Elektronijäte on hyödyntämätön kultakaivos, joka odottaa hyödyntämistään

Entä jos voisit muuttaa jätteen kirjaimelliseksi kullaksi? No, Cornellin tutkimusryhmä on itse asiassa löytänyt tavan tehdä se. 

Viimeisin tutkimus, joka oli julkaistu Nature Communications -lehdessä viimeisinä 2024:n päivinä, esitteli tekniikan arvokkaiden metallien eristämiseksi e-jätteestä. Palautettua kultaa käytettiin sitten katalyyttina hiilidioksidin muuntamiseksi orgaanisiksi aineiksi.

Uudeksi kehitetty menetelmä osoittaa suuren potentiaalin muuttaa e-jätteen maisemaa tarjoamalla vihreän ja käyttökelpoisen ratkaisun. Mutta ennen kuin sukellamme siihen, miten tutkijat muuttavat e-jätteen kullaksi, tarkastellaanpa elektroniikkajätteen tilannetta ja kuinka paljon tätä jätettä on olemassa. 

Nopeasti kasvava myrkyllinen e-jäte

Elektronijäte tai e-jäte viittaa elektronisiin tuotteisiin, jotka eivät toimi, ovat lähestymässä ‘käyttöikänsä’ loppua, tai ovat yksinkertaisesti ei-toivottuja. Se on pohjimmiltaan hylättyä elektroniikkaa. 

Mielenkiintoista on, että e-jäteluokkaan eivät kuulu vain ne elektroniset laitteet, jotka ovat lakanneet toimimasta. Myös käytetyt elektroniset laitteet, jotka on tarkoitus uudelleenkäyttää, myydä uudelleen, kunnostaa tai kierrättää, katsotaan e-jätteeksi.

Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto (EPA) luokittelee e-jätteen itse asiassa kymmeneen kategoriaan — suuret kodinkoneet, pienet kodinkoneet, IT-laitteet, kuluttajaelektroniikka, lamput ja valaisimet, lelut, työkalut, lääketieteelliset laitteet, valvontalaitteet ja automaattiset jakelijat.

Nykyisen teknologisen kehityksen aikakaudella, joka synnyttää yhä kehittyneempiä ja innovatiivisempia tuotteita, e-jätteen määritelmä todennäköisesti laajenee edelleen.

Tällä hetkellä älypuhelimista, tietokoneista, lämmittimistä ja tuulettimista tulostimiin, hierontatuoleihin, kaukosäätimiin, juoksumattoihin, älykelloihin, sydänmonitoriin, kaapeleihin ja virtalähteisiin – kaikki nämä kuuluvat elektronijätteeseen.

Kaikki tämä e-jäte, YK:n Global E-waste Monitor (GEM) -raportin mukaan, kasvaa viisi kertaa nopeammin kuin sitä kierrätään.

Vuonna 2022 tuotettiin maailmanlaajuisesti 62 miljoonaa tonnia e-jätettä, mutta jopa neljäsosaa siitä ei ole kirjattu asianmukaisesti kerättynä ja kierrätettynä. 62 miljoonan tonnin määrä vastaa 107 000 maailman suurimman ja painavimman matkustajakoneen painoa.

Kategorian mukaan pienet laitteet kuten sähkösigaretit, lelut, mikroaaltouunit ja pölynimurit muodostivat 33 % e-jätteestä, josta vain 12 % kierrätetään. Pieni IT- ja telekommunikaatiolaitteiden kategoria, johon kuuluvat puhelimet, kannettavat tietokoneet, reitittimet ja GPS-laitteet, vastasi 4,6 miljoonaa tonnia e-jätettä, josta vain 22 % kierrätetään.

Keräys- ja uudelleenkäyttöaste on itse asiassa korkein suurten laitteistoluokkien, kuten näyttöjen ja lämpötilanvaihtolaitteiden, osalta.

Raportin mukaan e-jätteessä vuonna 2022 olevaan metalliin arvioitu paino oli 31 miljoonaa tonnia, lisäksi 17 miljoonaa tonnia muovia ja 14 miljoonaa tonnia muita materiaaleja, kuten lasia ja mineraaleja.

Mitä tulee e-jätteessä oleviin metalleihin, niiden kokonaisarvo oli 91 miljardia dollaria, mikä sisälsi 19 miljardia kuparia, 15 miljardia kultaa ja 16 miljardia rautaa.

