E-avfall är en outnyttjad guldgruva som väntar på att utnyttjas

Vad händer om du kan förvandla avfall till bokstavligt talat guld? Jo, ett forskarteam från Cornell har faktiskt hittat ett sätt att göra det. 

Den senaste forskningen, som var publicerad i Nature Communications under de sista dagarna av 2024, presenterade en teknik för att extrahera ädelmetaller från e-avfall. Det återvunna guldet användes sedan som katalysator för att omvandla CO2 till organiska material.

Den nyutvecklade metoden visar stor potential att förändra landskapet för e-avfall genom att erbjuda en grön och hållbar användning av det. Men innan vi går in på hur forskare förvandlar e-avfall till guld, låt oss titta på situationen med elektronikavfall och hur mycket av detta avfall som finns ute. 

Det snabbt växande giftiga e-avfallet

Elektroniskt avfall eller e-avfall avser elektronikprodukter som inte fungerar, som är nära slutet av deras ‘användbara livslängd’, eller som helt enkelt är oönskade. Det är i princip den kasserade elektroniken. 

Intressant nog är det inte bara den elektronik som har slutat fungera som faller under e-avfallskategorin. Även använda elektroniska enheter som ska återanvändas, återförsäljas, renoveras eller återvinnas betraktas som e-avfall.

Den amerikanska miljöskyddsmyndigheten (EPA) klassificerar faktiskt e-avfall i tio kategorier – stora hushållsapparater, små hushållsapparater, IT-utrustning, konsumentelektronik, lampor och belysningsarmaturer, leksaker, verktyg, medicintekniska produkter, övervakningsinstrument och automatiska dispenser.

I dagens era av teknologisk utveckling som ger upphov till mer sofistikerade, innovativa produkter, är det sannolikt att definitionen av e-avfall fortsätter att expandera.

För närvarande, från dina smartphones, datorer, värmare och fläktar till skrivare, massagestolar, fjärrkontroller, löpband, smartklockor, hjärtmonitorer, kablar och strömförsörjningar, de alla faller under elektronikavfall.

Allt detta e-avfall, enligt Global E-waste Monitor (GEM) från FN, ökar fem gånger snabbare än det återvinns.

År 2022 genererades 62 miljoner ton e-avfall världen över, medan inte ens en fjärdedel av det har registrerats som korrekt samlats in och återvunnits. Genereringen av 62 miljoner ton motsvarar vikten av 107 000 av världens största och tyngsta passagerarflygplan.

När det gäller kategori, utgjorde små enheter som e-cigaretter, leksaker, mikrovågsugnar och dammsugare 33 % av e-avfallet, varav endast 12 % återvinns. Den lilla IT- och telekommunikationsutrustningskategorin, som inkluderar dina telefoner, bärbara datorer, routrar och GPS-enheter, stod för 4,6 miljoner ton e-avfall, varav endast 22 % återvinns.

Insamlings- och återanvändningsgraden är faktiskt högst för stora utrustningsklasser såsom bildskärmar och temperaturutbytesutrustning.

Enligt rapporten var den uppskattade vikten av metaller som är inbäddade i e-avfall år 2022 31 miljoner ton, tillsammans med 17 miljoner ton plast och 14 miljoner ton andra material såsom glas och mineraler.

När det gäller metallerna i e-avfall var deras totala värde 91 miljarder dollar, vilket inkluderade 19 miljarder dollar i koppar, 15 miljarder dollar i guld och 16 miljarder dollar i järn.

Den årliga genereringen av e-avfall världen över, noterade rapporten, ökar för närvarande med 2,6 miljoner ton per år, vilket innebär att den kan nå 82 miljoner ton i slutet av detta decennium. Den förväntade massan av pensionerade fotovoltaiska paneler förväntas öka fyra gånger till 2030.

Samtidigt som rapporten förutspår en betydande ökning av e-avfall, förutspår den också en minskning av återvinningsgraden till 20 % år 2030 från 22,3 % som registrerades 2022.

Denna minskning förväntas på grund av den växande skillnaden i återvinningsinsatser i förhållande till den chockerande ökningen av e-avfallsgenerering världen över. Rapporten lyfte fram högre konsumtion, den växande elektronifieringen av samhället, teknologisk framsteg, designbrister, begränsade reparationsalternativ och otillräcklig infrastruktur för hantering av e-avfall.

