منح المخلفات الإلكترونية ومواد البناء حياة ثانية

الحاجة الملحة لاقتصاد دائري

مع استمرار التوسع الحضري في التوسع العمراني، تزداد أهمية إنشاء اقتصاد دائري وتنفيذه والحفاظ عليه. وللأسف، فإن العديد من مدافن النفايات تقترب من طاقتها القصوى، ومن المتوقع أن تزداد كمية النفايات التي ينتجها الشخص العادي خلال السنوات القادمة. كل هذه العوامل جعلت من إعادة تدوير المخلفات الإلكترونية ومواد البناء طريقة رئيسية لتقليل الأثر البيئي والتكاليف. إليك ما تحتاج إلى معرفته.

تحدي النفايات الإلكترونية

يشير مصطلح النفايات الإلكترونية إلى الأدوات والمكونات الكهربائية المهملة. يمكن أن تشمل هذه الأجهزة الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة التلفاز والأجهزة اليومية. ومع ظهور تكنولوجيا جديدة، غالبًا ما يتم تجاهل النماذج القديمة والتخلص منها. وتكمن المشكلة في أن التكنولوجيا تتحسن بمعدل أسرع، مما يعني أن الناس الآن يولدون المزيد من النفايات الإلكترونية بشكل أسرع من أي وقت مضى.

ووفقًا لتقارير الأمم المتحدة، فإن العالم ينتج من النفايات الإلكترونية 5 أضعاف ما كان ينتجه في عام 2010. ويشير التقرير إلى أن جزءاً كبيراً من النفايات الإلكترونية ناتج عن ملايين الأطنان من الأجهزة الإلكترونية التي يتم التخلص منها بشكل غير صحيح في القمامة المنزلية. ومن المؤسف أن العلماء يتوقعون زيادة النفايات الإلكترونية بمقدار 331 تيرابايت إلى 82 مليون طن بحلول عام 2030، مما يؤدي إلى العديد من المشاكل المقلقة

القيمة المفقودة في الإلكترونيات غير المعاد تدويرها

في كل مرة يتم فيها التخلص من النفايات الإلكترونية بشكل غير صحيح وعدم إعادة تدويرها، تُفقد موارد ثمينة، بما في ذلك المواد الخام مثل الذهب والفضة والنحاس والحديد. إذا تمت إعادة تدوير هذه المواد التي يكثر الطلب عليها، يمكن أن تشهد استخدامًا آخر.

وقد أشار أحد التقارير إلى أن 53.6 مليون طن من النفايات الإلكترونية التي تم التخلص منها في عام 2019 تمتلك الآن $57 B من المواد الخام. ومع استنزاف الموارد وارتفاع تكلفة هذه المواد، تصبح أهمية الحد من النفايات أكثر وضوحًا.

المخاطر البيئية والصحية

هناك العديد من المخاطر الصحية التي تتسبب فيها النفايات الإلكترونية والتي يجب اعتبارها عاملاً آخر يدفع نحو جهود الحد من النفايات الإلكترونية. فقد تؤدي إلى تسرب السموم التي تلحق الضرر بالتربة قبل دخولها إلى السلسلة الغذائية، مما يؤدي إلى مشاكل صحية للإنسان أيضاً.

كبار منتجي النفايات الإلكترونية

وكما هو متوقع، فإن الدول الأكثر تلويثًا هي الدول الصناعية ذات الكثافة السكانية الكبيرة مثل الصين والهند. وتعد الولايات المتحدة الأمريكية ملوثاً رئيسياً آخر، حيث تتفوق على الهند في المرتبة الثانية. هؤلاء السكان هم من المهووسين بالتكنولوجيا، مما يعني أنهم يسعون جاهدين لامتلاك أحدث وأكبر الأجهزة الإلكترونية. ولسوء الحظ، يؤدي هذا السيناريو إلى مخاطر صحية وبيئية على العالم بأسره حيث تتراكم النماذج المهملة والقديمة.

الابتكارات في إعادة تدوير النفايات الإلكترونية

وقد أدى التعقيد الهائل لهذه المشكلة إلى اقتراح العديد من الحلول. النهج الأول والأكثر شيوعًا هو دعم جهود إعادة التدوير. ويمكن أن يساعد تهيئة بيئة يسهل الوصول إليها وفعالة لإعادة التدوير في تحفيز السكان على السعي بنشاط لإيجاد حلول لإعادة التدوير.

اللوائح التنظيمية وحوافز السياسات

وثمة نهج آخر يتمثل في وضع لوائح تنظيمية تحفز على إعادة التدوير والإجراءات السليمة لإدارة النفايات. يمكن أن يشمل هذا النهج تخفيضات ضريبية وحوافز أخرى لأولئك الذين يشاركون في جهود إعادة التدوير. كما يمكن أن تتضمن أيضاً فرض عقوبات على الشركات أو المناطق التي تنتج نفايات إلكترونية مفرطة.

