Le sous-produit du fromage convertit les déchets électroniques en or.
Éléments clés à savoir :
- Le problème mondial des déchets électroniques s’aggrave, avec des millions de tonnes métriques générées chaque année, nécessitant des solutions de recyclage innovantes.
- Les chercheurs ont développé une méthode révolutionnaire utilisant la protéine de lactosérum, un sous-produit du fromage, pour extraire efficacement l'or des déchets électroniques.
- Cette nouvelle technique promet non seulement de réduire les dommages environnementaux, mais également d’améliorer la viabilité économique du recyclage des déchets électroniques.
- Le processus représente une étape importante vers une gestion durable des déchets électroniques, transformant potentiellement l’industrie du recyclage.
Alors que le problème des déchets électroniques continue de croître, la hausse des coûts des minéraux bruts, la rareté croissante d’éléments cruciaux et les dommages croissants auxquels est confronté l’environnement exercent une pression sur les gouvernements, les ingénieurs et le public du monde entier. Conscients des défis rencontrés par les déchets électroniques, les chercheurs ont récemment démontré une nouvelle technique potentielle qui utilise les vieux déchets de fromage pour extraire plus efficacement l'or des appareils électroniques. Quels défis le recyclage des déchets électroniques introduit-il, qu'ont démontré les chercheurs et un tel processus pourrait-il aider à relever les défis des déchets électroniques pour la prochaine génération ?
Quels défis le recyclage des déchets électroniques pose-t-il ?
Le rôle que joue l’électronique dans la vie quotidienne ne peut être sous-estimé ; cela sous-tend pratiquement tout ce que nous faisons, du paiement des factures à la recherche de sources de divertissement. Mais alors que l’électronique continue de jouer un rôle de plus en plus important dans la civilisation, elle introduit toute une série de défis qui doivent être relevés.
L’un de ces défis est le rythme extrême des changements que connaît l’industrie électronique, qui peut rapidement laisser de nombreuses personnes de côté. Ceux qui sont capables de suivre les dernières tendances technologiques peuvent profiter pleinement des nouvelles offres matérielles et logicielles, tandis que ceux qui n’y parviennent pas sont souvent laissés pour compte.
Un autre défi réside dans les nombreux problèmes de sécurité et de confidentialité liés à l’ajout d’appareils électroniques aux appareils quotidiens. L’inclusion de microphones, de caméras et de réseaux de capteurs dans les produits, ainsi que la connectivité Internet, en font tous un dispositif d’espionnage potentiel ainsi qu’une plate-forme pour lancer des attaques.
L'impact environnemental des déchets électroniques est profond, avec moins de 20 % d'entre eux étant correctement recyclés. Cela entraîne non seulement une perte importante de métaux précieux et d’autres ressources, mais contribue également à une grave dégradation de l’environnement et à des risques sanitaires dus à la libération de substances toxiques dans les écosystèmes.
La crise croissante de l’accumulation des déchets électroniques
Cependant, un problème universel qui continue de s’aggraver d’année en année demeure le plus important : les déchets électroniques. En termes simples, tout les appareils électroniques finissent par tomber en panne, deviennent obsolètes ou tout simplement indésirables et doivent être jetés. Sachant que la plupart des utilisateurs d’appareils électroniques sont des consommateurs, une grande partie de ces déchets électroniques se retrouve dans la poubelle, qui elle-même est rarement recyclée.
« On ne peut pas faire plus durable que ça ! » - Professeur Raffaele Mezzenga, concernant l'utilisation d'un sous-produit du fromage pour récupérer l'or des déchets électroniques.
Comprendre l’ampleur du problème des déchets électroniques est crucial. Selon le Global E-waste Monitor, le monde a généré la quantité stupéfiante de 53.6 millions de tonnes de déchets électroniques rien qu’en 2019, un chiffre qui devrait croître de façon exponentielle. Cela met en évidence le besoin urgent de méthodes de recyclage innovantes qui non seulement atténuent les dommages environnementaux, mais récupèrent également efficacement les ressources précieuses.
En raison de la grande quantité de déchets électroniques non recyclés, let les remplissages peuvent rapidement devenir contaminé par de nombreux produits chimiques et composés y compris le plomb, le mercure et l'arsenic, qui peuvent tous polluer l'environnement local. De plus, si ces déchets finissent dans un incinérateur, les composés qui en résultent sont alors rejetés dans l’air, ce qui pollue encore davantage l’atmosphère.