Men om länder kunde öka insamlings- och återvinningsgraden av e-avfall till 60 % under de kommande fem åren, skulle fördelarna överstiga kostnaderna med mer än 38 miljarder dollar.

Det talet verkar dock inte vara en möjlighet med tanke på att genomförandet av e-avfallslagstiftning \”fortsätter att vara en verklig utmaning globalt.\” Enligt rapporten beror den låga återvinningsgraden sannolikt på att endast 46 länder har mål för insamlingsgrad, och ännu färre har mål för återvinningsgrad.

Dessutom, medan 81 länder hade e-avfallslagstiftning år 2023, var detta inte mycket mer än en tillväxt från siffrorna (78) som registrerades fyra år tidigare. 

Inte bara ökar elektroniskt avfall, som vi nämnde, utan det är också extremt giftigt. Ungefär 70 % av det giftiga avfallet på soptippar är faktiskt e-avfall.

Detta beror på att de flesta elektronik innehåller någon form av giftiga material, inklusive kvicksilver, bly, kadmium och beryllium. Och alla dessa material utgör allvarliga risker för vår miljö. 

Precis som annat avfall stannar e-avfall inte bara på soptippar heller. När e-avfall sänds till soptippar, löser det sig i mikroskopiska spår och tränger där, så småningom sipprar in i marken där spåren av giftiga material dyker upp i grundvattnet. Därefter fortsätter det in i färskvattnet i det omgivande området.

Så, om det inte återvinns på rätt sätt, kan e-avfall bli ett hot mot både miljön och vår hälsa. Återvinning genom osäkra aktiviteter såsom dumpning på land eller i vattenkroppar, öppen förbränning, deponering med vanligt avfall, manuell demontering och andra metoder släpper också ut giftiga kemiska ämnen, mot vilka barn och gravida kvinnor är särskilt sårbara.

Klicka här för att lära dig hur avfallshantering av defekta battericeller fungerar.

Att omvandla e-avfall till guld & uppnå hållbarhet

Nu, med så mycket e-avfall som samlas på hög, vilket, som vi såg, innehåller mycket guld, försöker forskare slå två flugor i en smäll. 

Guld (Au) är en ädelmetall som har flera egenskaper som gör den extremt värdefull. Detta gula metall är mycket formbart och mycket hållbart. Guld finns i naturen i relativt ren form, och har många användningsområden, inklusive inom teknik. Det gula metallen används i smartphones, datorer och medicinsk utrustning eftersom det är korrosionsbeständigt och den bästa ledaren av elektricitet. 

Inom medicin förbättrar guldnanopartiklar diagnostik och levererar riktade behandlingar, och deras biokompatibilitet gör dem till ett utmärkt material för kirurgiska verktyg och implantat. Förutom att användas inom rymdteknik och dekorativa produkter som smycken, är guld ett mycket populärt sätt att skydda förmögenhet. 

I århundraden har investerare vänt sig till detta metall som en säker tillflyktsort under kriser, ekonomisk osäkerhet och politisk instabilitet. Även centralbanker håller guld som ett sätt att stabilisera sina fiatvalutor.

Vid skrivandet är guld värt $2,664 per ounce, bara 4,5 % från sin topp på $2,790 som nåddes sent i okt. 2024.

Denna eftertraktade naturresurs extraheras dock med en långsam, komplex och dyr process som är tidskrävande, energikrävande och kräver miljöuppoffringar. För att minimera dess miljöpåverkan har guldåtervinning framträtt som ett hållbart alternativ, med cirka 25 % av världens guld som nu återvinns.

Mitt i detta skifte mot ett mer hållbart tillvägagångssätt visar defekta elektronik, enligt studien, “utgör en värdefull reservoar för guldåtervinning.”

Med de breda användningsområdena för guld, den ökande efterfrågan och återvunnet guld som får fäste på grund av att konsumenter blir mer miljömedvetna, finns det nu ett behov av innovativa metoder för att återvinna ädelmetaller från e-avfall.

