إعطاء النفايات الإلكترونية ومواد البناء حياة ثانية

الحاجة الملحة إلى اقتصاد دائري

مع توسع المدن تزداد الحاجة إلى استعادة المواد والحد من النفايات. وقد تسهم إعادة استخدام الأجهزة الإلكترونية ومواد البناء في تقليل استخراج المواد الخام والضرر الناتج عن التخلص غير السليم منها. لكن الفائدة البيئية الفعلية تعتمد على أساليب الجمع والمعالجة وإعادة الاستخدام.

تحدي النفايات الإلكترونية

تشمل النفايات الإلكترونية الهواتف والحواسيب والتلفزيونات والأجهزة الكهربائية التي انتهى استخدامها. ووفقاً للاتحاد الدولي للاتصالات وUNITAR، بلغ الإنتاج العالمي 34 مليون طن في 2010 و62 مليون طن في 2022. وقد يصل إلى 82 مليون طن بحلول 2030 إذا استمر الاتجاه، أي زيادة متوقعة بنسبة 33% مقارنة بعام 2022. أما الادعاء السابق بأنه تضاعف خمس مرات منذ 2010 فغير صحيح.

القيمة المفقودة في الإلكترونيات غير المعاد تدويرها

Every time E-waste is improperly disposed

المخاطر البيئية والصحية

قد تحتوي المخلفات الإلكترونية على مواد خطرة. وإذا عولجت من دون ضوابط مناسبة فقد تلوث التربة والمياه وتعرض العاملين والسكان للخطر. ولا تقل المعالجة الآمنة أهمية عن استعادة المعادن ذات القيمة.

الدول الرائدة في إنتاج النفايات الإلكترونية

تحتاج المقارنة بين البلدان في إنتاج النفايات الإلكترونية إلى بيانات حديثة تشمل الإجمالي ونصيب الفرد. وقد تصبح الترتيبات العامة بلا مصدر قديمة بسرعة. ويتأثر الحجم بالاستهلاك والعمر التشغيلي للأجهزة ونظم الجمع.

الابتكارات في إعادة تدوير النفايات الإلكترونية

من الخطوات الأساسية تسهيل الإصلاح وإعادة الاستخدام والجمع المنفصل للأجهزة المستعملة. ويجب أن تتعامل مرافق إعادة التدوير مع مكونات مختلفة مع حماية العاملين والبيئة.

التنظيمات وحوافز السياسات

قد تشجع القواعد والحوافز على تصميم منتجات قابلة للإصلاح وبرامج استرجاعها والتعامل السليم مع النفايات. وينبغي قياس أثر هذه الإجراءات بعد تطبيقها.

مركب موصل من معدن سائل–فيتريمر

A team of Virginia Tech researchers has suggested a novel method to create more durable electronics. The مركب موصل من معدن سائل–فيتريمر لإلكترونيات قابلة لإعادة التدوير ومقاومةدراسة منشورة في مجلة Advanced Materials تعرض مادة موصلة يمكن إصلاحها وإعادة تدويرها. تتعلق النتائج بنماذج تجريبية، ولا تثبت نجاحها في جميع الأجهزة الإلكترونية التجارية.

جمع الباحثون بوليمر فيتريمر مع قطيرات دقيقة من معدن سائل موصل. ويمكن أن تعيد روابط البوليمر ترتيب نفسها في ظروف معينة، بينما تشكل القطيرات مسارات للتيار. وأظهرت التجارب استعادة بعض الوظائف بعد تلف محدد.

المصدر – Advanced Materials

نظرة عامة على الدراسة

صنع الفريق لوحات دوائر تجريبية تتضمن توصيلات من المادة المركبة ومستشعرات ومصابيح LED. وفحصوا التوصيل وأظهروا إصلاحاً كهربائياً وترميماً للمادة بفعل الحرارة. وما زال عمر الأجهزة التجارية الكاملة يحتاج إلى اختبارات منفصلة.

الشفاء الذاتي والأداء الكهربائي

حافظت المادة في التجارب على بعض الوظائف الكهربائية، أو استعادتها، بعد تشوه أو ضرر محدد. وأظهرت خصائص ميكانيكية تشبه البوليمرات المتصلدة وتوصيلاً مناسباً للدوائر التجريبية. ولا تثبت هذه النتائج متانة كل منتج يمكن صنعه منها.

قابلية إعادة التدوير عبر التحليل القلوي

أظهرت مادة الفيتريمر المركبة مع المعدن السائل توصيلاً ومقاومة لبعض المذيبات وقابلية للترميم بالحرارة وإمكان إعادة التدوير في المختبر. ولم يتطلب تحضير الفيتريمر محفزاً إضافياً أو حرارة معالجة مرتفعة. أما الاستعادة الكيميائية بالتحلل المائي القلوي فهي عملية مختلفة عن الترميم بالحرارة؛ ولا تتفكك اللوحة الكاملة إلى جميع مكوناتها لمجرد تسخينها.

