivitāti un ir sastopami gandrīz visās mūsdienu elektroniskajās ierīcēs.
Aptuveni 24 % no visa pasaulē ražotā tantala tiek izmantots kondensatoros, jo īpaši augsto tehnoloģiju , kompaktajos ierīcēs, piemēram, viedtālruņos, klēpjdatoros, medicīnas iekārtās un kosmosa tehnikā.
Problēma ir tā, ka šis resurss, kas ir vitāli svarīgs mūsu digitālajam dzīvesveidam, ir dārgs un grūti atjaunojams . 2024. gadā tantala cena sasniedza 170 ASV dolārus par kilogramu, kamēr citi izplatīti metāli, piemēram, varš, tika tirgoti par cenu apmēram 9,50 ASV dolāri par kilogramu. Neskatoties uz šo augsto cenu, tantala pārstrāde joprojām ir ārkārtīgi neefektīva. Mūsdienu tehnoloģijas gandrīz neļauj to iegūt, jo tā ieguve ir sarežģīta un dārga, jo īpaši, ja tā ir sastopama niecīgos daudzumos elektroniskās shēmās.
Elektronisko atkritumu ignorēšanas slēptā cena
2022. gadā uz planētas tika saražoti vairāk nekā 62 miljoni tonnu elektronisko atkritumu . Ievērojama daļa šo atkritumu nonāk atkritumu poligonos vai tiek eksportēti uz jaunattīstības valstīm, kur tiek izmantotas bīstamas metodes, piemēram, platību sadedzināšana vai toksisku skābju izmantošana metālu ieguvei. Šie procesi ne tikai apdraud cilvēku veselību, bet arī piesārņo vidi .
Tajā pašā laikā kritiskas izejvielas, piemēram, tantals, ir klasificētas kā “augsta riska” materiāli to deficīta un atkarības no importa no valstīm ar sarežģītu politisko situāciju, piemēram, Ķīnas, dēļ. Šī neaizsargātība ietekmē ne tikai pasaules ekonomiku, bet arī stratēģiskas nozares, piemēram, aizsardzību un mākslīgo intelektu.
Jauns pārstrādes veids: palīgā nāk mikroviļņu krāsnis
Rietumvirgīnijas Universitātes mašīnbūves, materiālzinātnes un aerokosmiskās tehnikas katedras speciālistu grupa ir izstrādājusi inovatīvu metodi tantala tīrai un efektīvai ieguvei, izmantojot jaudīgus mikroviļņus .
Kā darbojas šis process?
- Izmantotie tantala kondensatori tiek sasmalcināti.
- Iegūtais pulveris tiek sajaukts ar oglekļa bāzes materiālu.
- Maisījums tiek pakļauts kontrolētiem mikroviļņiem, kas selektīvi silda oglekli.
- Tas izraisa karbotermiķas reducēšanas reakciju, kuras rezultātā tantala savienojumi pārvēršas tīrā tantala karbīdā.
Iegūtais materiāls ir tīrības pakāpe vairāk nekā 97 % un to var viegli pārstrādāt jauniem rūpnieciskajiem mērķiem. Turklāt šis process ļauj izvairīties no toksisku ķimikāliju izmantošanas , patērē mazāk enerģijas nekā tradicionālās metodes un ražo mazāk bīstamu atkritumu .
No laboratorijas uz rūpniecību
Tehnoloģija jau ir pierādījusi savu efektivitāti laboratorijas testos. Nākamais solis ir to mēroga palielināšana līdz rūpnieciskam līmenim, testējot procesu lielos elektronisko atkritumu apjomos, piemēram, viedtālruņu mātesplatēs vai datu apstrādes centru serveros.
Projektu atbalsta stratēģiskas programmas, piemēram, DARPA RPOD , ASV armijas iniciatīva, kas vērsta uz kritisko materiālu pārstrādi uz vietas. Tas liecina, ka efektīva tantala pārstrāde ir ne tikai vides problēma, bet arī valsts drošības jautājums .
Šīs tehnoloģijas potenciāls
Šīs mikroviļņu tehnoloģijas plaša ieviešana var izraisīt radikālas izmaiņas elektronisko atkritumu apsaimniekošanā, ļaujot:
- Efektīvi atkārtoti izmantot kritiski svarīgus metālus, samazinot derīgo izrakteņu ieguvi.
- Samazināt emisijas un toksisko atkritumu daudzumu pārstrādes procesos.
- Lielāka neatkarība no ārējiem un nestabiliem tirgiem.
- Cirkulārās ekonomikas veicināšana, kurā elektroniskie materiāli tiek atkārtoti integrēti ražošanas ciklā.
- Jaunu zaļo rūpniecības nozaru stimulēšana, kas orientētas uz stratēģisko resursu atkārtotu izmantošanu.
Pasaulē, kam steidzami jāpāriet uz ilgtspējīgiem modeļiem, šī tehnoloģija ne tikai pārstrādā vērtīgos metālus, bet arī pārvērtē tehnoloģisko atkritumu vērtību. Atkritumu pārvēršana iespējās vairs nav utopija: tas ir dzīvotspējīgs, nepieciešams un tehniski iespējams risinājums.
