E-waste is een onbenutte goudmijn die wacht om benut te worden

Wat als je afval kon omzetten in letterlijk goud? Wel, een onderzoeksteam van Cornell heeft daadwerkelijk een manier gevonden om dat te doen. 

Het nieuwste onderzoek, dat was gepubliceerd in Nature Communications in de laatste dagen van 2024, presenteerde een techniek om edelmetalen uit e-waste te extraheren. Het teruggewonnen goud werd vervolgens gebruikt als katalysator om CO2 om te zetten in organische materialen.

De nieuw ontwikkelde methode toont een groot potentieel om het landschap van e-waste te veranderen door een groene en levensvatbare toepassing te bieden. Maar voordat we ingaan op hoe onderzoekers e-waste in goud omzetten, laten we eerst kijken naar de situatie van elektronisch afval en hoeveel van dit afval er eigenlijk is. 

De Snel Toenemende Giftige e-Waste

Elektronisch afval of e-waste verwijst naar elektronische producten die niet meer werken, zijn bijna aan het einde van hun ‘bruikbare levensduur’, of simpelweg ongewenst. Het is in feite de weggegooide elektronica. 

Interessant genoeg zijn het niet alleen die elektronica die niet meer werkt die onder de e-waste categorie vallen. Zelfs gebruikte elektronische apparaten die hergebruikt, doorverkocht, gerenoveerd of gerecycled worden, worden beschouwd als e-waste.

De United States Environmental Protection Agency (EPA) classificeert e-waste eigenlijk in tien categorieën — grote huishoudelijke apparaten, kleine huishoudelijke apparaten, IT-apparatuur, consumentenelektronica, lampen en armaturen, speelgoed, gereedschap, medische apparaten, meetinstrumenten en automatische dispensers.

In het huidige tijdperk van technologische vooruitgang, dat leidt tot meer geavanceerde, innovatieve producten, zal de definitie van e-waste waarschijnlijk blijven uitbreiden.

Voor nu vallen je smartphones, computers, verwarmingstoestellen en ventilatoren, evenals printers, massagestoelen, afstandsbedieningen, loopbanden, smartwatches, hartmonitoren, kabels en voedingen allemaal onder elektronisch afval.

Al dit e-waste, volgens de Global E-waste Monitor (GEM) van de VN, neemt vijf keer sneller toe dan het gerecycled.

In 2022 werd wereldwijd 62 miljoen ton e-waste gegenereerd, terwijl nog geen kwart ervan isgeregistreerd als correct verzameld en gerecycled. De productie van 62 miljoen ton is gelijk aan het gewicht van 107.000 van ‘s werelds grootste en zwaarste passagiersvliegtuigen.

Wat categorieën betreft, kleine apparaten zoals e-sigaretten, speelgoed, magnetrons en stofzuigers vertegenwoordigden 33% van het e-waste, waarvan slechts 12% wordt gerecycled. De categorie kleine IT- en telecommunicatieapparatuur, die je telefoons, laptops, routers en GPS-apparaten omvat, vertegenwoordigde 4,6 miljoen ton e-waste, waarvan slechts 22%wordt gerecycled.

De verzamel- en hergebruiksratio is eigenlijk het hoogst voor grote apparatuurklassen zoals monitoren en temperatuurwisselingsapparatuur.

Volgens het rapport bedroeg het geschatte gewicht van metalen in e-waste in 2022 31 miljoen ton, naast 17 miljoen ton plastic en 14 miljoen ton andere materialen zoals glas en mineralen.

Als het gaat om de metalen in e-waste, bedroeg hun totale waarde $91 miljard, inclusief $19 miljard aan koper, $15 miljard aan goud en $16 miljard aan ijzer.

De jaarlijkse productie van e-waste wereldwijd, noteerde het rapport, stijgt momenteel met 2,6 miljoen ton per jaar, wat betekent dat het tegen het einde van dit decennium 82 miljoen ton zal bereiken. De verwachte massa van uitgefaseerde fotovoltaïsche panelen zal vier keer toenemen tegen 2030.

Hoewel het rapport een aanzienlijke toename van e-waste voorspelt, voorziet het ook een daling van het recyclingpercentage tot 20% tegen 2030, vergeleken met 22,3% geregistreerd in 2022.

Deze daling wordt verwacht door het groeiende verschil in recyclinginspanningen in verhouding tot de schokkende stijging van de wereldwijde e-waste productie. Het rapport benadrukte hoger consumptie, de groeiende elektrificatie van de samenleving, technologische vooruitgang, ontwerpfouten, beperkte reparatiemogelijkheden en onvoldoende infrastructuur voor het beheer van e-waste.

