Elektrośmieci jako bogate źródło cennych surowców? To możliwe! Zespół badawczy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie tworzy innowacyjne metody odzyskiwania metali szlachetnych i innych cennych pierwiastków ze starego sprzętu elektronicznego.
Idea „zero waste” oznacza między innymi dążenie do stworzenia gospodarki o zamkniętym obiegu. Jedną z dróg do zrealizowania tego zadania jest recykling, czyli odzyskiwanie surowców z materiałów odpadowych w celu wykorzystania ich do produkcji nowych towarów. Aby w pełni spełnić ten postulat, trzeba wykorzystać każdą zużytą rzecz jako potencjalne źródło zasobów. W ten sposób można nie tylko chronić środowisko przed zanieczyszczeniami, ale także pozyskać drogocenne pierwiastki, których złoża, przy utrzymującym się bardzo wysokim tempie ogólnoświatowego wzrostu gospodarczego, mogą zostać wkrótce wyczerpane. Dobry przykład filozofii „zero waste” dali organizatorzy XXXII Letnich Igrzysk Olimpijskich, wykonując wszystkie medale z elektrośmieci. Dzięki inicjatywie Tokyo Medal Project każdy mieszkaniec Japonii mógł zaangażować się w igrzyska, przekazując zużyty sprzęt, który zawierał pewne ilości złota, srebra czy też miedzi. To działanie świetnie wpisało się w strategię zrównoważonego rozwoju państwa.
Jednym z wyzwań, jakie stoją współcześnie przed badaczami zajmującymi się metodami separacji elementów elektrośmieci, jest problem recyklingu tak zwanych ekotechnologii. Z roku na rok coraz więcej gospodarstw domowych decyduje się bowiem na montaż instalacji energii odnawialnej, do których zaliczyć można kolektory słoneczne, kotły na biomasę i pompy ciepła. Dzisiaj nie jest to jeszcze tak paląca kwestia, lecz za dekadę lub dwie trzeba będzie zmierzyć się z zadaniem polegającym na przetworzeniu zużytych urządzeń. Uczeni z Akademii Górniczo-Hutniczej myślą o przyszłości już teraz i tworzą nowe techniki oddzielania składników instalacji zasilanej przez zieloną energię.
Uczelnia utworzyła konsorcjum naukowo-wdrożeniowe ze spółką technologiczno-badawczą 2loop Tech. Celem badań prowadzonych pod kierunkiem dr. inż. Krzysztofa Brody jest opracowanie technologii recyklingu zużytych modułów PV, pozwalających na odzyskanie prawie 100% pierwiastków potrzebnych do wyprodukowania tego typu urządzeń. Dynamicznie wzrastający rynek paneli fotowoltaicznych, których okres żywotności mieści się w przedziale od 20–30 lat, będzie bowiem prowadzić do tego, że w okolicach roku 2050 w Polsce pojawi się problem recyklingu setek tysięcy ton zużytych modułów przetwarzających energię słoneczną w prąd elektryczny. Takiemu właśnie wyzwaniu stawia obecnie czoła grupa badawcza pod kierunkiem dr. inż. Krzysztofa Brody, która opracowuje nowe techniki odzyskiwania z paneli cennych materiałów. Metoda ta zostanie później wdrożona w zakładzie firmy 2loop Tech, gdzie powstanie linia przemysłowa recyklingu ogniw słonecznych zbudowanych na przykład z krzemu.
Jak dokładnie wygląda proces oddzielania od siebie składników PV? Często wykonuje się najpierw obróbkę termiczną i rozdrabnianie zużytego sprzętu. Ze względu na koszty i ekologię próbuje się jednak odchodzić od rozdzielania za pomocą pieców, zostając jedynie przy metodzie kruszenia, do której wykorzystuje się maszyny tłukące panele lub młyny wibracyjne. Uzyskany produkt stara się następnie oddzielić na taśmie przy użyciu separatorów optycznych albo metody granulometrycznej (sitowej). Odseparowane mechanicznie szkło może być przy tym wykorzystane do stworzenia nowych paneli lub przewiezione do zakładu, gdzie wykona się z niego butelki. Miedź i aluminium, wchodzące w skład przewodów, też dają się bez problemu oddzielić i przetopić. Krzem z ogniw słonecznych natomiast można by z powodzeniem odzyskać za pomocą bardzo interesującej techniki, opracowanej ponad 100 lat temu w Polsce.
To tzw. metoda Czochralskiego, polskiego chemika, który wymyślił jak z krzemu wykonać ogniwa. Krystalizacja polega na tym, że do szklanki z rozpuszczoną solą wkłada się sznurek, na którym tworzą się kryształki. W tym przypadku jest dokładnie tak samo, przy czym sól rozpuszcza się w wodzie w temperaturze otoczenia, z kolei krzem potrzebuje rozpuszczalnika, który będzie rozgrzany do temperatury 1414 stopni Celsjusza – tłumaczy prof. dr hab. inż. Barbara Tora z Wydziału Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami AGH.
Faktem jest, że z 10 telefonów komórkowych można odzyskać jedną złotą obrączkę. Czy z paneli fotowoltaicznych też można zrobić biżuterię? Okazuje się, że jednym z istotnych elementów modułów słonecznych starszej generacji jest dobrze przewodzące prąd elektryczny srebro, które jak najbardziej można poddać recyklingowi, przerabiając je na pierścionek. Szacuje się, że jeden standardowy panel fotowoltaiczny, składający się na przykład z 60 ogniw, zawiera nawet 8 gramów srebra. Medale z tego kruszcu przyznawane podczas igrzysk olimpijskich ważą natomiast 550 gram, a to zaś oznacza, że do wykonania jednego takiego trofeum trzeba byłoby poddać pełnemu recyklingowi prawie 70 paneli fotowoltaicznych. Co więcej, znaczna część tych urządzeń zawiera również miedź, która stanowi główny składnik stopu nazywanego brązem. Materiały pochodzące ze zużytych instalacji można by więc wykorzystać do produkcji aż dwóch z trzech olimpijskich medali. Zdecydowanie warto zatem nie wyrzucać elektrośmieci do kosza!
źródło: AGH