النفايات الإلكترونية هي منجم غير مستغل ينتظر الاستفادة منه

ماذا لو كان بإمكانك تحويل النفايات إلى ذهب حقيقي؟ حسنًا، فريق بحثي من جامعة كورنيل وجد بالفعل طريقة للقيام بذلك. 

البحث الأخير، الذي كان نُشر في Nature Communications في آخر أيام عام 2024، قدم تقنية لاستخلاص المعادن الثمينة من النفايات الإلكترونية. تم استخدام الذهب المستعاد بعد ذلك كعامل محفز لتحويل CO2 إلى مواد عضوية.

الطريقة المطورة حديثًا تُظهر إمكانات هائلة لتغيير مشهد النفايات الإلكترونية من خلال توفير استخدام أخضر وقابل للتطبيق لها. ولكن قبل أن نتعمق في كيفية تحويل الباحثين للنفايات الإلكترونية إلى ذهب، دعنا نلقي نظرة على وضع النفايات الإلكترونية وكمية هذه النفايات الموجودة في العالم. 

النفايات الإلكترونية السامة المتصاعدة بسرعة

النفايات الإلكترونية أو النفايات الإلكترونية تشير إلى منتجات الإلكترونيات التي لم تعد تعمل، أو تقترب من نهاية “عمرها المفيد”، أو ببساطة غير مرغوب فيها. إنها أساسًا الإلكترونيات المهملة. 

ومن المثير للاهتمام، أن ليس فقط تلك الإلكترونيات التي توقفت عن العمل تُصنف كالنفايات الإلكترونية. بل حتى الأجهزة الإلكترونية المستخدمة التي ستُعاد استخدامها، أو تُباع مرة أخرى، أو تُجدد، أو تُعاد تدويرها تُعتبر نفايات إلكترونية.

وكالات حماية البيئة الأمريكية (EPA) تصنف النفايات الإلكترونية فعليًا إلى عشر فئات — الأجهزة المنزلية الكبيرة، الأجهزة المنزلية الصغيرة، معدات تكنولوجيا المعلومات، الإلكترونيات الاستهلاكية، المصابيح والإنارات، الألعاب، الأدوات، الأجهزة الطبية، أدوات المراقبة، والآلات التلقائية.

في عصرنا الحالي من التقدم التكنولوجي الذي يولد منتجات أكثر تعقيدًا وابتكارًا، من المرجح أن يستمر تعريف النفايات الإلكترونية في التوسع.

في الوقت الحالي، من هواتفك الذكية، وأجهزة الكمبيوتر، والسخانات، والمراوح إلى الطابعات، وكراسي التدليك، وأجهزة التحكم عن بُعد، وأجهزة المشي، والساعات الذكية، وأجهزة مراقبة القلب، والكابلات، ومصادر الطاقة، جميعها تُصنف تحت نفايات الإلكترونيات.

كل هذه النفايات الإلكترونية، وفقًا لـ المراقب العالمي للنفايات الإلكترونية (GEM) التابع للأمم المتحدة، تتزايد بمعدل أسرع بخمس مرات من معدل إعادة تدويرها.

في عام 2022، تم توليد 62 مليون طن من النفايات الإلكترونية على مستوى العالم، بينما لم يتم تسجيل حتى ربعها فقط كمنقولة ومُعاد تدويرها بشكل مناسب. توليد 62 مليون طن يعادل وزن 107,000 من أكبر وأثقل الطائرات الركاب في العالم.

من حيث الفئة، الأجهزة الصغيرة مثل السجائر الإلكترونية، الألعاب، أفران الميكروويف، والمكانس الكهربائية شكلت 33% من النفايات الإلكترونية، منها فقط 12% تُعاد تدويرها. فئة الأجهزة الصغيرة لتقنية المعلومات والاتصالات، التي تشمل هواتفك، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأجهزة التوجيه، وأجهزة GPS، شكلت 4.6 مليون طن من النفايات الإلكترونية، منها فقط 22% تُعاد تدويرها.

معدل الجمع وإعادة الاستخدام هو الأعلى فعليًا للفئات الكبيرة من المعدات مثل الشاشات ومعدات تبادل الحرارة.

وفقًا للتقرير، الوزن المقدر للمعادن المدمجة في النفايات الإلكترونية في عام 2022 كان 31 مليون طن، إلى جانب 17 مليون طن من البلاستيك و14 مليون طن من مواد أخرى مثل الزجاج والمعادن.