Echter, als landen de verzamel- en recyclingratio van e-waste kunnen verhogen tot 60% in de komende vijf jaar, zullen de voordelen de kosten met meer dan $38 miljard overtreffen.

Dat cijfer lijkt echter geen mogelijkheid, gezien het feit dat de implementatie van e-waste wetgeving “een echte wereldwijde uitdaging blijft”. Zoals het rapport opmerkt, wordt de trage recyclingratio waarschijnlijk gevoed door het feit dat slechts 46 landen verzameldoelstellingen hebben, en nog minder recyclingdoelstellingen.

Ook, terwijl 81 landen in 2023 e-waste wetgeving hadden, was dit geen grote groei ten opzichte van de cijfers (78) die vier jaar eerder waren geregistreerd. 

Niet alleen neemt elektronisch afval toe, zoals we hebben gesteld, maar het is ook extreem giftig. Ongeveer 70% van het toxische afval op stortplaatsen is eigenlijk e-waste.

Ditkomt omdat de meeste elektronica een vorm van giftige materialen bevatten, waaronder kwik, lood, cadmium en beryllium. En al deze materialen vormen ernstige risico’s voor ons milieu. 

Net als ander afval stopt e-waste niet alleen bij stortplaatsen. Wanneer e-waste wordt verzonden naar stortplaatsen, lost het op in microscopische sporen en dringt het daar door, uiteindelijk sijpelt het in de grond waar de sporen van giftige materialen in het grondwater verschijnen. Vervolgens stroomt het door naar het zoet water in de omgeving.

Dus, als het niet op de juiste manier wordt gerecycled, kan e-waste een bedreiging vormen voor zowel het milieu als onze gezondheid. Recycling via onbetrouwbare activiteiten zoals dumpen op land of in waterlichamen, openlijk verbranden, stortplaatsen met regulier afval, handmatige demontage en andere methoden, geeft ook giftige chemische stoffen vrij, waaraan kinderen en zwangere vrouwen bijzonder kwetsbaar zijn.

Klik hier om te leren hoe de verwijdering van defecte batterijen werkt.

E-waste omzetten in Goud & Duurzaamheid Bereiken

Nu, met zoveel e-waste die zich opstapelt, en zoals we zagen, bevat veel goud, proberen onderzoekers twee vliegen in één klap te slaan. 

Goud (Au) is een edelmetaal dat verschillende eigenschappen heeft die het extreem waardevol maken. Dit gele metaal is zeer kneedbaar en zeer duurzaam. Goud wordt aangetroffen in de natuur in relatief zuivere vorm, en het heeft vele toepassingen, waaronder in technologie. Het gele metaal wordt gebruikt in smartphones, computers en medische apparatuur omdat het niet-corroderend is en de beste geleider van elektriciteit. 

In de geneeskunde verbeteren goudnanodeeltjes diagnostiek en leveren gerichte behandelingen, en hun biocompatibiliteit maakt ze een uitstekend materiaal voor chirurgische instrumenten en implantaten. Naast gebruik in de lucht- en ruimtevaart en decoratieve producten zoals sieraden, is goud een enorm populaire manier om rijkdom te beschermen. 

Al eeuwenlang wenden beleggers zich tot dit metaal als een veilige haven tijdens crises, economische onzekerheid en politieke instabiliteit. Zelfs centrale banken houden goud als een manier om hun fiatvaluta’s te stabiliseren.

Op dit moment is goud $2,664 per ounce, slechts 4,5% verwijderd van zijn piek van $2,790 die eind oktober 2024 werd bereikt.

Deze gewilde natuurlijke hulpbron wordt echter gewonnen met een langzaam, complex en duur proces dat tijdrovend, energie-intensief is en milieuschade vereist. Om de milieueffecten te minimaliseren, is goudrecycling naar voren gekomen als een duurzame alternatieve, waarbij ongeveer 25% van ‘s werelds goud nu wordt gerecycled.

Te midden van deze verschuiving naar een duurzamere aanpak, geven defecte elektronica, zoals de studie aangeeft, “een waardevolle bron voor goudwinning”.

Met de brede toepassingen van goud, de stijgende vraag, en gerecycled goud dat aan populariteit wint doordat consumenten milieubewuster worden, is er nu behoefte aan innovatieve methoden om edelmetalen uit e-waste te winnen.

Goudrecycling maakt gebruik van geavanceerde technieken waarbij goud wordt gescheiden van andere materialen via chemische processen. Dit is wat helpt de zuiverheid van gerecycled goud te bereiken.

