По мере увеличения количества электронных устройств во всем мире поиск эффективных методов переработки электронных отходов (э-отходов) становится все более серьезной проблемой. Ежегодно образуется около 50 миллионов тонн электронных отходов, и только 20% из них перерабатываются. Большая часть оставшихся 80% попадает на свалку, где может стать экологической проблемой. В настоящее время переработка электронных отходов включает в себя механические дробилки и химические ванны, которые являются дорогостоящими, а также ручной труд, который может вызвать серьезные проблемы со здоровьем и окружающей средой, если он не выполняется должным образом. Так, исследователи из Университета Кумамото, Япония, использовали импульсную энергию (импульсные электрические разряды) для разработки более чистого и эффективного метода переработки.
Импульсная энергия доказала свою эффективность при переработке различных отходов, от бетона до сточных вод. Чтобы проверить его способность к переработке электронных отходов, исследователи изучили его эффективность в разделении компонентов, обнаруженных в одном из самых распространенных типов электронных отходов - компакт-дисках. В предыдущей работе они показали, что полное отделение металла от пластика произошло при использовании 30 импульсов мощностью около 35 Дж/импульс (при нынешних ценах на электроэнергию в Токио такое количество энергии стоит около 0,4 иен для переработки 100 компакт-дисков). Чтобы изучить механизм разделения материала с помощью этого метода, исследователи провели дальнейший анализ, наблюдая за разрядом плазмы с помощью высокоскоростной камеры, применяя шлирен-визуализации для оценки ударной волны и используя теневые изображения для измерения движения фрагментов.
Изображения на ранней стадии электрического разряда показали два различных световых излучения: сине-белое и оранжевое. Это указывало на возбуждение алюминия и верхних защитных пластиковых материалов соответственно. После того, как плазма рассеялась, можно было увидеть, как фрагменты металла и пластика отлетали от образца компакт-диска.
Шлирен-изображения были получены на протяжении всего процесса и показали, что основные разрушительные ударные волны развивались вокруг двух электродов. Удар произвел давление более 3,5 МПа (примерно такое же давление, которое скачущая лошадь будет оказывать на землю) возле кончиков электродов и быстро упал ниже 0,8 МПа при 7,1 мм. Как на шлирен-изображениях, так и на теневых изображениях очень четко наблюдалось рассеивание материала.
«Электронные отходы, пожалуй, одна из самых важных проблем переработки отходов, с которыми мы сталкиваемся сегодня из-за их повсеместного характера», - сказал руководитель исследования профессор Хамид Хосано. «Наш проект показал важность ударных волн при использовании импульсной мощности для удаления и разделения материалов при переработке электронных отходов. Мы считаем, что наши данные будут важны для разработки будущих проектов по переработке».