Stary sprzęt elektroniczny. Eldorado naszych czasów

Stary sprzęt elektroniczny to kopalnia złota, srebra, platyny i wielu innych rzadkich pierwiastków. Naukowcy pomogą w ich odzyskaniu z e-odpadów

Do produkcji komputerów, monitorów, telefonów komórkowych, tabletów i innych elektronicznych gadżetów zużyto w 2011 r. około 320 kg złota i 7500 kg srebra wartych łącznie ponad 21 mld dolarów (według cen z połowy 2012 r.). Wyliczenia pochodzą z najnowszego raportu przygotowanego przez naukowców z międzynarodowego programu StEP (ang. Solving the E-Waste Problem) realizowanego wspólnie przez kilkadziesiąt uczelni, globalnych firm i agend ONZ.

Złoto i srebro to nie jedyne cenne pierwiastki znajdujące się w sprzęcie IT. Jest tam również: platyna, pallad, rod, ruten, iryd, ind, selen, gal, tantal i kilkanaście innych. Większość występuje na Ziemi w niewielkich ilościach. Pół wieku temu były one przeważnie chemicznymi ciekawostkami. Dziś nie możemy się bez nich obejść. Jesteśmy od nich uzależnieni w takim samym stopniu, jak od ropy. Ich niezwykłe właściwości umożliwiły rewolucję technologiczną. Wiele z nich ma olbrzymie znaczenie dla obronności.

Nic dziwnego, że w ostatniej dekadzie te strategicznie ważne metale błyskawicznie drożały. I choć ostatnio trochę staniały, eksperci są przekonani, że w dłuższym okresie ich ceny będą nadal rosły. Bez nich bowiem nie będzie kolejnych przełomów technologicznych i produktów, na przykład monitorów o jeszcze lepszej rozdzielczości, wydajniejszych paneli fotowoltaicznych, czy też nowych urządzeń przenośnych. Te ostatnie szybko zyskują na popularności. Sprzedaż tabletów powinna w 2012 r. przekroczyć 100 mln egzemplarzy, a za dwa lata - według prognoz - ulegnie podwojeniu.

Ile z tego metalowego bogactwa uwięzionego w e-odpadach odzyskujemy? Niewiele. Zaledwie 15 proc. - ocenia raport StEP, z którego dowiadujemy się zarazem, że w jednej tonie zużytego sprzętu elektronicznego znajduje się tyle cennych pierwiastków, ile w 40-50 tonach średnio bogatej rudy. Jeśli chodzi o samo złoto, to w e-złomie jest około 17 razy więcej niż w przeciętnym złożu. Prawdą jest, że im młodszy sprzęt, tym mniej jest w nim tego szlachetnego kruszcu, ale jego zużycie w skali całego globu i tak rośnie w ślad za rosnącą popularnością sprzętu elektronicznego.

Równie szybko rośnie ilość zużytej elektroniki. Widać to na przykładzie USA. Naukowcy z MIT policzyli ostatnio, że w 1990 r. w Stanach wycofano z użytku sprzęt o masie 250 tys. ton. Dekadę później - w 2000 r. - było to już 1,2 mln ton, a w 2010 r. - 2,4 mln ton, przy czym najwięcej ważyły telewizory (1,1 mln ton), monitory (0,6 mln ton) i pecety (0,4 mln t). W 2010 r. - jak wynika z danych zebranych przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska - Amerykanie kupili 52 mln komputerów osobistych, 28,5 mln telewizorów i 152 mln telefonów komórkowych. W 2020 r. liczba sprzedanych komputerów ma w USA przekroczyć 90 mln.

Większość elektronicznych nowinek, które się zestarzeją, albo nadal jest przetrzymywanych w domach, albo wędruje na wysypiska, albo też trafia do slumsów w biednych krajach Afryki i Azji, gdzie zostają rozebrane na części pierwsze i poddane prymitywnemu recyklingowi, groźnemu dla zdrowia ludzi i środowiska. Powodów do zmiany tego stanu rzeczy jest zatem wiele. Obok argumentów zdrowotnych i ekologicznych równie ważne są ekonomiczne - podkreślają eksperci StEP, zwracając uwagę na gigantyczne marnotrawstwo surowców, a także energii (recykling jest mniej energochłonny, niż wydobycie kruszców).