عندما يتعلق الأمر بالمعادن المدمجة في النفايات الإلكترونية، بلغ إجمالي قيمتها 91 مليار دولار، شاملة 19 مليار دولار من النحاس، و15 مليار دولار من الذهب، و16 مليار دولار من الحديد.

التوليد السنوي للنفايات الإلكترونية عالميًا، حسب ما أشار التقرير، يرتفع حاليًا بمعدل 2.6 مليون طن سنويًا، ما يضعه على مسار للوصول إلى 82 مليون طن بحلول نهاية هذا العقد. من المتوقع أن يزداد وزن الألواح الضوئية المتقاعد أربع مرات بحلول عام 2030.

بينما يتوقع التقرير زيادة كبيرة في النفايات الإلكترونية، فإنه يتوقع أيضًا انخفاض معدل إعادة التدوير إلى 20% بحلول عام 2030 مقارنةً بـ 22.3% المسجلة في عام 2022.

هذا الانخفاض متوقع بسبب الفجوة المتزايدة بين جهود إعادة التدوير والارتفاع الصادم في توليد النفايات الإلكترونية عالميًا. أبرز التقرير استهلاكًا أعلى، وتزايد إلكترونية المجتمع، وتقدمًا تكنولوجيًا، ونقائص في التصميم، وقلة خيارات الإصلاح، وبنية تحتية غير كافية لإدارة النفايات الإلكترونية.

مع ذلك، إذا تمكنت الدول من رفع معدل الجمع وإعادة تدوير النفايات الإلكترونية إلى 60% خلال الخمس سنوات القادمة، فإن فوائده ستتفوق تكاليفه بأكثر من 38 مليار دولار.

هذا الرقم، مع ذلك، لا يبدو ممكنًا نظرًا لأن تنفيذ تشريعات النفايات الإلكترونية “لا يزال يمثل تحديًا حقيقيًا على الصعيد العالمي”. كما أشار التقرير، من المحتمل أن يكون بطء معدل إعادة التدوير مدفوعًا بحقيقة أن 46 دولة فقط لديها أهداف لجمع النفايات، وعدد أقل بكثير لديها أهداف لإعادة التدوير.

أيضًا، بينما كان لدى 81 دولة تشريعات للنفايات الإلكترونية في عام 2023، لم يكن هذا نموًا كبيرًا مقارنةً بالأرقام (78) المسجلة قبل أربع سنوات.

ليس فقط أن النفايات الإلكترونية في تزايد، كما ذكرنا، بل هي أيضًا سامة للغاية. حوالي 70% من النفايات السامة في مكبات النفايات هي في الواقع نفايات إلكترونية.

ذلك لأن معظم الإلكترونيات تحتوي على بعض المواد السامة، بما في ذلك الزئبق، والرصاص، والكادميوم، والبريليوم. وكل هذه المواد تشكل مخاطر جسيمة على بيئتنا. 

مثل غيرها من النفايات، لا تتوقف النفايات الإلكترونية عند المكبات فقط. عندما تُرسل النفايات الإلكترونية إلى المكبات، فإنها تذوب في آثار دقيقة وتنتشر هناك، وفي النهاية تتسرب إلى الأرض حيث تظهر آثار المواد السامة في المياه الجوفية. ثم تستمر إلى المياه العذبة في المنطقة المحيطة.

لذا، إذا لم تُعاد تدويرها بشكل مناسب، يمكن أن تصبح النفايات الإلكترونية تهديدًا لكل من البيئة وصحتنا. إعادة التدوير عبر أنشطة غير سليمة مثل الرمي في الأرض أو في المسطحات المائية، الحرق المفتوح، الدفن مع النفايات العادية، التفكيك اليدوي، وغيرها، تُطلق أيضًا مواد كيميائية سامة، والتي تكون الأطفال والنساء الحوامل أكثر عرضة لها.

انقر هنا لتتعرف على كيفية التخلص من خلايا البطاريات المعطلة.

تحويل النفايات الإلكترونية إلى ذهب وتحقيق الاستدامة

الآن، مع تكدس هذه الكمية الهائلة من النفايات الإلكترونية، والتي كما رأينا تحتوي على الكثير من الذهب، يتجه الباحثون إلى قتل عصفورين بحجر واحد. 