عبء نفايات البناء والهدم

ينتج عن البناء والهدم حجم كبير من المخلفات. وقد تخفض إعادة استخدام جزء منها الحاجة إلى مواد خام جديدة، شريطة التحقق من تركيبها وسلامتها وأدائها في الاستخدام المقصود.

تمثل مخلفات البناء والهدم تدفقاً كبيراً من المواد تترتب على إدارته تكاليف. ولم تتضمن تقديرات حجم السوق في النص السابق مصدراً قابلاً للتحقق أو سنة مرجعية واضحة؛ لذلك لا نعرضها كحقائق مؤكدة.

للأسمنت التقليدي عبء بيئي كبير. ويمكن لبدائل تثبيت التربة أن تستفيد من المخلفات، لكن الانبعاثات والأداء يتطلبان تقييماً لكل طريقة. تعرض الدراسة المذكورة نتائج مختبرية، ولا تثبت إمكانية الاستغناء عن الأسمنت في كل الحالات.

مصلبات التربة القائمة على الجيوبوليمر

A team of Japanese scientists introduces a novel method to drive sustainable construction into the future. The paper تطوير مصلبات تربة جيوبوليمرية مستدامة بيئياً باستخدام نفايات الألواح الزجاجية ومساحيق الزجاج explains in detail how the team transformed traditional construction waste into a cement-free soil solidifier.

استخدمت الدراسة الثانية مسحوقاً متبقياً من قص ألواح التكسية، يسمى SCP، ونشطته بمادة Earth Silica القلوية المشتقة من زجاج معاد تدويره. وقارن الفريق خلطات مع الأسمنت البورتلاندي العادي وهيدروكسيد الكالسيوم وأخرى من دونهما؛ ولذلك لم تكن كل التركيبات خالية من الأسمنت.

اختبر الباحثون أيضاً احتمال تسرب الزرنيخ. وساعدت إضافة هيدروكسيد الكالسيوم على تثبيته في ظروف الاختبار. ولا يعني ذلك أن كل خلطة أو موقع بناء يفي تلقائياً بجميع الحدود البيئية.

نظرة عامة على الدراسة

اختبر الباحثون في المختبر نسباً مختلفة من مسحوق التكسية وEarth Silica، مع إضافات ومن دونها. وتجاوزت بعض الخلطات مقاومة ضغط تبلغ 160 كيلو نيوتن/م² في ظروف الاختبار. وساعد هيدروكسيد الكالسيوم على تثبيت الزرنيخ، لكن لم يثبت منع تسربه كلياً في كل تربة وبيئة. ويتطلب التطبيق في البناء تجارب إضافية والالتزام بالمعايير المحلية.

الأداء الميكانيكي وتثبيت الزرنيخ

قد يؤدي استعمال مخلفات التكسية والزجاج إلى تقليل المواد المطروحة. ولإثبات انخفاض الانبعاثات والتكاليف والتلوث على نطاق تجاري، تلزم دراسات دورة الحياة واختبارات ميدانية. وتقتصر نتائج المتانة على الخلطات التي اختبرت.

الاستثمار في حلول النفايات المبتكرة

قد تهتم شركات الإلكترونيات والبناء وإدارة النفايات بمواد أطول عمراً وأسهل استعادة. لكن هذه الدراسات لا تسمح بالتنبؤ بإيرادات شركة معينة أو سعر سهمها.

TTM Technologies Inc.

تصنع TTM Technologies (TTMI ) لوحات دوائر ومنتجات إلكترونية ذات صلة. وترد هنا مثالاً من القطاع، ولم تشارك في دراستي المواد.

TTM Technologies شركة مدرجة تخدم قطاعات متعددة. وقد تتغير قوائم العملاء وأعداد المصانع والموظفين المذكورة في مقال قديم؛ وينبغي مراجعة أحدث تقارير الشركة للتحقق منها.

تصنع TTM Technologies حلولاً للوحات الدوائر المطبوعة. ولا يقدم المقال دليلاً على استخدامها مركب الفيتريمر التجريبي أو استفادتها مالياً من الدراستين. ويجب تقييم نتائجها التجارية بصورة مستقلة.

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

الخلاصة: توسيع الحلول الدائرية

تعرض الدراستان مسارين مختلفين لاستخدام المواد بصورة دائرية: دوائر قابلة للإصلاح واستخدام مخلفات لتثبيت التربة. وتعتمد فائدتهما العملية على السلامة والكلفة والأداء خارج المختبر.

Learn about other cool sustainability efforts هنا.

الدراسات المشار إليها:

^{1. D. H. Ho, M. Jiang, R. Tutika, J. C. Worch, M. D. Bartlett, مركب موصل من معدن سائل–فيتريمر لإلكترونيات قابلة لإعادة التدوير ومقاومة. Adv. Mater. 2025, 2501341. https://doi.org/10.1002/adma.202501341}