Pierwszy krok to oczywiście dobrze zorganizowana zbiórka e-odpadów (w tym celu Unia Europejska zaostrzyła niedawno swoją dyrektywę WEEE). Ale to tylko początek - zauważają naukowcy. Najważniejsze, ich zdaniem, to szybkie i bezpiecznie przetworzenie tych dziesiątek milionów ton złomu, który będzie gromadzony co roku na świecie, zakładając, że zbiórka starego sprzętu okaże się efektywna. Jedyny sposób to budowa wielkich, zautomatyzowanych zakładów, które potrafiłyby przerobić setki tysięcy ton elektrośmieci rocznie. Zaprojektowane przez naukowców maszyny i roboty na skalę masową przerabiałyby telewizory, pecety, laptopy, monitory i mniejsze elektroniczne drobiazgi na cenną sieczkę, oddzielając cenne metale od plastiku, szkła i innych składników.

Jeden z pierwszych takich supernowoczesnych zakładów otwarto niedawno pod Eindhoven w Holandii. Zbudowała go firma Sims Recycling Solutions. Czegóż tam nie ma? Skanery optyczne, lampy emitujące promieniowanie rentgenowskie, czujniki fluorescencyjne, silne elektromagnesy oraz magnesy do indukowania prądów wirowych. Wszystko po to, by błyskawicznie unicestwić przedmiot, który jeszcze dwa, trzy lata temu był elektroniczną nowinką.

W Eindhoven większość "zabawek" zostało zaprojektowanych przez konstruktorów z norweskiej firmy Titech mającej siedzibę w Oslo. Jeden z jej automatów o nazwie X-tract prześwietla promieniami rentgenowskimi tradycyjne telewizory i monitory komputerowe. Składają się one z dwóch rodzajów szkła: ekranowego i kineskopowego. Pierwsze nie zawiera ołowiu, drugie ma go mnóstwo. Trzeba je więc rozdzielić, by osobno poddać recyklingowi. Robot dokonuje tego, określając gęstość atomów w obu rodzajach szkła.

Inna maszyna wymyślona w norweskiej firmie wykorzystuje technologię zwaną fluorescencją rentgenowską do oddzielania miedzi od pozostałego e-złomu. Robot kieruje w jego stronę strumień fotonów wzbudzając w nim emisję promieniowania rentgenowskiego, czyli właśnie fluorescencji, która z kolei jest rejestrowana przez specjalny spektrometr. Ten na podstawie pomiaru określa skład pierwiastkowy materiału, łatwo identyfikując miedziane elementy.

W Eindhoven stoi też automat, który ogląda świat wyłącznie w podczerwieni. Potrafi rozpoznać wiele rodzajów tworzyw sztucznych. Jego zadaniem jest oddzielenie plastiku nadającego się do dalszego recyklingu od tego, który ze względu na dużą zawartość szkodliwych substancji może być już tylko spalony. Inny robot łypie bystrym wzrokiem na obwody drukowane. To w nich znajduje się wiele metali szlachetnych i strategicznych. Ta zdobycz wędruje potem do specjalnych pieców, w których zostaje poddana rafinacji. W hucie z gorącego bulionu wytrącają się cenne pierwiastki, ze złotem na czele.

W holenderskim zakładzie znajduje się jeszcze jedna interesująca maszyna. Z posiekanej e-drobnicy wyławia ona metale nieżelazne, takie jak miedź, czy aluminium. Czyni to w przebiegły sposób. Wzbudza w metalach prąd wirowy za pomocą zmiennego pola magnetycznego, a następnie oddziela je od reszty złomu.

Naukowcy, którzy projektują już kolejne, bardziej zaawanasowane wersje robotów do e-recyklingu (szczególnie do przetwarzania obwodów drukowanych - cennych, lecz toksycznych), podkreślają, że bez maszyn sobie w przyszłości nie poradzimy.

Skoro cykl życiowy sprzętu elektronicznego ulega skróceniu i najwyżej po paru latach używania jest on zastępowany przez nowy, i skoro wszyscy chcą mieć pecety, laptopy, telefony komórkowe, a ostatnio także smartfony i tablety, nie ma rady: w XXI w. odpowiedzią na masową produkcję i błyskawiczną konsumpcję będzie równie masowa i błyskawiczna destrukcja i przetworzenie.

Co z e-odpadu powstało, szybko w e-odpad się obróci.