Le côté positif : les métaux précieux présents dans les déchets électroniques
L’un des avantages de l’électronique moderne est qu’elle contient de nombreux métaux précieux, notamment de l’or, de l’argent et du cuivre. Étant donné que ces éléments deviennent de plus en plus chers chaque année, les rendements économiques du recyclage des déchets électroniques augmentent également.
Cependant, extraire ces précieux minéraux des déchets électroniques est plus facile à dire qu’à faire, et l’utilisation de produits chimiques extrêmement caustiques (notamment l’acide nitrique, l’acide sulfurique et l’acide chlorhydrique) rend le processus de recyclage dangereux au-delà de toute raison. Pire encore, l’énergie nécessaire pour fondre et extraire les métaux précieux présente également des défis en matière d’émissions de CO2.
L'approche innovante des chercheurs de l'ETH Zürich, qui exploite les protéines de lactosérum issues des sous-produits du fromage, représente un pas important vers le recyclage durable des déchets électroniques. Cette méthode réduit non seulement le recours à des produits chimiques dangereux, mais met également en valeur le potentiel des pratiques d'économie circulaire en réutilisant les déchets de l'industrie alimentaire pour des avantages environnementaux.
La figure 1 plonge littéralement au cœur de la transformation des déchets en or. Nous voyons ici comment les chercheurs utilisent intelligemment le lactosérum, un sous-produit du fromage, aux côtés des déchets électroniques pour extraire de l'or pur. C'est une brillante vitrine de l'économie circulaire à l'œuvre, transformant ce que nous rejetons normalement en ressources précieuses. Ce schéma nous donne un aperçu de l'avenir du recyclage, où chaque déchet trouve une seconde vie.
Le recyclage des déchets électroniques nécessite également un degré élevé de travail manuel, car les appareils doivent être correctement organisés et démontés. Par exemple, les produits électroniques doivent être retirés de leur boîtier, de leurs fils et de leurs piles. avant nu Les PCB peuvent être jetés dans de grandes cuves chimiques.
Ce recours au travail manuel augmente le coût du recyclage tout en exposant les travailleurs à des niveaux potentiellement dangereux de composés toxiques. De plus, alors que de grandes quantités de déchets électroniques se retrouvent dans les pays en développement, les précautions de sécurité sont rarement suivies, ce qui entraîne des dommages à grande échelle.
Des chercheurs utilisent de vieux déchets de fromage pour extraire de l'or
Il est clair que le processus de recyclage des déchets électroniques est complexe et coûteux, mais étant donné que les récompenses incluent des quantités substantielles d’or, d’argent et de cuivre, une telle entreprise peut être rentable. Si ce processus pouvait être rendu plus respectueux de l’environnement, le recyclage des déchets électroniques deviendrait une évidence. Conscients des avantages du recyclage des déchets électroniques, des chercheurs de l'EHT Zurich ont publié leurs résultats sur une méthode nouvellement développée pour extraire l’or des déchets électroniques, qui permettrait de réduire considérablement la consommation d'énergie tout en augmentant considérablement la marge bénéficiaire finale.
Soulignant l'importance de cette recherche, la capacité de la méthode à absorber sélectivement l'or des déchets électroniques sans avoir besoin de processus chimiques supplémentaires change la donne. Il illustre comment la recherche interdisciplinaire peut conduire à des percées qui abordent à la fois la durabilité environnementale et la récupération des ressources.
Approche innovante de la récupération de l’or des déchets électroniques
Pour parvenir à une extraction efficace de l’or, les chercheurs se sont tournés vers les déchets de fromage contenant des protéines de lactosérum. En utilisant la formation amyloïde, les chercheurs ont transformé la protéine de lactosérum en une structure d'aérogel constituée d'une structure délicate de protéine de lactosérum avec de grands vides. Si la formation de l’aérogel est soigneusement contrôlée, il devient possible de créer une méta-structure dotée de propriétés d’absorption sélectives, ce qui signifie que sa structure détermine les éléments auxquels elle se lie bien.
Les déchets électroniques sont ensuite triés dans leurs circuits imprimés et immergés dans une solution Aqua regia, qui dissout la plupart des métaux, y compris l'or. À ce stade, de nombreux cycles de filtration seraient nécessaires pour séparer davantage l’or de la solution, ce qui est en soi difficile et énergivore (tout en nécessitant également des agents réducteurs).
Cependant, si la structure d’aérogel de protéine de lactosérum est placée dans la solution, des particules d’or forment des flocons sur la structure. Cette utilisation d'une méta-structure permet d'extraire l'or sans avoir recours à d'autres procédés chimiques, et une fois que la structure de l'aérogel a complètement absorbé les particules d'or, elle peut être fondue pour former une pépite d'or brute.