مركب موصل معدني سائل-فيتريمر موصل

اقترح فريق من باحثي جامعة فيرجينيا للتكنولوجيا طريقة جديدة لابتكار إلكترونيات أكثر متانة. و مركب معدني سائل-فيتريمر موصل للإلكترونيات القابلة لإعادة التدوير والمرونة تقترح الدراسة، التي نُشرت في مجلة Advanced Materials، طريقة تصنيع يمكن أن تجعل الإلكترونيات أسهل في التفكيك وإعادة التدوير وإعادة الاستخدام.

يقترح التقرير الإلكترونيات القابلة للشفاء التي تستخدم مركب قطرات معدنية سائلة من البوليمر المزج بين البوليمر والمعدن السائل (LM) لتمكينها من الشفاء الذاتي بعد تعرضها للتلف. ويبدأ هذا النهج باستخدام المهندسين للبوليمر المزج بين البوليمر المزجج مع قطرات معدنية سائلة مصممة لحمل التيار. يمكن تصنيع هذه الأجهزة لتناسب أي عامل شكل تقريبًا، مما يزيد من قابليتها للاستخدام.

المصدر - المصدر المواد المتقدمة

نظرة عامة على الدراسة

قام المهندسون بتصنيع لوحات دوائر كهربائية قائمة بالكامل على معدن الزاجريمير تضمنت مجموعة من المستشعرات ومصابيح LED. تم اختبار معدن الزاجريمير السائل (LM) لقياس قدراته على الشفاء الذاتي. واستخدم الجهاز عملية شفاء يتم تشغيلها حرارياً مما أكسبه مرونة.

الشفاء الذاتي والأداء الكهربائي

أثبت الاختبار أن الجهاز يمكن أن يعمل بشكل صحيح حتى بعد التشوه أو التلف الميكانيكي. وأشاروا إلى أن الوحدة تتمتع بالصفات الميكانيكية للمواد الصلبة بالحرارة ولكن بمرونة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، أظهر الجهاز توصيلًا كهربائيًا عاليًا.

إعادة التدوير عن طريق التحلل المائي القلوي

هذا النهج للحد من النفايات الإلكترونية له الكثير من الفوائد. فتصميمات الدوائر الجديدة قابلة لإعادة التدوير وتحتفظ بقوة ومتانة اللدائن التقليدية للوحات الدوائر الإلكترونية. وأظهر الاختبار أيضًا توصيلًا كهربائيًا عاليًا ومرونة متزايدة في درجة حرارة التحول الزجاجي، ومقاومة المذيبات الصلبة، وقابلية إعادة التدوير.

بالإضافة إلى ذلك، يستفيد التصميم الجديد من مادة مركّبة ديناميكية يمكن معالجتها ذاتياً وإعادة تدويرها ببساطة عن طريق إضافة الحرارة. وأشار المهندسون إلى أن هذه العملية لا تتطلب أي محفز أو درجة حرارة معالجة عالية، مما يعني أنه يمكن إعادة تدوير الجهاز بأكمله وصولاً إلى المكونات الرئيسية باستخدام التحلل المائي القلوي.

أعباء مخلفات البناء والهدم

تعتبر مخلفات البناء مشكلة رئيسية أخرى وصلت إلى حد لا يمكن تجاهلها. فسوق الإسكان في حالة تغير مستمر. ومع ذلك، لا يزال هناك عدد كبير من الإنشاءات الجديدة على مستوى العالم. وتتطلب هذه الجهود في كثير من الأحيان الهدم ومهام أخرى حرجة مثل تسوية الأرض قبل أن يتم تشييد العقارات الجديدة.

في العام الماضي، شهد سوق إدارة مخلفات البناء والهدم (C&D) العالمي نموًا كبيرًا. ويُعد التعامل مع مخلفات البناء والهدم من الأعمال التجارية الكبيرة، حيث تشير التقارير إلى أن قيمتها تبلغ $204.48 مليار دولار أمريكي. وبالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن ترتفع هذه القيمة إلى $217.91 مليار بحلول نهاية هذا العام.

ويظل التعامل مع هذه النفايات أولوية قصوى بالنسبة لمهندسي البيئة وأولئك الذين يركزون على الحد من التلوث. ومن بين هذه الملوثات، ينتج الأسمنت عبئاً بيئياً على نطاق واسع. ويعد التخلص من مواد مثل الأسمنت البورتلاندي مكلفاً ومهدراً. ولحسن الحظ، هناك بعض البدائل الناشئة.

مواد ترسيخ التربة القائمة على البوليمر الجيولوجي

يقدم فريق من العلماء اليابانيين طريقة جديدة لقيادة البناء المستدام في المستقبل. الورقة تطوير مواد صلبة للتربة مستدامة بيئيًا قائمة على البوليمر الجيولوجي باستخدام نفايات انحياز ومساحيق الزجاج يشرح بالتفصيل كيف قام الفريق بتحويل مخلفات البناء التقليدية إلى مادة تصلب التربة الخالية من الأسمنت.

ويستخدم المهندسون منتجًا ثانويًا صناعيًا يسمى مسحوق القطع الجانبي مع مسحوق الزجاج، والذي يتصلب عند ملامسته للسيليكا الترابية. ويوفر نهجهم الجديد ثبات المواد الصلبة الترابية القائمة على الأسمنت ولكنه يلغي الحاجة إلى استخدام الأسمنت البورتلاندي العادي.

