Учёные разработали ускоренный способ извлечения сурьмы из пластиковых деталей электронных устройств, защищающих технику от возгорания. Исследование команды Университета Райса опубликовано в журнале Nature Chemical Engineering, сообщает сайт Rice University.
Огнестойкий пластик содержит сурьму и органические соединения брома. На производство такого пластика приходится 39% мировой сурьмы, однако после завершения срока службы устройств материал обычно становится частью ежегодных десятков миллионов тонн электронных отходов.
Главной проблемой при переработке оказалось отделение сурьмы от пластика. При обычном нагреве металл выделяется в летучей форме, которую трудно собрать, а также образуются опасные органические бромсодержащие вещества. Использование сильных кислот, органических растворителей и многоэтапной обработки исследователи сочли рискованным или непрактичным.
Команда применила модифицированный метод импульсного джоулева нагрева, при котором материал за миллисекунды нагревается до сотен градусов. Измельчённый пластик помещали между двумя листами электропроводящей углеродной бумаги и несколько раз подвергали сверхбыстрому нагреву. Затем материал ненадолго оставляли при высокой температуре, чтобы сурьма испарилась и сконденсировалась в зоне сбора.
Метод изотермически ограниченного импульсного джоулева нагрева испытали на корпусе блока питания, печатной плате и электрическом разъёме. Исследователям удалось вернуть около 90% сурьмы, а 83% брома преобразовать в бромоводород — неорганическое, опасное, но ценное промышленное вещество. Его можно уловить с помощью гидроксида натрия и получить стабильную соль.
Пластик находился в диапазоне от 200 до 500 градусов Цельсия, где формируются органические бромсодержащие соединения, всего 9,4 миллисекунды. По словам профессора химии Джеймса Тура, такой подход способен повысить скорость и безопасность переработки, особенно с учётом того, что к 2030 году объём отходов огнестойкого пластика в мире может достичь 82 млн метрических тонн. Исследование финансировали Управление научных исследований ВВС США и Инженерно-исследовательский центр Инженерных войск армии США.