Lorsque l’ordinateur ou le téléphone que vous utilisez en ce moment clignote, son dernier clignotement et que vous le déposez pour le recyclage, savez-vous ce qui se passe?
Au centre de recyclage, des aimants puissants retireront l’acier. Les tambours de rotation jetteront de l’aluminium dans des bacs. Les fils de cuivre seront soigneusement regroupés pour la revente. Mais alors que le tapis roulant continue de rouler, de minuscules taches de matériaux précieux et moins connus tels que le gallium, l’indium et le tantale seront laissés pour compte.
Ces minuscules taches sont des matériaux critiques. Ils sont essentiels pour construire de nouvelles technologies, et ils ne sont pas en mesure des États-Unis, ils pourraient être réutilisés, mais il y a un problème: les méthodes de recyclage actuelles rendent les minéraux critiques en récupération des déchets électroniques trop coûteux ou dangereux, de nombreux recycleurs les sautent simplement.
Malheureusement, la plupart de ces matériaux difficiles à recycler se retrouvent enterrés dans les décharges ou se mélangent dans des produits comme le ciment. Mais cela ne doit pas être ainsi. La nouvelle technologie commence à faire une différence.
Ansan Pokharel / West Virginia UniversityCC par
Alors que la demande pour ces matériaux critiques continue de croître, l’électronique jetée peut devenir des ressources précieuses. Mes collègues et moi à l’Université de Virginie-Occidentale développent une nouvelle technologie pour changer la façon dont nous recyclons. Au lieu d’utiliser des produits chimiques toxiques, notre approche utilise l’électricité, ce qui la rend plus sûre, plus propre et plus abordable pour récupérer les matériaux critiques de l’électronique.
De combien de déchets électroniques parlons-nous?
Les Américains ont généré environ 2,7 millions de tonnes de déchets électroniques en 2018, selon les dernières données fédérales. Y compris l’électronique non conçue, une enquête des Nations Unies suggère que les États-Unis ne recyclent qu’environ 15% de ses déchets électroniques totaux.
Pire encore, près de la moitié de l’électronique que les habitants d’Amérique du Nord ont envoyée dans des centres de recyclage finissent par expédier à l’étranger. Ils atterrissent souvent dans les jets de scrapyle, où les travailleurs peuvent utiliser des méthodes dangereuses comme la combustion ou la lixiviation en utilisant des produits chimiques durs pour retirer des métaux précieux. Ces pratiques peuvent nuire à la fois à l’environnement et à la santé des travailleurs. C’est pourquoi l’Environmental Protection Agency restreint ces méthodes aux États-Unis
Les minuscules taches sont importantes
Les minéraux critiques sont dans la plupart de la technologie qui vous entoure. Chaque écran de téléphone a une couche super mince d’un matériau appelé oxyde d’indium en étain. Les LED brillent à cause d’un métal appelé gallium. Tantalum stocke l’énergie dans de minuscules pièces électroniques appelées condensateurs.
Tous ces matériaux sont signalés comme un «risque élevé» sur la liste des matériaux critiques du ministère américain de l’Énergie. Cela signifie que les États-Unis s’appuient fortement sur ces matériaux pour les technologies importantes, mais leur approvisionnement pourrait être facilement perturbé par les conflits, les litiges commerciaux ou les pénuries.
À l’heure actuelle, quelques pays, dont la Chine, contrôlent la majeure partie de l’exploitation minière, du traitement et de la récupération de ces matériaux, rendant les États-Unis vulnérables si ces pays décident de limiter les exportations ou d’augmenter les prix.
Ces matériaux ne sont pas bon marché non plus. Par exemple, l’US Geological Survey rapporte que le gallium était entre 220 $ et 500 $ par kilogramme en 2024. C’est 50 fois plus cher que les métaux communs comme le cuivre, à 9,48 $ par kilogramme en 2024.