الذهب (Au) هو معدن ثمين يمتلك عدة خصائص تجعله ذا قيمة عالية. هذا المعدن الأصفر مرن للغاية ومتين. يُوجد الذهب في الطبيعة بشكل نقي نسبيًا، وله العديد من الاستخدامات، بما في ذلك في التكنولوجيا. يُستخدم المعدن الأصفر في الهواتف الذكية، وأجهزة الكمبيوتر، والمعدات الطبية لأنه غير قابل للتآكل وأفضل موصل للكهرباء. 

في الطب، تُحسن جسيمات الذهب النانوية من التشخيص وتُوفر علاجات مستهدفة، وتُعد توافقها الحيوي سببًا في كونها عنصرًا رائعًا للأدوات الجراحية والزرعات. إلى جانب استخدامها في الفضاء والمنتجات الزخرفية مثل المجوهرات، يُعد الذهب وسيلة شائعة جدًا لحماية الثروات. 

على مر القرون، لجأ المستثمرون إلى هذا المعدن كملاذ آمن خلال أوقات الأزمات، وعدم اليقين الاقتصادي، وعدم الاستقرار السياسي. حتى البنوك المركزية تحتفظ بالذهب كطريقة لتثبيت عملاتها الورقية.

في وقت كتابة هذا المقال، يساوي سعر الذهب 2,664 دولارًا للأوقية، وهو بعيد 4.5% فقط عن ذروته التي بلغت 2,790 دولارًا في أواخر أكتوبر 2024.

هذا المورد الطبيعي المطلوب بشدة، مع ذلك، يُستخرج عبر عملية بطيئة، معقدة، ومكلفة تستغرق وقتًا طويلاً، وتستهلك طاقة، وتحتاج إلى تضحية بيئية. لتقليل أثره البيئي، برزت إعادة تدوير الذهب كبديل مستدام، حيث يُعاد تدوير حوالي 25% من الذهب العالمي الآن.

في خضم هذا التحول نحو نهج أكثر استدامة، تُظهر الإلكترونيات المعيبة، كما يشير الدراسة، “أنها مخزون قيم لاستخلاص الذهب”.

مع الاستخدامات الواسعة للذهب، والطلب المتصاعد، وتزايد اهتمام المستهلكين بالبيئة، هناك الآن حاجة إلى أساليب مبتكرة لاستخلاص المعادن الثمينة من النفايات الإلكترونية.

تستفيد إعادة تدوير الذهب من تقنيات متقدمة حيث يُفصل الذهب عن المواد الأخرى عبر عمليات كيميائية. هذه العملية هي ما يساعد على تحقيق نقاء الذهب المُعاد تدويره.

تقليديًا، تُستخدم المواد الكيميائية القاسية لاسترداد الذهب من النفايات الإلكترونية، والتي يُقدّر أنها تحتوي على حوالي 10 أضعاف كمية الذهب التي يمكن استخراجها من طن من الخام. تشمل هذه المواد الكيميائية القاسية السيانيد، وهو مادة سامة للغاية تشكل مخاطر بيئية شديدة. 

طوّر الفريق بقيادة باحثي جامعة كورنيل بالتعاون مع باحثين ألمان طريقة لا تستخدم أي مواد كيميائية خطرة بل تعتمد على الامتصاص الكيميائي لاستخلاص الذهب من نفايات الإلكترونيات. 

صنّع الباحثون إطارين عضويين متقاربين خفيفين الوزن وسهلين الصنع من الفينيل المرتبط بالتيترازين (VCOFs) لاستخلاص أيونات وجسيمات الذهب من ألواح الدوائر الإلكترونية للأجهزة المهملة. إلى جانب امتصاص جسيمات الذهب، تُظهر هذه الـ VCOFs استجابات فوتوكهربائية عالية وفجوات طاقة منخفضة وتعمل أيضًا كعامل محفز لتكربن الطرفيات الألكينية.

الأطر العضوية المتقاربة (COFs) هي مواد بلورية مسامية لها تطبيقات محتملة متعددة، بما في ذلك تخزين الطاقة والاستشعار الكيميائي. صَنَعَ الفريق زوجًا من الـ VCOFs باستخدام أساسيات التيترافينيل إيثيلين (TPE) وتيتراثيافولفالن (TTF).

وفقًا للدراسة، سعة الامتصاص المائي لـ Au(III) في TTF-COF تبلغ 2440 مغ/غ، بينما سعة Au(III) في TPE-COF تبلغ 1639 مغ/غ. 

