Prise avec une caméra couleur ultra-rapide, cette image montre l'effet de décharge pulsée sur la couche métallique (Al) (couleur bleue) ainsi que son effet sur la couche plastique (couleur orange). Crédit :Pr Hamid Hosano
Alors que le nombre d'appareils électroniques augmente dans le monde, trouver des méthodes efficaces de recyclage des déchets électroniques (e-déchets) est une préoccupation croissante. Environ 50 millions de tonnes de déchets électroniques sont générés chaque année et seulement 20 % de ceux-ci sont recyclés. La plupart des 80 % restants finissent dans une décharge où cela peut devenir un problème environnemental. Actuellement, le recyclage des e-déchets passe par des broyeurs mécaniques et des bains chimiques, qui sont chers, et le travail manuel, qui peuvent causer d'importants problèmes de santé et d'environnement lorsqu'ils ne sont pas exécutés correctement. Ainsi, chercheurs de l'Université de Kumamoto, Le Japon utilise l'énergie pulsée (décharges électriques pulsées) pour développer une méthode de recyclage plus propre et plus efficace.
La puissance pulsée s'est avérée efficace dans le traitement de divers déchets, du béton aux eaux usées. Pour tester sa capacité à être utilisé dans le recyclage des déchets électroniques, les chercheurs ont examiné son efficacité à séparer les composants trouvés dans l'un des types de déchets électroniques les plus prolifiques, CD-ROM. Dans des travaux antérieurs, ils ont montré que la séparation complète du métal du plastique se produisait en utilisant 30 impulsions à environ 35 J/impulsion (au prix actuel de l'électricité à Tokyo, cette quantité d'énergie coûte environ 0,4 yen pour le recyclage de 100 CD-ROM). Pour examiner le mécanisme de séparation des matériaux à l'aide de cette méthode, les chercheurs ont effectué d'autres analyses en observant la décharge de plasma avec une caméra à grande vitesse, en prenant des visualisations schlieren pour évaluer l'onde de choc, et en utilisant des images d'ombres graphiques pour mesurer le mouvement des fragments.
Les images au stade précoce de la décharge électrique ont montré deux émissions lumineuses distinctes :bleu-blanc et orange. Ceux-ci indiquaient respectivement l'excitation de l'aluminium et des matières plastiques protectrices supérieures. Après dissipation du plasma, des fragments de métal et de plastique s'envolaient de l'échantillon de CD-ROM.
Image de Schlieren de la séparation plastique/métal de l'onde de choc induite par la décharge électrique pulsée à 4,35 µs. Des fragments des couches de plastique et de métal (indiqués par les cercles blancs) sont clairement visibles en train d'être soufflés loin des pointes des électrodes où la décharge électrique s'est produite. Crédit :Pr Hamid Hosano
Des images de Schlieren ont été prises tout au long du processus et ont révélé que les principales ondes de choc destructrices se sont développées autour des deux électrodes. Le choc a produit une pression de plus de 3,5 MPa (environ la même quantité de pression qu'un cheval au galop exercera sur le sol) près des extrémités des électrodes et est rapidement tombée en dessous de 0,8 MPa à 7,1 mm. Dans les images schlieren et shadowgraph, la dispersion des matériaux a été très clairement observée.
« Les déchets électroniques sont peut-être l'un des problèmes de recyclage des déchets les plus importants auxquels nous sommes confrontés aujourd'hui en raison de leur nature omniprésente, " a déclaré le directeur de l'étude, le professeur Hamid Hosano. " Notre projet a montré l'importance des ondes de choc lors de l'utilisation de la puissance d'impulsion pour l'élimination et la séparation des matériaux dans le recyclage des déchets électroniques. Nous pensons que nos données seront importantes pour le développement de futurs projets de recyclage."