Guldåtervinning använder avancerade tekniker där guld separeras från andra material genom kemiska processer. Detta är vad som hjälper till att uppnå renheten i återvunnet guld.

Konventionellt används hårda kemikalier för att återvinna guld från e-avfall, vilket uppskattas innehålla cirka 10 gånger mer guld än vad som kan extraheras från en ton malm. Dessa hårda kemikalier inkluderar cyanid, en mycket giftig kemikalie som medför allvarliga miljörisker. 

Teamet lett av forskare vid Cornell University i samarbete med tyska forskare utvecklade en metod som inte använder några farliga kemikalier utan istället använder kemisk adsorption för att återvinna guld från elektronikavfall. 

Forskarnas syntetiserade två lätta, lättillverkade tetrazinbaserade vinylkopplade kovalenta organiska ramverk (VCOF) för att extrahera guldjoner och -partiklar från kasserade elektroniska enheters kretskort. Förutom att adsorbera guldpartiklar, har dessa VCOF som har hög fotoströmsrespons och låga bandgap också katalyserat karboxyleringen av terminala alkyner. 

Kovalenta organiska ramverk (COF) är porösa kristallina material som har olika potentiella användningsområden, inklusive energilagrning och kemisk avkänning. Teamet tillverkade ett par VCOF med basen av tetrafenyletylen (TPE) och tetrathiafulvalen (TTF).

Enligt studien är den vattenbaserade Au(III)-adsorptionskapaciteten för TTF-COF 2440 mg g–1, medan den för TPE-COF:s Au(III) är 1639 mg g–1. 

Så, resultaten som teamet uppnådde var spektakulära, med en av VCOF som selektivt fångade så mycket som 99,9 % av guldet från enheterna. Andra metaller som nickel (Ni) och koppar (Cu) utgjorde mycket lite av det återvunna materialet, endast 5 % respektive 2 %.

Anledningen till tetrathiafulvalen (TTF)-COF:s överlägsna guldabsorption är att föreningen är rik på svavel. Och svavel spelar en nyckelroll i bildandet av guldavlagringar. 

Så, är det logiskt att organosvaveliga föreningar uppvisade så hög adsorptionskapacitet. Men det är inte allt. TTF-COF kan också genomgå upp till 16 tvättar och återanvändningar samtidigt som den förlorar lite av sin adsorptionsförmåga.

När vi talar om metodens selektivitet påpekade Abbaspourrad att andra guldåtervinningsmetoder inte är selektiva. Därför resulterar de i föroreningar. Men med tanke på den stora mängden ädelmetaller som används i elektroniska enheter, “att kunna återvinna dem på ett sätt där du kan selektivt fånga den metall du vill – i detta fall guld – är mycket viktigt.”

Detta är dock inte slutet på vad den nyss skapade metoden kan uppnå. De målinriktade COF:erna kan sedan användas för att omvandla e-avfall till en “värdefull katalysator för en användbar grön organisk transformation”.

Omvandlingen av koldioxid till organiskt material uppnåddes under atmosfäriskt CO2-tryck vid 122 grader Fahrenheit eller 50 grader Celsius via karboxylering.

“Genom att omvandla  CO2 till värdeadderade material minskar vi inte bara avfallsdeponeringsbehoven, vi ger också både miljömässiga och praktiska fördelar. Det är på sätt och vis en win-win för miljön.”

– Huvudförfattare Amin Zadehnazari, som är postdoktoral forskare i labbet hos motsvarande författare Alireza Abbaspourrad, professor vid Institutionen för livsmedelsvetenskap, College of Agricultural and Life Sciences, Cornell University

Företag som är involverade i e-avfallshantering

Låt oss nu titta på några framstående namn inom hantering och återvinning av elektronikavfall som bidrar till miljömässiga hållbarhetsinsatser.

1. LKQ Corporation

Detta företag är en ledande leverantör av alternativa och specialdelar för reparation av bilar och andra fordon. Det är också involverat i återvinning av bildelar och material, vilket bidrar till hantering av elektronikavfall. För närvarande är LKQ den dominerande aktören inom eftermarknadsdistribution av kollisionsdelar i Nordamerika.

