Наступает эпоха миниатюрных «микрофабрик»
Сколько мобильных телефонов у вас было? Учитывая, что в среднем люди обновляют смартфон каждые 11 месяцев, многие из нас уже не смогут ответить на этот вопрос с лёту, не заглядывая в прошлое. Следующий вопрос будет еще сложнее: что случилось с вашими старыми телефонами? Возможно, мы бы заботились о них лучше, если бы знали, насколько ценные все эти смартфоны, планшеты и компьютеры. По сути, это настоящая золотая жила. Ученый Вина Сахаджвалла хочет создать миниатюрные печи, которые будут добывать богатства из недр отработанных смартфонов.
Вина — директор Центра исследований и технологий устойчивых материалов при Университете Нового Южного Уэльса.
«Как нам добраться до того, что каждое общество и город будут собирать электронные устройства и превращать их в ценные материалы?», задается вопросом Сахаджвалла. «Если это нужно делать каждому, сложно представить себе большие плавильные печи — нам нужно децентрализованное и распределенное производство, где в наших руках будут все ресурсы и процессы».
Ее решение предполагает переосмысление одного из столпов современной промышленности — завода. Вместо того чтобы отстраивать современные гигантские объекты, извергающие смог где-нибудь посреди леса, Сахаджвалла отстаивает идею микрофабрик: систем рециркуляции и утилизации, которые будут достаточно небольшими и эффективными, чтобы их можно было разместить в каждом районе города по всему земному шару. Микрофабрики позволят не только перерабатывать электронные отходы буквально на месте, но и создавать что-то новое на основе полученных ресурсов.
Электронные отходы содержат металлы вроде золота, железа, серебра, меди, платины и палладия, а также редкоземельные элементы: иттрий, лантан, тербий, неодим, гадолиний и празеодим; и это не говоря о пластмассе и стекле. И хотя количества всех этих элементов в телефоне малы — 0,034 грамма золота, например — они быстро растут, когда вы понимаете, что в одном только 2014 году скопилось 42 миллиона тонн электронных отходов, и это число будет расти на 3-5% ежегодно.
В настоящее время большая часть этих отходов развозится по всему миру и доставляется в места переработки вроде Гуйю на юго-востоке Китая — увы, одно из самых загрязненных мест на Земле — потому что индустриальный мир еще не придумал способа эффективного и экономически целесообразного разделения крошечных кусочков, из которых состоит электроника.
Микрофабрика Сахаджваллы должна это изменить. «Микропереработка — это новая научная парадигма», говорит она. «Традиционная переработка работает на макроуровне, но нам приходится уходить в микро, когда, например, мы имеем дело со смесью меди, никеля и цинка».
По мнению Сахаджваллы, точнее по ее плану, заранее запрограммированные автоматические дроны будут ползать по груде разбитых электронных отходов и выбирать нужное, вроде печатных плат. Затем эти платы будут помещаться в маленькую печь, которая будет использовать выборочные температуры для извлечения ценных ресурсов вроде медного сплава. Стекло и пластик можно объединить при высокой температуре для получения наночастиц карбида кремния, которые имеют целый ряд промышленных применений.
Такой подход также решает задачу извлечения редкоземельных элементов, которые носят такое название, не потому что их трудно найти — на самом деле, их достаточно много — а потому что их чертовски трудно извлечь. В электронных отходах, в частности, жестких дисках, редкоземельные элементы довольно часто совмещены с железом, которое представляет практически непреодолимые проблемы для утилизации. Но опять же, микропечь Сахаджваллы может извлечь редкоземельные оксиды, а вместе с ними и капли железа. Даже компакт-диски перерабатывает на более полезные компоненты.
Сахаджвалла также хочет сделать максимально эффективными энергетические затраты на функционирование печи. «Если бы мы могли совместить возобновляемые источники энергии и солнечную энергию с этими материалами — вот тогда-то мы были бы действительно самостоятельны», говорит она.
Избегая энергоемкой транспортировки отходов по всему миру, микрофабрики Сахаджваллы также воплощают децентрализованное распределенное производство.
«Создаются рабочие места, где каждый может поучаствовать в создании местных ресурсов», говорит она. Микрофабрики не только позволят создавать совершенно новые малые предприятия, используя выход ресурсов с микрофабрик, но и дадут существующим малым предприятиям возможность высечь для себя новую нишу.
«Малые и средние предприятия, как правило, жаждут инновационных решений, а мы получили хороший отклик от разных групп в производственной сфере».
В электронных отходах, как оценивают, содержится ресурсов на 52 миллиарда долларов, многие из которых труднее извлечь из земли, чем из электронных отходов. Мы теряем много энергии и средств на поиск и разработку ресурсов в привычных местах, когда они буквально лежат у нас в руках.