وبالتالي، كانت النتائج التي حققها الفريق مذهلة، حيث تمكن أحد الـ VCOFs من التقاط ما يصل إلى 99.9% من الذهب من الأجهزة. المعادن الأخرى مثل النيكل (Ni) والنحاس (Cu) شكلت نسبة قليلة جدًا من المادة المستردة، فقط 5% و2% على التوالي.

السبب وراء امتصاص TTF-COF للذهب بشكل فائق هو أن المركب غني بالكبريت. ويلعب الكبريت دورًا رئيسيًا في تكوين رواسب الذهب. 

لذلك، من المنطقي أن المركبات العضوية الكبريتية أظهرت قدرة امتصاص عالية. لكن هذا ليس كل شيء. يستطيع TTF-COF أيضًا الخضوع لما يصل إلى 16 عملية غسيل وإعادة استخدام مع فقدان قليل في كفاءته الامتصاصية.

بالحديث عن انتقائية الطريقة، أشار أباسبوراد إلى أن طرق استرداد الذهب الأخرى ليست انتقائية، وبالتالي تُنتج شوائب. ومع ذلك، نظرًا للكمية الكبيرة من المعادن الثمينة المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية، “إن القدرة على استردادها بطريقة تسمح لك بالتقاط المعدن الذي تريد – في هذه الحالة الذهب – أمر مهم جدًا”.

ومع ذلك، هذا ليس نهاية ما يمكن للطريقة الجديدة تحقيقه. يمكن بعد ذلك استخدام أطر COFs المحملة بالأهداف لتحويل النفايات الإلكترونية إلى “عامل محفز قيم لتحويل عضوي أخضر مفيد”.

تم تحقيق تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مادة عضوية تحت ضغط CO2 المحيطي عند 122 درجة فهرنهايت أو 50 درجة مئوية عبر عملية التكربن.

“من خلال تحويل CO2 إلى مواد ذات قيمة مضافة، لا نقلل فقط من طلبات التخلص من النفايات، بل نوفر أيضًا فوائد بيئية وعملية. إنها فوز للجميع من ناحية البيئة.”

– المؤلف الرئيسي أمين زادهنازاري، الباحث ما بعد الدكتوراه في مختبر المؤلف المراسل علي رضا أباسبوراد، أستاذ في قسم علوم الأغذية، كلية الزراعة والعلوم الحياتية، جامعة كورنيل

الشركات المشاركة في إدارة النفايات الإلكترونية

الآن، دعنا نلقي نظرة على بعض الأسماء البارزة في إدارة وإعادة تدوير النفايات الإلكترونية التي تساهم في جهود الاستدامة البيئية.

1. LKQ Corporation

هذه شركة رائدة في توفير قطع بديلة ومتخصصة لإصلاح السيارات وغيرها من المركبات. كما تشارك في إعادة تدوير قطع ومكونات السيارات، مما يساهم في إدارة النفايات الإلكترونية. حاليًا، تُعد LKQ اللاعب المهيمن في توزيع قطع تصادم ما بعد البيع في أمريكا الشمالية.

برأس مال سوقي يبلغ 9.48 مليار دولار، تُتداول أسهم LKQ Corp. حاليًا عند 36.49 دولار، بانخفاض 0.71% منذ بداية العام (YTD). لديها ربحية للسهم (EPS) (TTM) قدرها 2.70 ونسبة السعر إلى الأرباح (P/E) (TTM) تبلغ 13.52. تُقدم الشركة عائدًا على الأرباح بنسبة 3.29%، مما يجعلها جذابة للمستثمرين الباحثين عن دخل سلبي قوي.

في الربع الثالث من عام 2024، أبلغت LKQ Corp. عن إيرادات بلغت 3.6 مليار دولار، بزيادة قدرها 0.5%، بينما بلغ صافي الدخل المعدل 230 مليون دولار. أنهت الشركة الربع بـ 661 مليون دولار من التدفق النقدي الحر وعادت 200 مليون دولار للمساهمين عبر 79 مليون دولار من توزيعات الأرباح النقدية واستثمار 125 مليون دولار في إعادة شراء الأسهم. 

خلال هذه الفترة، صادقت الإدارة أيضًا على زيادة برنامج إعادة شراء الأسهم بمقدار مليار دولار، لتصل إلى 4.5 مليار دولار، مما يعزز قدرة الشركة على إرجاع قيمة أكبر للمساهمين.