Conventioneel worden agressieve chemicaliën gebruikt om goud uit e-waste te winnen, waarvan wordt geschat dat het ongeveer 10 keer meer goud bevat dan wat uit een ton erts kan worden geëxtraheerd. Deze agressieve chemicaliën omvatten cyanide, een zeer giftige stof die ernstige milieugevaren met zich meebrengt. 

Het team onder leiding van onderzoekers van Cornell University in samenwerking met Duitse onderzoekers ontwikkelde een methode die geen gevaarlijke chemicaliën gebruikt, maar in plaats daarvan chemische adsorptie toepast om goud uit elektronisch afval te winnen. 

De onderzoekers syntheseerden twee lichtgewicht, gemakkelijk te produceren tetrazine-gebaseerde vinyl-gekoppelde covalente organische raamwerken (VCOF’s) om goudionen en -deeltjes uit weggegooide printplaten van elektronische apparaten te extraheren. Naast het adsorberen van gouddeeltjes, katalyseren deze VCOF’s, die hoge fotostroomresponsen en lage bandgapen hebben, ook de carboxylering van terminale alkynen. 

Covalente organische raamwerken (COF’s) zijn poreuze kristallijne materialen met diverse potentiële toepassingen, waaronder energieopslag en chemische detectie. Het team vervaardigde een paar VCOF’s op basis van tetraphenylethyleen (TPE) en tetrathiafulvaleen (TTF).

Volgens de studie is de waterige Au(III) adsorptiecapaciteit van TTF-COF 2440 mg g⁻¹, terwijl die van TPE-COF’s Au(III) 1639 mg g⁻¹ bedraagt. 

Dus, de resultaten die het team behaalde waren spectaculair, waarbij een van de VCOF’s selectief tot wel 99,9% van het goud uit de apparaten opving. Andere metalen zoals nikkel (Ni) en koper (Cu) vormden slechts een klein deel van het teruggewonnen materiaal, respectievelijk 5% en 2%.

De reden voor de superieure goudabsorptie van tetrathiafulvaleen (TTF)-COF is dat de verbinding rijk is aan zwavel. En zwavel speelt een sleutelrol bij de vorming van goudafzettingen. 

Dus, is het logisch dat organosulfurverbindingen zo’n hoge adsorptiecapaciteit vertonen. Maar dat is niet alles. De TTF-COF kan ook tot wel 16 wasbeurten en hergebruiken ondergaan terwijl hij weinig van zijn adsorptie-efficiëntie verliest.

Over de selectiviteit van de methode gesproken, merkte Abbaspourrad op dat andere goudwinningsmethoden niet selectief zijn. Daardoor ontstaan onzuiverheden. Gezien de grote hoeveelheid edelmetalen die in elektronische apparaten worden gebruikt, “is het zeer belangrijk om ze op een manier te kunnen terugwinnen waarbij je het metaal dat je wilt – in dit geval goud – selectief kunt opvangen”.

Echter, dit is niet het einde van wat de nieuw ontwikkelde methode kan bereiken. De doelgerichte COF’s kunnen vervolgens worden gebruikt om e-waste om te zetten in een “waardevolle katalysator voor een nuttige groene organische transformatie”.

De omzetting van kooldioxide naar organisch materiaal werd bereikt onder de omgevings-CO2-druk bij 122 graden Fahrenheit of 50 graden Celsius via carboxylering.

“Door CO2 om te zetten in meerwaarde materialen, verminderen we niet alleen de afvalverwijderingsbehoefte, we bieden ook zowel milieu- als praktische voordelen. Het is een win-winsituatie voor het milieu.”

– Hoofdauteur Amin Zadehnazari, die postdoctoraal onderzoeker is in het laboratorium van corresponderende auteur Alireza Abbaspourrad, een professor aan de afdeling Voedingswetenschappen, College of Agricultural and Life Sciences, Cornell University

Bedrijven Betrokken bij e-Waste Beheer

Laten we nu een kijkje nemen bij enkele opvallende namen in het beheer en de recycling van elektronisch afval die bijdragen aan inspanningen voor milieuduurzaamheid.

1. LKQ Corporation

Dit bedrijf is een toonaangevende leverancier van alternatieve en speciale onderdelen voor het repareren van auto’s en andere voertuigen. Het is ook betrokken bij het recyclen van auto-onderdelen en materialen, wat bijdraagt aan het beheer van elektronisch afval. Momenteel is LKQ de dominante speler in de distributie van aftermarket botsingsonderdelen in Noord-Amerika.

Met een marktkapitalisatie van $9,48 miljard, worden de aandelen van LKQ Corp. momenteel verhandeld tegen $36,49, een daling van 0,71% jaar-tot-datum (YTD). Het heeft een EPS (TTM) van 2,70 en een P/E (TTM) van 13,52. Het bedrijf heeft een dividendrendement van 3,29%, wat het zeer aantrekkelijk maakt voor beleggers die op zoek zijn naar aandelen die een sterk passief inkomen genereren.

