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May 07, 2024

Des scientifiques conçoivent un broyeur pour résoudre le problème de l'E

Photo : Siddharth Kankaria/Research Matters Vous êtes-vous déjà demandé ce qui était arrivé à ce téléphone que vous avez abandonné pour un téléphone « intelligent », ou à l'ordinateur de bureau que vous avez jeté il y a des années ? Eh bien, vous les mettez à la poubelle.

Photo : Siddharth Kankaria/Research Matters

Vous êtes-vous déjà demandé ce qui était arrivé à ce téléphone que vous aviez abandonné pour un téléphone « intelligent », ou à l'ordinateur de bureau que vous aviez jeté il y a des années ? Eh bien, vous les mettez à la poubelle. Il en a été de même pour d’innombrables autres entreprises dans le monde, générant pas moins de 50 millions de tonnes de déchets électroniques rien qu’en 2013. D’ici 2030, nos déchets électroniques devraient atteindre 1 milliard de tonnes par an, soit plus que la quantité de riz cultivée dans le monde !

Seulement 12,5 % des déchets électroniques (e-déchets) générés aujourd’hui sont recyclés. Une récente étude indo-américaine s'attaque littéralement à ce problème et propose une méthode simple et élégante pour recycler les déchets électroniques : les broyer en nanoparticules. Dirigée par le professeur Kamanio Chattopadhyay et le professeur D. Roy Mahapatra du Département de génie des matériaux et de génie aérospatial de l'Institut indien des sciences, en collaboration avec des chercheurs de l'Université Rice, aux États-Unis, l'étude pourrait rendre le recyclage des déchets électroniques facile, simple et efficace. complet.

L'initiative StEP des Nations Unies définit les déchets électroniques comme couvrant tous les équipements électriques et électroniques et leurs pièces qui ont été jetés par leur propriétaire en tant que déchet, sans intention de réutilisation. Les réfrigérateurs, les écrans/moniteurs, les lampes, les machines à laver, les calculatrices, les grille-pain, les téléphones portables, les ordinateurs et bien plus finissent finalement comme « déchets électroniques ».

Un défi majeur dans le recyclage des déchets électroniques est que les cartes de circuits imprimés électroniques (PCB) présentes dans tous ces appareils contiennent des métaux lourds potentiellement mortels comme le plomb, le mercure et l'arsenic. Ils doivent donc être recyclés via des filières spécifiques qui séparent ces produits chimiques nocifs en les démantelant, les cassant et les raffinant.

"La complexité du processus de recyclage et la quantité d'énergie nécessaire ne sont ni économiquement réalisables ni respectueuses de l'environnement", souligne le Dr Chandra Sekar Tiwary, chercheur et auteur principal de l'étude.

Aujourd’hui, deux méthodes courantes sont utilisées pour recycler les déchets électroniques. Dans la première méthode, les déchets électroniques sont brûlés et broyés, ce qui détruit les polymères organiques contenus dans les PCB et laisse les métaux et les céramiques être récupérés et recyclés. Le processus de combustion libère des produits chimiques toxiques dans l’air, le polluant ainsi. Dans la deuxième méthode, les PCB sont broyés en petits morceaux et traités avec de la chaleur et des produits chimiques pour extraire les métaux. Étant donné que les minuscules morceaux mesurent environ un centimètre, les métaux résultants peuvent réagir entre eux et ne peuvent donc pas être extraits sous leur forme pure, limitant ainsi le recyclage. Le besoin de chaleur extrême et de produits chimiques rend également ce processus coûteux.

Les chercheurs de cette étude proposent de broyer les PCB en particules de taille nanométrique à l’aide d’un cryo-broyeur, un broyeur à basse température développé en interne à l’IISc. Le broyer de cette façon à basse température ne libère aucun gaz dangereux. Il empêche toute réaction chimique entre les métaux et retient également les polymères organiques, permettant ainsi une séparation complète et une réutilisation des polymères, des oxydes et des métaux. Les métaux sont recyclés et les polymères organiques sont utilisés comme matière première pour produire des matériaux artificiels comme des nanocomposites polymères. « Le meilleur de notre solution est que nous ne jetons rien et utilisons 100 %, ce qui est très important pour l'environnement », remarque le Dr Tiwary.

L'étude développe également deux méthodes pour recycler la forme en poudre des PCB. Dans la première méthode, la poudre est mélangée à de l’eau, qui forme alors deux couches clairement séparables : une couche flottante et une couche de sédiments. Lorsque la couche flottante, contenant des particules de taille nanométrique, est davantage diluée, les particules sont réparties uniformément dans la solution, formant un colloïde. Ce colloïde peut être utilisé pour fabriquer des encres d’imprimerie et des peintures à base de polymères. Des oxydes de manganèse, de silicium, de plomb, d'étain, de cuivre, de cobalt et de calcium, ainsi que des métaux comme l'argent, l'or, l'étain, le plomb, le cuivre, l'aluminium et le nickel se trouvent dans la couche sédimentaire et peuvent être extraits sous leur forme pure.

Dans la deuxième méthode de réutilisation, les particules nanométriques pourraient être utilisées pour renforcer les polymères et améliorer leurs propriétés mécaniques. L’équipe a démontré la même chose en ajoutant ces nanoparticules à de la résine époxy, un polymère couramment utilisé. «Le mélange des nanoparticules a amélioré la résistance», explique le Dr Tiwary.