Raportin mukaan maailmanlaajuinen e-jätteen vuotuinen syntyminen kasvaa tällä hetkellä 2,6 miljoonaa tonnia vuodessa, mikä asettaa sen tavoitteeseen saavuttaa 82 miljoonaa tonnia tämän vuosikymmenen loppuun mennessä. Odotettu eläkkeelle jääneiden fotopaneelien massa odotetaan nousevan nelinkertaiseksi vuoteen 2030 mennessä.

Vaikka raportti ennustaa merkittävän e-jätteen kasvun, se myös ennustaa kierrätysasteen laskua 20 %:iin vuoteen 2030 mennessä, verrattuna 2022:n 22,3 %:iin.

Tämä lasku odotetaan johtuu kasvavasta erosta kierrätyspyrkimyksissä suhteessa järkyttävään e-jätteen syntymisen kasvuun maailmanlaajuisesti. Raportti korosti suurempaa kulutusta, yhteiskunnan kasvavaa elektroniikkaistumista, teknologista edistystä, suunnittelun puutteita, rajoitettuja korjausmahdollisuuksia ja riittämättömiä infrastruktuureja e-jätteen hallinnassa.

Kuitenkin, jos maat pystyvät nostamaan e-jätteen keräys- ja kierrätysasteen 60 %:iin seuraavan viiden vuoden aikana, sen hyödyt ylittävät kustannukset yli 38 miljardilla dollarilla.

Luku vaikuttaa kuitenkin epätodennäköiseltä, kun otetaan huomioon, että e-jätelainsäädännön toteuttaminen “on edelleen todellinen haaste maailmanlaajuisesti”. Kuten raportti totesi, hidas kierrätysaste johtuu todennäköisesti siitä, että vain 46 maalla on keräysasteen tavoitteita, ja vielä vähemmän mailla on kierrätysasteen tavoitteita.

Lisäksi, vaikka vuonna 2023 oli 81 maassa e-jätelainsäädäntö, tämä ei ollut merkittävä kasvu neljä vuotta aikaisemmin (78) kirjattuihin lukuihin verrattuna. 

Ei ainoastaan elektronijäte nouse, kuten totesimme, vaan se on myös äärimmäisen myrkyllistä. Noin 70 % kaatopaikkojen myrkyllisestä jätteestä on itse asiassa e-jätettä.

Tämä johtuu siitä, että suurin osa elektroniikasta sisältää jonkinlaista myrkyllistä materiaalia, kuten elohopeaa, lyijyä, kadmiumia ja berylliä. Kaikki nämä aineet aiheuttavat vakavia riskejä ympäristöllemme. 

Kuten muutkin jätteet, e-jäte ei myöskään pysähdy pelkästään kaatopaikoille. Kun e-jäte lähetetään kaatopaikoille, se liukenee mikroskooppisina jälkinä ja tunkeutuu sinne, lopulta valuen maaperään, mistä myrkyllisten aineiden jäljet päätyvät pohjavesiin. Sitten se jatkuu ympäröivän alueen makeaan veteen.

Joten, jos e-jätettä ei kierrätä asianmukaisesti, siitä voi tulla uhka sekä ympäristölle että terveydellemme. Kierrätys epäluotettavilla tavoilla, kuten kaatopaikalle tai vesistöihin kaataminen, avoin polttaminen, tavallisen jätteen kanssa kaatopaikalle sijoittaminen, manuaalinen purku ja muut, vapauttavat myös myrkyllisiä kemiallisia aineita, joihin lapset ja raskaana olevat naiset ovat erityisen alttiita.

Klikkaa tästä saadaksesi tietoa, miten viallisten akkujen hävittäminen toimii.

E-jätteen muuttaminen kullaksi ja kestävyyden saavuttaminen

Nyt, kun niin paljon e-jätettä kerääntyy, ja kuten näimme, se sisältää paljon kultaa, tutkijat pyrkivät tapaamaan kaksi ongelmaa yhdellä iskulla. 

Kulta (Au) on arvokas metalli, jolla on useita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä erittäin arvokkaan. Tämä keltainen metalli on erittäin muovautuva ja erittäin kestävä. Kulta löytyy luonnossa melko puhtaassa muodossa, ja sillä on monia käyttökohteita, mukaan lukien teknologia. Keltaista metallia käytetään älypuhelimissa, tietokoneissa ja lääketieteellisissä laitteissa, koska se on korroosionkestävä ja paras sähkönjohtaja. 