Voor Q3 2024 rapporteerde LKQ Corp. een omzet van $3,6 miljard, een stijging van 0,5%, terwijl de aangepaste nettowinst $230 miljoen bedroeg. Het bedrijf eindigde het kwartaal met $661 miljoen vrije kasstroom en keerde $200 miljoen terug aan aandeelhouders via $79 miljoen aan contante dividenden en een investering van $125 miljoen in aandeleninkoop.

Gedurende deze periode gaf de raad ook toestemming voor een verhoging van $1 miljard in het aandeleninkoopprogramma, waardoor het werd verhoogd tot $4,5 miljard, wat de mogelijkheid van het bedrijf om nog meer waarde terug te geven verder versterkt.

2. Republic Services

Deze aanbieder van milieudiensten biedt niet-gevaarlijke vaste afvalinzameling, recycling en verwijderingsdiensten. Voor de recycling van elektronische apparaten, lampen en batterijen biedt het aparte retourkits per post en zorgt het voor verantwoord beheer door de gegevens “zeven keer” te wissen voordat de apparatuur wordt weggegooid.

Met een marktkapitalisatie van $64,5 miljard, worden de aandelen van Republic Services (RSG ) momenteel verhandeld tegen $205, een stijging van 2,1% YTD. Het heeft een EPS (TTM) van 6,25 en een P/E (TTM) van 32,48. Het bedrijf heeft een dividendrendement van 1,13%.

Voor Q3 2024 rapporteerde Republic Services een omzetstijging van 6,5%, terwijl de nettowinst $565,7 miljoen bedroeg. De YTD cashflow uit operationele activiteiten bedroeg $2,9 miljard, terwijl het in deze periode teruggegeven cash aan aandeelhouders $834,3 miljoen was, inclusief $329,5 miljoen geïnvesteerd in aandeleninkoop en $504,8 miljoen aan betaalde dividenden.

“Onze sterke prestaties tijdens het derde kwartaal zijn een direct resultaat van het uitvoeren van onze strategische prioriteiten.”

– CEO Jon Vander Ark

3. Waste Connections

Dit bedrijf voor vaste afvaldiensten biedt afvalinzameling, -overdracht, -verwijdering en recyclingdiensten. Volgens de officiële website van Waste Connections (WCN ) accepteert het elektronisch afval zoals televisies en computermonitoren. Het richt zich op een schonere, groenere toekomst door potentieel gevaarlijke materialen van stortplaatsen af te leiden.

Met een marktkapitalisatie van $45 miljard, worden de aandelen van Waste Connections momenteel verhandeld tegen $174,38, een stijging van 1,37% YTD. Het heeft een EPS (TTM) van 3,64 en een P/E (TTM) van 47,42. Het bedrijf heeft een dividendrendement van 0,73%.

Voor Q3 2024 rapporteerde Waste Connections “beter dan verwacht” resultaten met $2,338 miljard omzet, een stijging van 13,3% jaar-op-jaar. De nettowinst van het bedrijf bedroeg $308 miljoen, een stijging van 17,3% jaar-op-jaar, terwijl het reguliere kwartaaldividend met 10,5% werd verhoogd. De YTD netto cash uit operationele activiteiten bedroeg $1,660 miljard, terwijl de aangepaste vrije kasstroom $1,044 miljard bedroeg.

Conclusie

De toenemende digitalisering en daarmee de groeiende consumptie van elektronica leidt tot een snelle toename van e-waste. De frequente introductie van nieuwe modellen, lage recyclingpercentages, korte innovatiecycli en een verkorte gemiddelde levensduur van elektronische producten zijn de bijdragende factoren aan dit probleem. 

Echter, het nieuwste onderzoek van Cornell University verandert e-waste in een enorme kans door een baanbrekende, gemakkelijk te vervaardigen methode te presenteren. Door e-waste om te zetten in een duurzame hulpbron, biedt dit onderzoek dubbele voordelen: het terugwinnen van een zeer waardevol goed, namelijk goud, en het verminderen van de milieugevaren van zowel e-waste als goudwinning. 

Studies zoals deze zijn uiterst belangrijk in het huidige tijdperk, waarin consumentisme en technologische vooruitgang in een ongekende schaal toenemen, en ons een pad bieden naar een toekomst waarin afval geen probleem is, maar eerder een hulpbron die simpelweg wacht om benut!

Klik hier om te leren hoe e-waste verwerking kritieke metaaltekorten kan verlichten.