2. Republic Services

هذا المزود لخدمات البيئة يقدم جمع النفايات الصلبة غير الخطرة، وإعادة التدوير، وخدمات التخلص. بالنسبة لإعادة تدوير الإلكترونيات، المصابيح، والبطاريات، يقدم مجموعات بريدية منفصلة ويضمن التعامل المسؤول من خلال مسح البيانات “سبع مرات” قبل التخلص من المعدات.

برأس مال سوقي يبلغ 64.5 مليار دولار، تُتداول أسهم Republic Services (RSG ) حاليًا عند 205 دولارات، بارتفاع 2.1% منذ بداية العام (YTD). لديها ربحية للسهم (EPS) (TTM) قدرها 6.25 ونسبة السعر إلى الأرباح (P/E) (TTM) تبلغ 32.48. تُقدم الشركة عائدًا على الأرباح بنسبة 1.13%.

في الربع الثالث من عام 2024، أبلغت Republic Services عن زيادة إيرادات بنسبة 6.5%، بينما بلغ صافي الدخل 565.7 مليون دولار. كان التدفق النقدي من العمليات منذ بداية العام 2.9 مليار دولار، بينما عادت الشركة 834.3 مليون دولار للمساهمين خلال هذه الفترة، بما في ذلك 329.5 مليون دولار استثمار في إعادة شراء الأسهم و504.8 مليون دولار من توزيعات الأرباح.

“أداؤنا القوي خلال الربع الثالث هو نتيجة مباشرة لتنفيذ أولوياتنا الاستراتيجية.”

– الرئيس التنفيذي جون فاندر آرك

3. Waste Connections

هذه الشركة المتخصصة في خدمات النفايات الصلبة تقدم جمع النفايات، النقل، التخلص، وخدمات إعادة التدوير. وفقًا للموقع الرسمي لـ Waste Connections (WCN ) ، تقبل النفايات الإلكترونية مثل أجهزة التلفاز وشاشات الكمبيوتر. تركيزها ينصب على مستقبل أنظف وأكثر خضرة من خلال تحويل المواد الخطرة المحتملة بعيدًا عن المكبات.

برأس مال سوقي يبلغ 45 مليار دولار، تُتداول أسهم Waste Connections حاليًا عند 174.38 دولار، بارتفاع 1.37% منذ بداية العام (YTD). لديها ربحية للسهم (EPS) (TTM) قدرها 3.64 ونسبة السعر إلى الأرباح (P/E) (TTM) تبلغ 47.42. تُقدم الشركة عائدًا على الأرباح بنسبة 0.73%.

في الربع الثالث من عام 2024، أبلغت Waste Connections عن نتائج “أفضل من المتوقع” بلغت إيرادات 2.338 مليار دولار، بزيادة 13.3% على أساس سنوي. كان صافي الدخل 308 ملايين دولار، بارتفاع 17.3% على أساس سنوي، بينما زادت توزيعات الأرباح الفصلية العادية بنسبة 10.5%. كان صافي النقد من الأنشطة التشغيلية منذ بداية العام 1.660 مليار دولار، بينما بلغ التدفق النقدي الحر المعدل 1.044 مليار دولار.

الخلاصة

إن الزيادة المتسارعة في الرقمنة، وبالتالي الاستهلاك المتزايد للإلكترونيات، يؤدي إلى ارتفاع سريع في النفايات الإلكترونية. الإطلاق المتكرر لنماذج جديدة، انخفاض معدلات إعادة التدوير، دورات الابتكار القصيرة، وتقليل متوسط عمر المنتجات الإلكترونية كلها عوامل مساهمة في هذه الأزمة. 

مع ذلك، البحث الأخير من جامعة كورنيل يحول النفايات الإلكترونية إلى فرصة هائلة من خلال تقديم طريقة مبتكرة وسهلة الصنع. من خلال تحويل النفايات الإلكترونية إلى مورد مستدام، يقدم هذا البحث فائدتين مزدوجتين: استرداد أصل ثمين للغاية، أي الذهب، وتخفيف المخاطر البيئية ليس فقط من النفايات الإلكترونية بل أيضًا من استخراج الذهب. 

دراسات مثل هذه مهمة للغاية في عصرنا الحالي، حيث يرتفع الاستهلاك التكنولوجي والإنفاق الاستهلاكي بمعدل غير مسبوق، مما يفتح لنا مسارًا نحو مستقبل لا تكون فيه النفايات مشكلة بل مورد ينتظر فقط الاستفادة منه!

انقر هنا لتتعرف على كيفية معالجة النفايات الإلكترونية قد تخفف من نقص المعادن الحيوية.