Lääketieteessä kultananopartikkeleet parantavat diagnostiikkaa ja tarjoavat kohdennettuja hoitoja, ja niiden biokompatibiliteetti tekee niistä erinomaisen elementin kirurgisiin työkaluihin ja implanteihin. Kulta on myös laajasti käytetty avaruusteollisuudessa ja koriste-esineissä, kuten koruissa, ja se on erittäin suosittu tapa suojata varallisuutta. 

Vuosien ajan sijoittajat ovat turvautuneet tähän metalliin turvasatamana kriisiaikoina, taloudellisen epävarmuuden ja poliittisen epävakauden aikana. Jopa keskuspankit pitävät kultaa keinona vakauttaa fiat-valuuttojaan.

Kirjoitushetkellä kullan arvo on$2,664 per unssi, vain 4,5 % alapuolella sen huippua $2,790, joka saavutettiin lokakuun lopussa 2024.

Tämä haluttu luonnonvara kuitenkin louhitaan hitaalla, monimutkaisella ja kalliilla prosessilla, joka on aikaa vievä, energiaintensiivinen ja vaatii ympäristön uhraamista. Ympäristövaikutusten minimoimiseksi kullan kierrätys on noussut kestävänä vaihtoehtona, ja noin 25 % maailman kullasta kierrätetään nykyään.

Tämän siirtymän kohti kestävämpää lähestymistapaa keskellä, vialliset elektroniikkalaitteet, kuten tutkimus huomauttaa, “edustavat arvokasta varantoa kullan talteenottoon”.

Kullan laajojen käyttökohteiden, kasvavan kysynnän ja kierrätetyn kullan suosion lisääntyessä, kun kuluttajat tulevat yhä ympäristötietoisemmiksi, on nyt tarve innovatiivisille menetelmille arvokkaiden metallien talteenottoon e-jätteestä.

Kullan kierrätys hyödyntää kehittyneitä tekniikoita, joissa kulta erotetaan muista materiaaleista kemiallisten prosessien avulla. Tämä on se, mikä auttaa saavuttamaan kierrätetyn kullan puhtauden.

Perinteisesti kovat kemikaalit käytetään kullan talteenottoon e-jätteestä, jonka arvioidaan sisältävän noin kymmenen kertaa enemmän kultaa kuin mitä voidaan uottaa tonnilta malmia. Nämä kovat kemikaalit sisältävät syanidia, erittäin myrkyllistä kemikaalia, joka aiheuttaa vakavia ympäristöriskejä. 

Cornellin yliopiston tutkijoiden johdolla ja saksalaisten tutkijoiden yhteistyössä kehitetty tiimi loi menetelmän, joka ei käytä haitallisia kemikaaleja, vaan hyödyntää kemiallista adsorptiota kullan talteenottoon elektroniikkajätteestä. 

Tutkijat synteesivat kaksi kevyttä, helppoa valmistaa tetrazinipohjaista vinyyliliitettyä kovalenttista orgaanista kehystä (VCOF), jotka poimivat kultaioneja ja -hiukkasia hylättyjen elektronisten laitteiden piirilevyiltä. Kultahiukkasten adsorboinnin lisäksi näillä VCOF:illa, joilla on korkea fotovirta-vaste ja matala energiaraja, on myös katalyyttinen vaikutus terminaalialkyynien karboksylaatioon.

Kovalentit orgaaniset kehykset (COF) ovat huokoinen kiteisiä materiaaleja, joilla on monia mahdollisia käyttökohteita, kuten energian varastointi ja kemiallinen tunnistus. Tiimi valmisti VCOF-parin käyttäen tetrafenyleetyleenin (TPE) ja tetrathiifulvaleenin (TTF) perustaa.

Tutkimuksen mukaan TTF-COF:n vesipohjainen Au(III)-adsorptiokapasiteetti on 2440 mg g⁻¹, kun taas TPE-COF:n Au(III)-kapasiteetti on 1639 mg g⁻¹.