Révolutionner le recyclage avec les micro-ondes
Au Département de mécanique, des matériaux et de l’ingénierie aérospatiale de l’Université de Virginie-Occidentale, I et le scientifique des matériaux Edward Sabolsky ont posé une question simple: pourrions-nous trouver un moyen de ne chauffer que des parties spécifiques des déchets électroniques pour récupérer ces matériaux précieux?
Si nous pouvions concentrer la chaleur sur les minuscules taches de minéraux critiques, nous pourrions être en mesure de les recycler facilement et efficacement.
La solution que nous avons trouvée: micro-ondes.
Cet équipement n’est pas très différent des fours à micro-ondes que vous utilisez pour chauffer les aliments à la maison, juste plus gros et plus puissant. La science fondamentale est la même – les ondes électromagnétiques provoquent l’oscille des électrons, créant de la chaleur.
Dans notre approche, cependant, nous ne chauffons pas les molécules d’eau comme vous lors de la cuisson. Au lieu de cela, nous chauffons le carbone, le résidu noir qui s’accumule autour d’une flamme de bougie ou d’un tuyau d’échappement de voiture. Le carbone se réchauffe beaucoup plus rapidement au micro-ondes que l’eau. Mais n’essayez pas cela à la maison; Le micro-ondes de votre cuisine n’a pas été conçu pour des températures aussi élevées.
Ansan Pokharel / West Virginia UniversityCC par
Dans notre méthode de recyclage, nous déchiquetons d’abord les déchets électroniques, le mélangez avec des matériaux appelés flux qui piègent les impuretés, puis chauffons le mélange avec des micro-ondes. Les micro-ondes chauffent rapidement le carbone qui provient des plastiques et des adhésifs dans les déchets électroniques. Cela fait réagir le carbone avec les minuscules taches de matériaux critiques. Le résultat: un petit morceau de métal pur et éponge de la taille d’un grain de riz.
Ce métal peut ensuite être facilement séparé des déchets restants à l’aide de filtres.
Jusqu’à présent, dans nos tests de laboratoire, nous avons réussi à récupérer environ 80% du gallium, de l’indium et du tantale des déchets électroniques, à des puretés entre 95% et 97%. Nous avons également démontré comment il peut être intégré aux processus de recyclage existants.
Pourquoi le ministère de la Défense est intéressé
Notre technologie de recyclage a commencé par l’aide d’un programme financé par la Advanced Research Projects Agency du Département du Défense, ou DARPA.
De nombreuses technologies importantes, des systèmes radar aux réacteurs nucléaires, dépendent de ces matériaux spéciaux. Bien que le ministère de la Défense les utilise moins que le marché commercial, ils sont un problème de sécurité nationale.
Nous prévoyons de lancer des projets pilotes plus grands à côté pour tester la méthode sur les cartes de circuits imprimées, les pièces d’éclairage LED et les cartes de serveur à partir des centres de données. Ces tests nous aideront à affiner la conception d’un système plus grand qui peut recycler des tonnes de déchets électroniques par heure au lieu de quelques kilos. Cela pourrait signifier produire jusqu’à 50 livres de ces minéraux critiques par heure de chaque tonne de déchets électroniques traités.
Si la technologie fonctionne comme prévu, nous pensons que cette approche pourrait aider à répondre à la demande de matériaux critiques du pays.
Comment rendre le recyclage des déchets électroniques commun
Une façon dont le recyclage des déchets électroniques pourrait devenir plus courant est que le Congrès tenait les sociétés électroniques responsables du recyclage de leurs produits et de la récupération des matériaux critiques à l’intérieur. La fermeture de lacunes qui permettent aux entreprises d’expédier des déchets électroniques à l’étranger, au lieu de le traiter en toute sécurité aux États-Unis, pourrait également aider à construire une réserve de minéraux critiques récupérés.
Mais le plus grand changement peut provenir d’une simple économie. Une fois que la technologie est disponible pour récupérer ces taches minuscules mais précieuses de matériaux critiques rapidement et abordable, les États-Unis peuvent transformer le recyclage domestique et faire un grand pas vers la résolution de sa pénurie de matériaux critiques.
