A photograph of the plasma discharge at t = 0 seconds.
Taken with a color high-speed camera, this image shows
the pulse discharge effect on the metal (Al) layer
(blue color) as well as its effect on the plastic
layer (orange color).
[Image details]
CREDIT: Prof. Hamid Hosano
USAGE RESTRICTIONS: Reprinted from Waste Management,
vol. 89, Tomohiko Yamashita, Takashi Sakugawa,
Hidenori Akiyama, Hamid Hosano, Metal-coated plastics
recycling by pulsed electric discharge, 57-63, 2019,
with permission from Elsevier.
22.07.2019 – Da die Anzahl der elektronischen Geräte weltweit zunimmt, wird die Suche nach effektiven Methoden zum Recycling von Elektronikschrott (Elektroschrott) immer wichtiger. Jährlich fallen rund 50 Millionen Tonnen Elektroschrott an, von denen nur 20% recycelt werden. Der größte Teil der verbleibenden 80% landet auf einer Mülldeponie, wo dies zu einem Umweltproblem werden kann. Derzeit werden beim Recycling von Elektroschrott mechanische Brecher und chemische Bäder eingesetzt, die teuer sind, sowie manuelle Arbeit, die bei nicht ordnungsgemäßer Ausführung erhebliche Gesundheits- und Umweltprobleme verursachen kann. Forscher der Kumamoto-Universität in Japan haben daher gepulste Energie (gepulste elektrische Entladungen) eingesetzt, um eine sauberere und effizientere Recyclingmethode zu entwickeln.
Es hat sich gezeigt, dass gepulste Energie bei der Aufbereitung verschiedener Abfälle von Beton bis Abwasser erfolgreich ist. Um zu testen, ob sie für das Recycling von Elektroschrott geeignet sind, untersuchten die Forscher die Wirksamkeit der Trennung von Bestandteilen, die in einer der produktivsten Arten von Elektroschrott, CD-ROMs, enthalten sind. In früheren Arbeiten haben sie gezeigt, dass die vollständige Trennung von Metall und Kunststoff mit 30 Impulsen bei etwa 35 J / Impuls erfolgt (beim derzeitigen Strompreis in Tokio kostet diese Energiemenge etwa 0,4 Yen für das Recycling von 100 CD-ROMs). Um den Mechanismus der Materialtrennung mit dieser Methode zu untersuchen, führten die Forscher weitere Analysen durch, indem sie die Plasmaentladung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera beobachteten, Visualisierungen zur Beurteilung der Stoßwelle verwendeten und Schattengrafiebilder zur Messung der Fragmentbewegung verwendeten.
Bilder im frühen Stadium der elektrischen Entladung zeigten zwei unterschiedliche Lichtemissionen: blau-weiß und orange. Diese zeigten eine Anregung von Aluminium- bzw. oberen Schutzkunststoffen an. Nachdem sich das Plasma aufgelöst hatte, konnten Metall- und Plastikfragmente gesehen werden, die von der CD-ROM-Probe wegflogen.
Während des gesamten Prozesses wurden Schlieren-Bilder aufgenommen, aus denen hervorging, dass sich die wichtigsten zerstörerischen Stoßwellen um die beiden Elektroden entwickelten. Der Stoß erzeugte einen Druck von über 3,5 MPa (ungefähr der gleiche Druck, den ein galoppierendes Pferd auf den Boden ausübt) in der Nähe der Elektrodenspitzen und fiel schnell auf unter 0,8 MPa bei 7,1 mm. Sowohl in den Schlieren- als auch in den Schattenbildern wurde eine Materialverteilung sehr deutlich beobachtet.
„Elektroschrott ist aufgrund seiner Allgegenwart möglicherweise eines der wichtigsten Recyclingprobleme, mit denen wir heute konfrontiert sind“, sagte Studienleiter Professor Hamid Hosano. „Unser Projekt hat gezeigt, wie wichtig Stoßwellen sind, wenn Impulsenergie zur Materialentfernung und -trennung beim Recycling von Elektroschrott eingesetzt wird. Wir glauben, dass unsere Daten für die Entwicklung zukünftiger Recyclingprojekte wichtig sein werden. “
A schlieren image of the shock wave plastic/metal separation induced by the pulsed electric discharge at 4.35 μ. Fragments of the plastic and metal layers (indicated by the white circles) are clearly seen being blown away from the tips of the electrodes where the electric discharge has occurred. [Image details] CREDIT: Prof. Hamid Hosano USAGE RESTRICTIONS: Reprinted from Waste Management, vol. 89, Tomohiko Yamashita, Takashi Sakugawa, Hidenori Akiyama, Hamid Hosano, Metal-coated plastics recycling by pulsed electric discharge, 57-63, 2019, with permission from Elsevier.
Kumamoto University