Tulokset, jotka tiimi saavutti, olivat vaikuttavia, sillä yksi VCOF:ista sieppasi valikoivasti jopa 99,9 % kultaa laitteista. Muut metallit, kuten nikkeli (Ni) ja kupari (Cu), muodostivat hyvin vähän talteenotettua materiaalia, vain 5 % ja 2 % vastaavasti.

Syynä tetrathiifulvaleenin (TTF)-COF:n ylivoimaiseen kullan sitoutumiseen on se, että yhdiste on rikkipitoista. Rikki näyttelee keskeistä roolia kullan kerrostumisen muodostumisessa.

Joten, on järkevää, että organosulfuriyhdisteet osoittivat näin korkean adsorptiokapasiteetin. Mutta se ei ole kaikki. TTF-COF pystyy myös läpäisemään jopa 16 pesua ja uudelleenkäyttöä menettäen vain vähän adsorptiotehokkuudestaan.

Keskusteltaessa menetelmän valikoivuudesta, Abbaspourrad totesi, että muut kullan talteenotto menetelmät eivät ole valikoivia. Niinpä ne johtavat epäpuhtauksiin. Kuitenkin, kun otetaan huomioon suuri määrä arvokkaita metalleja, joita käytetään elektronisissa laitteissa, “kyky talteenottaa ne tavalla, jossa voit valikoivasti kaapata haluamasi metallin – tässä tapauksessa kullan – on erittäin tärkeä”.

Kuitenkin, tämä ei ole loppu sille, mitä uusi menetelmä voi saavuttaa. Tavoitteelliset COF:t voivat sitten käyttää muuntaakseen e-jätteen “arvokkaaksi katalyyseksi hyödylliseen vihreään orgaaniseen muunnokseen”.

Hiilidioksidin muuntaminen orgaaniseksi aineeksi saavutettiin normaalipaineessa 122 Fahrenheit-asteessa tai 50 Celsius-asteessa karboksylaation avulla.

“Muuntaessamme CO2:n lisäarvoisiksi materiaaleiksi, emme ainoastaan vähennä jätteen hävittämistarvetta, vaan tarjoamme myös sekä ympäristöllisiä että käytännöllisiä hyötyjä. Se on eräänlainen win-win-tilanne ympäristölle.”

– Pääkirjoittaja Amin Zadehnazari, joka on postdoc-tutkija Alireza Abbaspourradin laboratoriossa, professori Ruokatieteen laitoksessa, Maatalous- ja elintarvikeaineiden tiedekollegiossa, Cornell University

E-jätteen hallintaan osallistuvat yritykset

Katsotaanpa nyt joitakin merkittäviä nimiä elektronijätteen hallinnassa ja kierrätyksessä, jotka edistävät ympäristön kestävyyttä.

1. LKQ Corporation

Tämä on johtava vaihtoehto- ja erikoisosien toimittaja autojen ja muiden ajoneuvojen korjaamiseen. Se on myös mukana ajoneuvojen osien ja materiaalien kierrätyksessä, mikä edistää elektronijätteen hallintaa. Tällä hetkellä LKQ on hallitseva toimija jälkimarkkinoiden törmäysosien jakelussa Pohjois-Amerikassa.

Markkina-arvolla 9,48 miljardia dollaria LKQ Corp. -osakkeet käyvät tällä hetkellä 36,49 dollaria, laskiessa 0,71 % kuluvan vuoden alusta (YTD). Sen EPS (TTM) on 2,70 ja P/E (TTM) on 13,52. Yrityksellä on osinkotuotto 3,29 %, mikä tekee siitä erittäin houkuttelevan niille, jotka etsivät osakkeita, jotka tuottavat vahvaa passiivista tuloa.

Q3 2024: LKQ Corp. raportoi 3,6 miljardin dollarin liikevaihdon, mikä oli 0,5 % kasvu, ja sen oikaistu nettotulos oli 230 miljoonaa dollaria. Yritys päätti neljännen vuosineljänneksen 661 miljoonan dollarin vapaan kassavirran ja palautti 200 miljoonaa dollaria osakkeenomistajille 79 miljoonan dollarin käteisosinkojen ja 125 miljoonan dollarin osakeostoihin.

Tänä aikana hallitus myös valtuutti 1 miljardin dollarin lisäyksen osakeosto-ohjelmaan, nostamalla sen 4,5 miljardiin dollariin, mikä edelleen vahvistaa yrityksen kykyä palauttaa vielä enemmän arvoa.