Med ett marknadsvärde på $9.48 billion, LKQ Corp. aktier handlas för närvarande till $36.49, ner 0.71% år-till-datum (YTD). Det har en EPS (TTM) på 2.70 och ett P/E (TTM) på 13.52. Företaget har en utdelningsavkastning på 3.29%, vilket gör det mycket attraktivt för dem som söker aktier som genererar starkt passivt inkomster.

För Q3 2024 rapporterade LKQ Corp. en omsättning på $3.6 billion, en ökning med 0.5%, medan justerad nettoresultat var $230 million. Företaget avslutade kvartalet med $661 million i fritt kassaflöde och återbetalade $200 million till aktieägarna genom $79 million i kontantutdelning och investerade $125 million i återköp av aktier. 

Under denna period godkände styrelsen också en ökning på $1 billion i återköpsprogrammet, vilket höjde det till $4.5 billion, vilket ytterligare förbättrar företagets förmåga att återföra ännu mer värde.

2. Republic Services

Denna leverantör av miljötjänster erbjuder insamling, återvinning och bortskaffning av icke-farligt fast avfall. För återvinningsverksamheten av elektronik, lampor och batterier erbjuder den separata poståterlämningspaket och säkerställer ansvarsfull hantering genom att radera data “sju gånger” innan utrustningen kasseras.

Med ett marknadsvärde på $64.5 billion, Republic Services’ (RSG ) aktier handlas för närvarande till $205, upp 2.1% YTD. Det har en EPS (TTM) på 6.25 och ett P/E (TTM) på 32.48. Företaget har en utdelningsavkastning på 1.13%.

För Q3 2024 rapporterade Republic Services en intäktsökning på 6.5%, medan nettoresultatet var $565.7 million. YTD kassaflöde från verksamheten var $2.9 bln, medan kontanter som återfördes till aktieägarna under denna period var $834.3 million, inklusive $329.5 million i investering i återköp av aktier och $504.8 million i utdelade dividend.

“Vår starka prestation under tredje kvartalet är ett direkt resultat av att genomföra våra strategiska prioriteringar.”

– VD Jon Vander Ark

3. Waste Connections

Detta företag för fast avfallstjänster tillhandahåller avfallsinsamling, överföring, bortskaffning och återvinningstjänster. Enligt Waste Connections (WCN ) officiella webbplats accepterar de elektronikavfall såsom tv-apparater och datorskärmar. Deras fokus är på en renare, grönare framtid genom att avleda potentiellt farliga material från deponier.

Med ett marknadsvärde på $45 billion, Waste Connections’ aktier handlas för närvarande till $174.38, upp 1.37% YTD. Det har en EPS (TTM) på 3.64 och ett P/E (TTM) på 47.42. Företaget har en utdelningsavkastning på 0.73%.

För Q3 2024 rapporterade Waste Connections “bättre än förväntat” resultat som visade $2.338 billion i intäkter, en ökning med 13.3% år för år. Företagets nettoresultat var $308 million, upp 17.3% år för år, medan den ordinarie kvartalsutdelningen ökade med 10.5%. Dess YTD netto kassaflöde från verksamheten var $1.660 billion, medan justerat fritt kassaflöde var $1.044 billion.

Slutsats

Den ökande digitaliseringen och därmed den växande konsumtionen av elektronik leder till en snabb ökning av e-avfall. Den frekventa lanseringen av nya modeller, låga återvinningsgrader, korta innovationscykler och minskad genomsnittlig livslängd för elektroniska produkter är de bidragande faktorerna till detta problem. 

Dock omvandlar den senaste forskningen från Cornell University e-avfall till en enorm möjlighet genom att presentera en banbrytande, lättillverkad metod. Genom att omvandla e-avfall till en hållbar resurs erbjuder denna forskning dubbla fördelar: återvinning av en mycket värdefull tillgång, dvs. guld, och minskning av de miljöfaror som inte bara e-avfall utan även guldgruvdrift medför. 

Studier som dessa är extremt viktiga i dagens tid, där konsumtion och teknologisk utveckling ökar i en oöverträffad skala, och ger oss en väg mot en framtid där avfall inte är ett problem utan snarare en resurs som bara väntar på att utnyttjas!

Klicka här för att lära dig hur e-avfallshantering kan lindra kritiska metallbrist.