Tái chế rác thải điện tử thành bụi nano

Theo ước tính, chất thải điện tử sẽ tăng lên khoảng 33% trong 4 năm tới và vào năm 2030, sẽ có hơn 1 tỉ tấn rác thải điện tử. Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Rice (bang Texas, Mỹ) và Viện Khoa học Ấn Độ có ý tưởng để đơn giản hóa việc biến rác điện tử thành bụi nano.

Đặc biệt, họ muốn làm cho các hạt nano nhỏ có thể dễ dàng tách khỏi các thành phần khác nhau, phù hợp với các quy trình được sử dụng để tái chế rác điện tử.

Các nhà nghiên cứu dự định thay thế các quy trình hiện tại liên quan đến việc bán phá giá các thiết bị điện tử vào các bãi chôn lấp, đốt hoặc xử lý các hóa chất để thu hồi các kim loại có giá trị. “Có từ 80 đến 85% chất thải điện tử độc hại thường rơi vào các lò đốt hoặc bãi chôn lấp.

Đây là dòng chất thải phát triển nhanh nhất tại Hoa Kỳ”, TS.Sekhar Tiwary, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

“Không có bất cứ phương án đặc biệt nào thân thiện với môi trường”- TS. Tiwary nói - “Trong mọi trường hợp, việc đốt hay sử dụng hóa chất sẽ mất rất nhiều năng lượng trong khi vẫn tạo ra chất thải. Đó chính là lý do, chúng tôi đề xuất một hệ thống phá vỡ tất cả các hợp chất oxit và polyme - thành bột đồng nhất để có thể dễ dàng tái sử dụng”.

Máy nghiền chứa buồng làm lạnh bằng khí nitơ, argon và 1 quả bóng thép nhỏ đã được các nhà khoa học sử dụng để nghiền nát chất thải điện tử, chủ yếu là các chip, linh kiện điện tử, các bảng mạch thành dạng hạt tách rời với kích thước siêu nhỏ.

So với việc chôn lấp rác thải điện tử, hoặc tái chế qua việc đốt, sử dụng hóa chất, biện pháp mới hiệu quả và kinh tế hơn hẳn.

Sau khi nghiền lạnh, các hạt phân tử nano được cho vào nước để phân tách và tái sử dụng. “Không có gì bị bỏ phí” - TS. Tiwary vui vẻ thông báo - “Đây mới chỉ là một máy nghiền lạnh nhỏ, nếu muốn, chúng ta có thể tạo ra những chiếc máy với quy mô lớn, mang lại hiệu quả cao hơn”.

Các nhà khoa học thuộc Đại học Rice, Mỹ, đã thành công trong việc biến gỗ - vật liệu có khả năng tự hủy - thành một chất dẫn điện bằng cách chuyển bề mặt gỗ thành vật liệu graphene để dùng cho các thiết bị điện tử, thay vì sử dụng các vật liệu dẫn điện dễ gây ô nhiễm môi trường.

Một nhóm nghiên cứu do nhà hóa học James Tour đứng đầu đã sử dụng laser công nghiệp để tạo ra graphene trên khối gỗ thông trong môi trường giàu hydro hoặc khí trơ argon.

Phương pháp này giúp tạo ra những mảng graphene nhiều lớp có độ linh hoạt cao. Do thiếu oxy nên nhiệt độ từ tia laser sẽ không thiêu cháy miếng gỗ mà biến bề mặt của nó thành bọt graphene bám lên gỗ. Các nhà khoa học hy vọng, có thể khai thác được đặc tính dẫn điện của graphene tạo ra từ gỗ thông - vật liệu thân thiện với môi trường, có khả năng tự hủy - để tạo ra các siêu tụ điện dự trữ năng lượng.

Thông thường, 1 con chip được tạo nên từ 1 tấm silicon mỏng, có cấy những vật liệu khác nhau để tạo ra các vi mạch với đặc tính khác nhau (gọi là wafer) như đồng, một số loại hợp kim như GaSb, GaAs, GaP... Các vật liệu bán dẫn này khi bị thải loại sẽ gây ảnh hưởng lớn đến môi trường.

 

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Zhenqiang Ma - Đại học Winsconsin (Mỹ) - đứng đầu đã tìm được cách dùng gỗ để làm chip máy tính, thay vì dùng wafer bằng silicon. Con chip sử dụng gỗ đã qua xử lý tạo thành các tờ giấy nanocellulose, có khả năng uốn cong làm wafer.

Theo Giáo sư Zhenqiang Ma: “Chất liệu nanocellulose sẽ giúp giảm số vật liệu chất bán dẫn cần dùng trên chip mà không làm ảnh hưởng tới tốc độ xử lý của vi mạch. Ngoài ra, con chip này có thể tự hủy, không gây hại tới môi trường”.

Như vậy, nếu các vật liệu thân thiện với môi trường được đưa vào sử dụng, thay thế cho một số thiết bị điện tử hiện hành thì sẽ hạn chế mối nguy hại từ rác thải điện tử đang khiến nhiều quốc gia “đau đầu”. Đây cũng là kỳ vọng của các nhà khoa học khi nghiên cứu về vấn đề xử lý rác thải điện tử và đề ra các sáng kiến để xử lý triệt để vấn đề này.

Mỗi năm toàn thế giới thải ra 50 triệu tấn rác thải điện tử và chỉ có 15% trong số này được xử lý. Khối rác thải khổng lồ chưa được xử lý hoặc xử lý không đúng cách sẽ trở thành gánh nặng lớn với môi trường và sức khỏe của con người.