2. Republic Services

Tämä ympäristöpalveluiden tarjoaja tarjoaa ei-haitallisen kiinteän jätteen keräyksen, kierrätyksen ja hävittämisen palveluita. Elektroniikkajätteen, lamppujen ja akkujen kierrätykseen se tarjoaa erillisiä postikorttipaketteja ja varmistaa vastuullisen käsittelyn pyyhkimällä tiedot “seitsemän kertaa” ennen laitteiden hävittämistä.

Markkina-arvolla 64,5 miljardia dollaria Republic Servicesin osakkeet käyvät tällä hetkellä 205 dollaria, nousussa 2,1 % YTD. Sen EPS (TTM) on 6,25 ja P/E (TTM) on 32,48. Yrityksellä on osinkotuotto 1,13 %.

Q3 2024: Republic Services (RSG ) raportoi 6,5 % liikevaihdon kasvun, kun nettotulos oli 565,7 miljoonaa dollaria. YTD kassavirta toiminnasta oli 2,9 miljardia dollaria, ja osakkeenomistajille palautettiin 834,3 miljoonaa dollaria, sisältäen 329,5 miljoonaa dollaria osakeostoihin ja 504,8 miljoonaa dollaria maksettuihin osinkoihin.

“Vahva suorituskykymme kolmannella neljänneksellä on suora seuraus strategisten prioriteettiemme toteuttamisesta.”

– Toimitusjohtaja Jon Vander Ark

3. Waste Connections

Tämä kiinteän jätteen palveluyritys tarjoaa jätekeräys-, siirto-, hävitys- ja kierrätyspalveluita. Waste Connectionsin virallisen verkkosivuston mukaan se vastaanottaa sähköjätettä, kuten televisioita ja tietokoneen näyttöjä. Sen tavoitteena on puhtaampi, vihreämpi tulevaisuus poistamalla mahdollisesti vaaralliset aineet kaatopaikoilta.

Markkina-arvolla 45 miljardia dollaria Waste Connectionsin osakkeet käyvät tällä hetkellä 174,38 dollaria, nousussa 1,37 % YTD. Sen EPS (TTM) on 3,64 ja P/E (TTM) on 47,42. Yrityksellä on osinkotuotto 0,73 %.

Q3 2024: Waste Connections (WCN ) raportoi “odotettua paremmat” tulokset, jotka nostivat liikevaihdon 2,338 miljardiin dollariin, 13,3 % vuosi‑vuodelta. Yrityksen nettotulos oli 308 miljoonaa dollaria, 17,3 % vuosi‑vuodelta, ja tavallinen neljännesosinko nousi 10,5 %. Sen YTD nettokassa operatiivisesta toiminnasta oli 1,660 miljardia dollaria, kun oikaistu vapaa kassavirta oli 1,044 miljardia dollaria.

Johtopäätös

Digitalisoitumisen lisääntyminen ja sitä seurannut elektroniikan kulutuksen kasvu johtavat e-jätteen nopeaan nousuun. Uusien mallien jatkuva julkaisu, alhaiset kierrätysasteet, lyhyet innovaatiokierrokset ja elektronisten tuotteiden keskimääräisen käyttöiän lyheneminen ovat tämän ongelman taustalla. 

Kuitenkin Cornellin yliopiston uusin tutkimus muuttaa e-jätteen massiiviseksi mahdollisuudeksi esittelemällä mullistavan, helppokäyttöisen menetelmän. Muuttamalla e-jätteen kestävän resurssin, tämä tutkimus tarjoaa kaksinkertaiset hyödyt: arvokkaan omaisuuden, eli kullan, talteenotto ja ympäristöriskien lieventäminen, jotka liittyvät sekä e-jätteeseen että kullan louhintaan. 

Tällaiset tutkimukset ovat äärimmäisen tärkeitä nykyisessä aikakaudessa, jossa kuluttajuus ja teknologinen kehitys kasvavat ennennäkemättömällä nopeudella, tarjoten meille polun tulevaisuuteen, jossa jäte ei ole ongelma vaan resurssi, joka odottaa vain hyödyntämistään!

Klikkaa tästä saadaksesi tietoa, miten e-jätteen käsittely voi helpottaa kriittisten metallien puutetta.