La pépite résultante peut avoir une pureté d’environ 90 à 91 %, ce qui est extrêmement élevé étant donné que le processus en est encore à ses balbutiements et qu’il y a beaucoup de place pour la croissance et le raffinement.
La figure 3 dévoile les merveilles microscopiques de la récupération de l’or à travers le prisme de la science avancée des matériaux. Ici, nous explorons le parcours transformateur des ions d’or, à mesure qu’ils convergent vers des nanoparticules et des formations cristallines, le tout facilité par l’utilisation pionnière des aérogels AF. Ce récit visuel capture non seulement l'essence de la recherche de pointe, mais symbolise également un saut vers des pratiques durables de recyclage des déchets électroniques, mariant les domaines de sans souci et la gestion de l’environnement.
Nanoparticules d'or et formation de cristaux grâce aux aérogels AF. a) L'émergence de nanoparticules d'or à la surface de l'aérogel AF suite à l'absorption d'un mélange métallique d'or à 10 ppm. b) La génération de cristaux d'or sur aérogel AF dans un flacon en verre de 4 mL rempli d'un mélange métallique à 1000 XNUMX ppm. c) Instantanés de microscopie optique du spécimen d’aérogel AF représenté en (b). d) Images SEM présentant un aérogel AF orné de cristaux d’or fraîchement formés. e) Analyse XRD révélant la structure des nanoplaques d'or synthétisées via l'adsorption puis la réduction ultérieure de Au3+ sur aérogel AF. f) Imagerie AFM de microplaques hexagonales en or créées par AF (avec un encart détaillant le profil de hauteur à travers la microplaque). g) La visualisation HAADF-STEM. h) Une image spectrale EDS codée en couleur de la particule présentée en (g), illustrant la superposition des signaux Au-Lα et C-Kα. i) Une micrographie BF STEM d'une plaquette Au aux côtés de son motif SAD obtenu en mode de diffraction électronique, mettant en valeur l'orientation du plan [111] de la plaquette.
Cette avancée pourrait potentiellement transformer l’industrie du recyclage des déchets électroniques en rendant l’extraction des métaux précieux non seulement plus respectueuse de l’environnement, mais également plus rentable. À mesure que la technologie mûrit et se développe, elle pourrait réduire considérablement les obstacles au recyclage des déchets électroniques, encourageant ainsi une adoption plus large des pratiques de recyclage à l’échelle mondiale.
De tels processus pourraient-ils aider à lutter contre les déchets électroniques ?
Quelles que soient les difficultés rencontrées par le recyclage des déchets électroniques, cela doit être fait simplement parce que permettre aux déchets électroniques de s’accumuler dans les décharges n’est pas acceptable. Essayer de réutiliser du vieux matériel n'est pas toujours une solution, ce qui signifie qu'à un moment donné, les circuits doivent être décomposés en leurs matières premières et leur donner une nouvelle vie.
Mais si ce processus peut être rendu économique, non seulement il contribuera à financer la recherche pour trouver de nouvelles façons de réutiliser les vieux appareils électroniques, mais il encouragera également les utilisateurs à recycler leurs vieux appareils électroniques. En fait, si le recyclage des déchets électroniques peut devenir très rentable, les utilisateurs pourraient les échanger contre de l’argent dans le cadre de programmes de rachat.
Ce que les chercheurs ont démontré, c’est que non seulement les métaux précieux peuvent être extraits des déchets électroniques de manière plus efficace, mais qu’ils peuvent également être obtenus en utilisant les déchets provenant d’autres processus. Si le processus décrit par les chercheurs peut être affiné davantage, il conduira très probablement à un nouvelle ère de gestion des déchets électroniques, ouvrant la voie à un avenir où les déchets électroniques ne seront plus considérés comme un obstacle, mais comme une source de croissance économique.
De plus, l’application de ces techniques de recyclage innovantes pourrait ouvrir la voie à de nouveaux cadres réglementaires et incitations. Les gouvernements et les industries pourraient être incités à collaborer plus étroitement sur des solutions de gestion des déchets électroniques, en intégrant les principes de l’économie circulaire au cœur de la conception et de l’élimination des produits électroniques.
Bibliographie
- Transformer les déchets en or | ETH Zurich
- Récupération de l'or des déchets électroniques par des aérogels amyloïdes de déchets alimentaires – Matériaux avancés – Bibliothèque en ligne Wiley