وكجزء من إستراتيجيتهم، كان على المهندسين معرفة كيفية منع الترشيح من الزجاج المعاد تدويره. وقد أنجزوا هذه المهمة من خلال تشكيل مركبات زرنيخات الكالسيوم المستقرة. وقد أدى هذا النهج إلى تقليل التلوث وضمان الامتثال للمعايير البيئية.

نظرة عامة على الدراسة

وأجرى المهندسون العديد من الاختبارات المعملية لتحديد أفضل مزيج ونسبة مئوية من مسحوق القطع الجانبي وسيليكا الأرض. وبعد إجراء العديد من التجارب والنمذجة الحاسوبية، قرروا أن ابتكارهم يفي بمعايير قوة الانضغاط.

وعلى وجه التحديد، تجاوزت مادة التصلب عتبة 160 كيلو نيوتن/متر مربع من الدرجة الإنشائية التي تتطلبها اللوائح الحالية. بالإضافة إلى ذلك، تبين أنه يقضي على ترشيح الزرنيخ من خلال تثبيت هيدروكسيد الكالسيوم. كما أشار الفريق أيضًا إلى أن تطويرهم عزز بشكل كبير من قوة ضغط التربة، مما سمح ببناء أكثر تقدمًا في المزيد من المناطق.

الأداء الميكانيكي وتثبيت الزرنيخ

سيساعد اكتشاف المهندسين في دعم ممارسات البناء المستدام بطرق متعددة. فمن ناحية، يقلل بشكل كبير من نفايات البناء وانبعاثات الكربون، مما يساعد على منع مدافن النفايات من الفيضان. وسيؤدي هذا النهج الدائري للبناء إلى تقليل التكاليف وتحسين الأداء في المستقبل.

الاستثمار في الحلول المبتكرة للنفايات

لا تزال الشركات العاملة في إدارة النفايات الإلكترونية ومخلفات البناء تشهد زيادة في الإيرادات. هذه الأسواق آخذة في الارتفاع حيث لم يعد بإمكان الناس تجاهل آثار النفايات الإلكترونية على البيئة وصحتهم. وإليك إحدى الشركات التي تواصل دفع عجلة الابتكار مع الحفاظ على مكانتها كمنافس راسخ في هذا القطاع.

شركة TTM Technologies Inc.

شركة TTM Technologies Inc. (TTMI -2.78%) دخلت السوق في عام 1998 بعد الاستحواذ على شركة Pacific Circuits, Inc. وقد تأسست الشركة على يد كينت ألدر لتوفير لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) المتطورة والمتاحة وخدمات التصنيع الإلكتروني. واليوم، تُعد الشركة من بين أكبر 5 شركات مصنعة للوحات الدارات المطبوعة ثنائية الفينيل متعدد الكلور مع 24 مصنعاً للتصنيع على مستوى العالم.

طُرحت تقنيات TTM للاكتتاب العام في عام 2000 وشهدت نموًا كبيرًا منذ ذلك الحين. وللشركة حالياً عملاء رفيعو المستوى من بينهم لوكهيد مارتن، ونورثروب غرومان، وأبل، وسيسكو، وهواوي، ورايثيون، وبوش، وجونيبر نتوركس، وإريكسون، وآي بي إم، وغيرها.

كشركة رائدة في مجال حلول الدوائر الكهربائية المتقدمة، بما في ذلك البحث والتطوير في مجال الركائز وعلوم المواد، تحتل شركة TTM Technologies مكانة حيوية في السوق. وتوظف حاليًا أكثر من 15 ألف عامل وتظل مكرسة للبحث والتطوير. ومع تنامي الطلب على الدوائر القابلة لإعادة التدوير والدوائر المرنة، تتمتع TTM بمكانة جيدة للاستفادة من تحولات الصناعة نحو الاستدامة.

أحدث أخبار وتطورات أسهم شركة TTM Technologies Inc. (TTMI)

الخاتمة: توسيع نطاق الحلول الدائرية

إن التعامل مع النفايات الإلكترونية ومخلفات البناء في العالم هو عمل تجاري كبير له فائدة إضافية تتمثل في المساعدة في إنقاذ العالم. يدرك العلماء الذين وضعوا هذه الدراسات أن المخاطر كبيرة ويجب إجراء تغييرات الآن. ويمكن أن يساعد عملهم، جنباً إلى جنب مع زيادة الوعي العام والتنظيم الذكي، في الحد من المخاطر وخلق عالم أكثر أماناً للجميع.

تعرّف على جهود الاستدامة الرائعة الأخرى هنا.

الدراسات المشار إليها:

^{1. D. H. Ho, M. جيانغ, R. توتيكا, J. سي وورش, M. د. بارتليت, مركب معدني سائل-فيتريمر موصل للإلكترونيات القابلة لإعادة التدوير والمرونة. أدف. ماتر. 2025, 2501341. https://doi.org/10.1002/adma.202501341}